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1、1 综合说明1.1 绪言网塘水电站工程位于湖南省怀化市芷江县岩桥乡,舞水流域干流下游,上游12km为芷江县城,下游30km为怀化市,坝址控制流域面积8765km2。坝址左岸与320国道相距0.5km,交通方便。舞水水能资源较丰富,根据水电部中南勘测设计院和湖南省水利水电勘测设计院最终编制的沅水河流规划报告(已于1989年通过审查批准),舞水湖南境内规划为十级开发:鱼市(已建)、狮子岩(已建)、春阳滩(扩建)、蟒塘溪(已建)、七里桥(在建)、网塘、长泥坪(在建)、红岩(已建)、三角滩(已建)、牌楼(在建),网电站位于蟒塘溪水库下游22km。在建的上游七里桥电站其下游正常尾水位为238.0m,而下
2、游在建的长泥坪电站正常蓄水位为230.5m,其间尚有7.5m的天然水位落差。近几年来,芷江县经济文化有很大发展,用电增长快,向省电网购电量逐年上升,为缓和电力供需矛盾,充分利用水力资源,怀化市芷江德林水电投资有限公司拟在舞水河七里桥电站与长泥坪电站间,兴建网塘水电站。2007年4月我院完成了本工程可行性研究报告,2007年5月由怀化市发展和改革委员会核准通过。主要核准意见如下:(1) 同意修建网塘水电站工程。(2) 同意正常蓄水位237.5m,装机13Mw 。(3) 同意选择上坝址方案。(4) 同意由芷江德林水电投资有限公司为项目法人。2007年5月,我院依据相应设计规程、规范,在可研设计基础
3、上开展初设工作,提出此报告,供审批。1.2 水文、气象1.2.1 流域概况及水文气象资料沅水是我省四大水系之一, 舞水则是沅水上游的一级支流。舞水流域位于湘西、黔东地区, 地处北纬26512740, 东经1073011010之间。舞水发源于贵州省瓮安县境内, 自西南向东流经瓮安、黄平、施秉、镇远、玉屏, 于新晃进入湖南, 再经芷江、怀化等, 于黔城汇入沅水, 流域面积10334km2, 干流全长444km, 干流平均坡降0.966。舞水在镇远以上沿河两岸多系高山峡谷, 两岸高山在海拔1000m以上, 山坡陡峻, 且夹有陡壁悬岩, 河槽滩多水急, 坡度较陡, 此段为舞水上游;镇远至芷江, 河道平
4、均坡降1.12, 此段河谷稍宽, 坡度转缓, 两岸山势渐低, 且有农田分布, 系舞水之中游河段; 芷江以下河道平均坡降0.6, 河谷开阔, 河床坡降较缓, 沿河两岸是芷怀平原为舞水下游。网塘电站坝址位于舞水流域干流下游,上游12km为芷江县城,下游30km为怀化市,控制流域面积8765km2;舞水流域干流上目前已建工程有10处,有一定的调节性能水库有观音岩、红旗、蟒塘溪三座水库。其中调节性能最好的为观音岩工程,控制流域面积941km2,有效库容5710万m3,属年调节水库,由于距网塘电站较远,其调节作用有限。但流域内最大的为蟒塘溪水库,位于网塘电站上游22km,控制流域面积8182km2, 坝
5、高43m, 总库容1.53亿m3, 调节库容0.85亿m3, 是一个季调节水库, 经分析,对径流调节作用甚微。网塘电站位于湖南省西部, 属副热带季风气候区, 春夏暴雨多系冷空气活动气流辐合和地形抬升的综合作用所造成,常发生局部地区性的暴雨和笼罩面积大、持续时间长的暴雨,盛夏因热力对流也常造成阵性暴雨,夏秋季之间偶有台风雨,秋季由于冷空气南下也能造成强烈暴雨。多年平均气温16.5, 极端最高气温39.1(1971年7月27日), 极端最低气温-11.5(1977年1月30日), 多年平均相对湿度80%, 最小相对湿度13%(1966年9月24日), 多年平均降水量1256.4mm, 多年平均蒸发
6、量1185.5mm, 多年平均风速1.6m/s, 最大风速19.3m/s(1986年7月31日), 风向WNW。汛期(49月)最大风速多年平均值12.8m/s。舞水流域内先后设有旧州、皂角屯、大菜园、镇远、车边、玉屏、茅坪、禾滩、新晃、芷江、怀化、黄潭桥等十二个水文(水位)站, 其中新晃、芷江观测年限最长;由于芷江水文站位于网塘电站上游43.5km,集雨面积8215km2,占电站流域面积的93.7%,该站有1954今的流量观测资料, 因此本次主要采用芷江水文站资料。1.2.2 径流由于坝址处无径流实测资料,只有上游的芷江水文站有19542000年47年径流实测资料,以及20002004年蟒塘溪
7、水库还原径流,共51年资料系列。坝址集雨面积8765 km2,芷江站集雨面积8215 km2,二者相差6.3%,故坝址径流计算采用芷江站径流面积比搬移求得。表1.2-1 坝址多年平均各月月平均流量成果表月 份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年平均平均流量(m3/s)60.972.790.418330233224816810611010368.5153.7占全年(%)3.353.614.989.7616.617.7113.679.275.686.15.53.77100经计算得网塘坝址的多年平均流量为153.7m3/s,多年平均来水量为48.5亿m3。1.2.3 设计洪水舞水
8、属副热带季风气候区, 流域洪水主要是由暴雨形成,具有山区性河流陡涨陡落的特点, 大暴雨洪水的主要天气系统高空是低涡沿切变线东移, 地面呈冷锋或静止锋。舞水流域49月份为汛期, 根据芷江水文站19512004年实测资料分析洪水一般发生在49月, 以57月出现机会最多。由于网塘坝址上游22km有已建的蟒塘溪电站,总库容1.53亿m3,有效库容为0.85亿m3,是一个季调节水库,对下游洪水有调节作用。蟒塘溪水库初设调度方案为: 起调水位为汛期控制水位279m, 汛期当入库流量小于5500m3/s, 泄量等于来量, 即来多少泄多少, 当入库流量大于5500m3/s时, 则按下游芷江县城允许泄量5500
9、m3/s下泄, 水库超过三十年一遇标准洪水位时, 而来水小于闸门全开时的相应泄量, 则控制泄量等于来水量, 如果来水大于闸门全开的泄量, 则闸门全部开启, 自由泄洪。网塘坝址附近无水文测站,网塘电站设计洪水参照上游芷江水文站天然设计洪水成果和蟒塘溪水库调蓄后成果,按面积比的0.67次方移用。成果见表1.2-2。表1.2-2 网塘坝址设计洪水成果表P(%)0.20.5123.335102050备注Qp(m3/s)1050092408140708063605740485037702340考虑蟒塘溪调节Qp(m3/s)1110095208440737065705950485037702340不考虑蟒
10、塘溪调节 1.2.4 泥沙本流域河流所挟带的泥沙主要来自降水(尤其是暴雨)对表土的侵蚀,因此来沙绝大部分集中在汛期;网塘坝址上游22km有芷江水文站,具有长系列悬移质泥沙测验资料,本次按面积移用芷江站资料作为网塘坝址悬移质泥沙成果;1999年以来蟒塘溪水库建成对芷江以上流域来沙有一定拦截作用,鉴于资料有限,本次未考虑其泥沙拦截影响,经统计,网塘坝址悬移质泥沙多年平均输沙量为60.63万t,多年平均输沙率为19.5kg/s,多年平均含沙量为0.125kg/m3。1.2.5 坝址、厂址下游水位流量关系曲线2007年2月3日2月10日及6月30日期间在坝址河段进行了断面测量、8次低水流量测验及洪水调
11、查,测验的低水流量为26.6m3/s205m3/s。调查的近年大洪水年份为1995、1996、2004、2006年,根据实测流量、水面坡降反求河道糙率,以实测断面资料采用曼宁公式计算各级水位下的流量,从而求得坝址、厂址水位流量关系曲线,其中低水部分以实测点据为依据定线,中高水部分以计算成果并参照历史洪水调查点定线。1.3 工程地质1.3.1 区域地质舞水发源于贵州省瓮安县高山二道崖,流经湖南新晃、芷江、怀化等地,然后转南至中方、洪江黔城注入沅水,舞水全流域面积10336km2,干流长度444km,干流坡降1.76。流域地势总趋势西高东低,地形变化大,新晃以上为干流上游,多为高山峡谷,属云贵高原
12、东南部,山岭海拨高程多8001000m以上,最高达1403.2m,相对高差50500m,东部一般标高300500m,相对高差50250m,西晃山与米公山为舞水、锦江两条河流的分水岭。新晃至芷江为中游河段,地貌表现为中低山及丘陵,海拨高程在500m以下,网塘电站水库即处在河流中下游芷江至岩桥河段。区域地层从震旦系、寒武系、白垩系、第四系均有出露,其总的分布是上游的寒武系碎屑岩夹炭酸盐岩,中游除前震旦系地层外,出露较多的有白垩系第三系陆相碎屑沉积砂页岩,下游段地层则以白垩系及第三系陆相碎屑岩为主,前震旦系浅变质岩分布较广,第四系河湖相沉积物广泛分布。本区大地构造上处于新华夏系武陵雪峰山隆起带之西南
13、段,经历过多次构造运动,褶皱,断裂发育,依其方向主要有:北东向构造,北北东向构造,北东东向构造。北北东向构造规模最大,主要由新晃怀化大断裂及其次级断裂组成。控制着芷江、新晃等地的中生代小型断盆地的发育。区内周边范围内较大的断层有怀化-新晃大断裂、大洪山扭张性断裂、岩冲冲断层、铁溪压性断裂,特别是怀化-新晃大断裂,为一条多期活动的区域性大断裂,该断层从坝址下游1.5公里,沿320国道与湘黔铁路之间通过。区内地震活动较频繁,根据有关资料记载,溆浦、辰溪、沅陵、常德、芷江、会同等地地震震级3-6级,常德最大6.5级,地震烈度68度,1786年6月1日,在芷江县城附近发生过5级地震,从地震烈度来看,湖
14、南西部和西北部地震多发生于中新生代断陷盆地边缘附近的活动断裂带。挽近期区内整体间歇性抬升为主,地震活动较微弱,坝址附近虽有区域性活动断裂层通过,但历史上未发生过强烈地震,构造上乃属相对稳定地块。根据GB18306-2001版1/400万中国地震动值加速度区划图和中国地震反映普特征周期区划图确定,本区地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征为0.35s,相应地震基本烈度为度。1.3.2 水库工程地质条件(1)水库渗漏问题正常水位237.5m时,库水基本局限于河槽及级阶地;两岸山体雄厚,无低矮哑口及单薄分水岭;库盆由相对不透水的砂岩、砂砾岩等构成,岩层走向与河流走向斜交或平行;上坝线库内虽有
15、区域性断层从左岸穿过通向下游河谷,但其为压扭性,透水性弱;故水库封闭条件良好,不存在渗漏问题。(2)库岸稳定问题库区大部分为斜向谷,七里桥至上坝线河段虽为平行谷,但河谷左岸岩体倾向山体,右岸为平缓阶地,故水库库岸较稳定,但岩石风化较强烈,一般强风化埋深1020m,且部分库岸表层有蠕变现象,因此,水库蓄水后,在库水位变化幅度范围内,局部强风化破碎岩体结构的边坡可能产生小规模塌滑坡坏,但对水库运行影响不大。另外,库区左岸结莲、七里桥过马塘,右岸岩桥四方园河段,库岸级阶地由砂性土、砂卵石构成,其抗冲刷能力低,水库蓄水后,在库水冲刷浪蚀作用下,局部地段可能产生小规模塌岸现象。(3)水库淹没及浸没问题库
16、区内无重大矿产资源、工厂、矿山等,正常高水位237.5m时,级阶地低洼处种植有经济作物被淹没,另外,水库蓄水后,地下水位相应抬高,岩桥洲上有部分耕地可能会产生浸没。(4)水库淤积问题水库流域内植被覆盖率较高,水土保持一般较好,除库盆底部分布阶地堆积物外,其余多为基岩裸露,库区周围固体径流来源较少,且上游有多级电站对固体径流物起拦阻作用,因此,库岸的小型崩塌物系水库淤积物的主要来源,但对水库的运行影响不大。1.3.3 建筑物工程地质条件及评价1、坝址工程地质条件本次设计一个坝址同选两个坝线进行方案比较,综合上、下坝线的工程地质条件及水文地质条件并结合枢纽布置及施工布置要求,推荐上坝线建坝。上坝线
17、位于岩桥乡水电站下游150m处,河流在该处为宽谷,右岸为一较平坦的大砂洲,左岸为侵蚀剥蚀构造长垄状山丘,河流在坝址区呈不对称的“U”型谷,左岸山顶标高258m左右,右岸洲顶高程为239.3m。坝址处地层主要为中生界白垩系上统地层及第四系全新统冲积层和残坡积层,岩性分别为:白垩系上统(K21):岩性为紫红色厚层状泥质砂岩,紫红色粉砂岩或含砾砂岩,局部夹薄层泥岩。分布于整个坝基。第四系残坡积(Qedl):紫红色粘土夹碎石,厚14m,分布于左岸山坡。第四系全新统冲积堆积(Q4al):上部灰黑色、黄色砂壤土,厚0.54.7m;下部砂卵砾石,厚约05.2m。分布于河床与右岸砂洲及阶地下部。坝线处为单斜岩
18、层构造,岩层产状N30ESE810,大洪山压扭性断层从坝线左岸山脊后通过,距坝址约100m,对坝基影响不大。根据钻探取样,坝线处上部强风化岩石节理裂隙较发育,节理裂隙无充填或石英脉充填,节理裂隙面大多较光滑,见黑色或褐红色风化膜,但发育深度不大。主要有倾角60、8590二组节理裂隙,局部岩层中发现有层间泥质夹层,厚度0.20.5m。2、厂址工程地质条件厂房位于河床左岸,河床地面较平缓,地面高程229231m,左侧靠山坡,高程240m以下边坡陡峻,坡角约60,240m以上相对稍缓,厂房开挖存在高边坡稳定问题,但结合围堰取土,边坡高度可降低,山坡仅留下较完整坚硬岩层,于边坡稳定有利,建议边坡岩石临
19、时开挖坡比1:0.5。厂房基础置于下伏弱风化泥质砂岩上,岩石力学性能满足土建要求。1.3.4 天然建筑材料该工程所需建筑材料有土料、砂卵石料、块石料,其中土料需量1.74万m3,砂卵石料9.59万m3,块石料1.23万m3,本阶段对天然建筑材料进行初查,现分述如下:1、土料场因工程区为白垩系紫红色砂岩区,又称“红层”区,第四系覆盖层都较浅,可供选择的土料贫乏,该阶段初查的土料场位于上坝址左岸山包,该料场距坝址0.21.0km,为紫红色粉质粘土夹碎石,无用层厚0.3m,剥离层方量约2万m3;有用层厚23m,总储量1624万m3,料场土呈可塑至硬塑状,渗透系数为2.5410-5cm/s,粘粒含量3
20、035%,塑性指数1020之间,质量较好,可作为围堰用料,开采运输方便。2、砂卵石料场本阶段调查的砂砾石料场有3个,即七里桥砂砾料场、岩桥砂砾石料场、巴洲砂砾石料场。七里桥料场位于坝址上游舞水七里桥河段,总储量约3.8万m3,含砂率较低,约10.5%,以中细石英砂为主,细度模数2.382.62,含泥量3.4%,需冲洗,质量一般;卵砾石成份以石英砂岩、砂岩为主,主粒径37cm,以水下开采为主,水路运输方便,前期挖砂船开采对料场破坏较大,储量较小,运距约6km。岩桥料场位于上坝址附近,总储量约7.6万m3。含砂量约18.4%,以细砂为主,细度模数1.542.39,含泥量4.46.0%,需冲洗,质量
21、较差;卵砾石成份以石英砂岩、砂岩为主,主粒径36cm,质量一般,目前已有挖砂船正在开采,平均运距200m。巴洲料场位于下坝址下游约1km的舞水巴洲河段,总储量24.4万m3。含砂量相对较高,约24.9%,以粉细砂为主,细度模数1.591.72,含泥量2.63.4%,质量较差;卵砾石成份以石英砂岩、砂岩为主,主粒径25cm,质量一般,储量较为丰富,临近公路,以陆运为主,已有挖砂船正在开采,平均运距约4km。3、块石料场坝区为白垩系地层,主要为砂质泥岩和砂岩,基本无可用的块石料,本阶段选用蟒塘溪石料场,总储量约30万m3,目前正在开采,能满足本工程时施工要求。1.4 工程任务与规模1.4.1 河流
22、规划和综合利用舞水是沅水的一级支流,沅水流域自五十年代以来曾进行多次规划,其中1956年首次编制完成沅水流域规划报告,提出了干流开发方案和干流开发的第一期工程。七十年代初,由于凤滩水电站及湘黔、枝柳铁路的修建,对干流中下游开发方案进行复核,对1956年规划作了重大修改。后来由于五强溪、凌津滩、洪江,蟒塘溪等电站的开发方式已定,由水电部中南勘测设计院和湖南省水利水电勘测设计院最终编制的沅水河流域规划报告已于1989年通过审查。网塘水电站的建设即以上述审定报告为主要依据。舞水干流共规划有26级开发。其中湖南境内有十级,网塘水电站是舞水流域在湖南境内规划的第六级电站。工程兴建的主要任务是发电、旅游兼
23、顾航运。该电站上游已建成蟒塘溪、春阳滩、狮子岩、鱼市等六级水电站。随着上游各梯级电站的投产发电,特别是蟒塘溪电站,其调节库容达8500万m3,其与梯级其他电站联合运行可对该电站进行有效调节,能起到至少是季调节的作用,为该电站的开发利用创造了良好的条件,加大了工程效益。根据本河段的实际情况,在服从流域规划的前提下,在七里桥电站下游与长泥坪电站间,拟定修建网塘水电站枢纽工程,该工程以发电为主兼顾其它综合利用要求。1.4.2 地区社会经济状况和工程建设的必要性本电站位于怀化市芷江县内,全县国土面积2099km2,人口35.75万人,耕地面积29.97千公顷,森林复盖率65.8%,2005年全县国民生
24、产总值(GDP)21.16亿元。网塘水电站工程兴建后,主要向怀化电网供电,电站地处芷江县城下游,其他综合利用均对芷江县城起着重要作用。怀化市位于湖南省西部山区,水利资源十分丰富。该区属于副热带季风气候区。区内有海拔千米以上的山峰260余座,大小溪河830余条,大部分溪流落差大,常年雨量充沛,总计水能蕴藏量3464.5MW,可开发总量3106.7MW,居全省各地之首。现已开发2100MW,占可开发容量的67.6%。区内中、小水电开发不足一半,而现有火电设备陈旧,能耗高,运行成本高,电力工业的发展远远不能满足经济发展的要求,无论容量及电量均出现很大缺口。因此兴建本水利水电枢纽工程对缓解本地区电力供
25、需矛盾,促进本地区经济和社会发展必将起到重要作用。本电站综合利用效益多,除发电效益以外,还对芷怀旅游、航运起到重要作用。如前所述,芷江县城已成为湖南省重要的交通枢纽和新兴的旅游胜地,特别是中国人民抗日战争胜地受降纪念馆、芷江机场、上瑞高速、龙津风雨桥等一些重要的旅游设施坐落在电站周围,因此,本工程的兴建对旅游开发价值有很大的促进。因此,本工程的兴建是十分必要的。1.4.3 工程规模根据水电部中南勘测设计院和湖南省水利水电勘测设计院1989年元月编制完成的沅水河流规划报告及湖南沅水一级支流河流规划,舞水干流共规划有26级开发。其中湖南境内有十级,网塘水电站是舞水流域在湖南境内规划的第六级电站。工
26、程兴建的主要任务是发电、旅游兼顾航运。该电站上游已建成蟒塘溪、春阳滩、狮子岩、鱼市等水电站。该电站下游长泥坪水电站(在建)水库正常蓄水位230.50m,上游七里桥电站(在建)正常尾水位238.0m。考虑梯级衔接,淹没损失,工程造价,发电效益及工程地质条件,经方案比较,选定网塘水电站正常蓄水位237.50m,相应库容685万m3,死水位为237.0m,相应库容595万m3。电站装机容量为13000kW,设计装机2台6500kW灯泡贯流式水轮发电机组,额定水头4.7m,保证出力2670kW,多年平均发电量5348万kWh,机组年利用小时4113h,水量利用系数84.1%,其主要水能经济指标见表4.
27、4-1。电站主要建筑物规模为:新修拦河大坝一座,全长323m,最大坝高11.5m;新建厂房一处,主厂房长宽为59.6218.5m。主体工程土石方开挖12.03万m3,砼及钢筋砼6.54万m3,浆砌石0.79m3,钢筋694t,钢材173t。工程静态总投资9227.28万元,总投资9856.56万元。1.5 工程选址、工程布置及主要建筑物1.5.1 工程等级及洪水标准本工程总库容为2120万m3,装机容量为13000kW,根据水利水电工程等级划分及设计安全标准(DL518-2003)规定:按水库总库容(0.11亿m3)划分工程规模为中等,工程等别为三等,主要建筑物为3级。本工程大坝为低水头雍水建
28、筑物,在非常条件下,上、下游水位差小于2.0m ,且雍水建筑物最大水头小于10.0m。符合水利水电工程等级划分及设计安全标准(DL518-2003)第5.08条中第2点、第3点的规定,雍水建筑物可降低一级。故本工程等别为三等,永久性建筑物挡水坝、电站厂房和船闸为4级建筑物,次要及临时建筑物为5级。挡水坝设计洪水标准为30年一遇,校核洪水标准为200年一遇。电站厂房(河床式)为挡水坝的一部分,其上游防洪标准与挡水坝相同,下游设计洪水标准为30年一遇,校核洪水标准100年一遇,消能防冲建筑物洪水标准为30年一遇。1.5.2 坝线比较选择我院可研设计阶段根据国家水利水电工程可行性研究报告编制规程(D
29、L5020-93)的要求(坝址的选择必须进行多个坝址的技术经济比较),拟定了两个坝址进行比较,选择原规划电站初拟坝址为下坝址;现有岩桥电站下游150m处为上坝址。根据拟定的上、下两个坝址枢纽布置比较方案,在工程地质、库区淹没损失、水能资源利用、施工导流和工程总投资等方面进行了综合比较。比较结果为:一、工程地质方面比较:上、下两个坝址工程地质条件相差不大,均能满足修建低坝的要求;二、上、下坝址库区淹没情况比较:上、下两坝址相距3 km,库区淹没损失差别主要是上下坝址之间的耕地、房屋、人口迁移、道路、青苗补偿、基础设施等。下坝址淹没耕地790亩,房屋1.05万m2,人口迁移200人。公路10km,
30、采砂场1处。上坝址淹没耕地172.5亩,房屋820m2,人口迁移20人;下坝址比上坝址增加淹没投资3742.07万元;三、水能资源利用方面比较:从枢纽布置上看,上、下两坝址相距3km,可供发电流量基本相同,下坝址设计水头5.9m,装机规模为15MW,年平均发电量6010万kWh,上坝址设计水头4.7m,装机规模为13MW,年平均发电量5348万kWh,上坝址比下坝址利用水头小1.2m,装机规模小2MW,年发电量少662万kWh;四、施工方面比较:两个坝址枢纽布置方案均为河床式,在正常蓄水位时,上坝址河床宽度比下坝址宽200m左右,下坝址施工较复杂,右岸开挖为高边坡开挖,施工难度较大,上坝址施工
31、布置简单,场地宽阔,施工方便;下坝址围堰填筑工程量及纵向围堰砼方量较上坝址大,经综合计算分析,导流工程投资较上坝址约多172.54万元;五、工程总投资方面比较:从工程总投资方面看,机电设备及安装工程投资相同,厂房投资相同,两方案的主要投资差别在于大坝、金属结构、库区淹没补偿等。经计算,下坝址方案工程总投资较上坝址方案工程总投资多6533.9万元。综上所述,上坝址技术、经济指标均明显优于下坝址,库区淹没各项指标大量减少,特别是减少了对基本农田的占用。最大限度地减轻了对电站库区当地人民群众生产生活的影响。经我院多次组织专家论证,推荐上坝址设计方案。并于2007年5月17日经怀化市发展和改革委员会核
32、准通过(怀发改交能200711号)。本次初步设计阶段,经现场查勘,结合可研报告审查意见,在上坝址处选择了两条坝线作为比较,第一条坝线为可研推荐坝址对应的坝线,即现有岩桥电站下游150m处(简称上坝线),第二条坝线为上坝线下游700m处(简称下坝线)。经过方案比较可知:在工程布置和地质条件方面,上下坝线均能满足设计要求;在施工条件方面,下坝线施工较复杂,右岸开挖为高边坡开挖,施工难度较大,上坝线施工布置简单,施工方便;在工程占地方面,下坝线增加8.22亩;在电能和工程投资方面,下坝线每年增加发电量460万kWh、年增收入约144.9万元,工程投资增加2706.94万元,差额度电投资为5.88元/
33、kWh。综上所述,上坝线优势明显,本阶段设计推荐上坝线方案。1.5.3 坝型比较选择本工程属丘陵区,受坝线两岸地形条件的限制,本工程水库没有较好的调蓄功能,大坝属低水头大泄量的低坝,只宜采用低堰闸坝,可供选择的坝型有橡胶坝、水力自动翻板门及实用堰钢质闸门闸坝。经对常规坝型的比较,橡胶坝方案工程投资较省,但坝袋易老化,维修不便,橡胶坝袋高度大于目前规范采用值,制作、安装、实施困难,且库内采砂船和木船较多,在洪水期,还经常有树木等漂浮物,故不宜采用橡胶坝;“WES”型实用堰泄洪能力虽较强,但闸门所需辅助设备较多,工程管理难度大,且工程投资较大,故本阶段采用水力自动翻板门方案,堰面型式为宽顶堰。水力
34、自动翻板门为自动控制,不需人工操作,坝体降低,投资可大量节省。因此本次采用钢筋混凝土翻板门方案,其抗冲击能力强。故本设计阶段,坝型推荐采用翻板门坝方案,堰面型式为宽顶堰。1.5.4 枢纽总体布置及主要建筑物根据选定的坝线,在进行枢纽总平面布置时,应在满足枢纽泄洪要求前提下,力求平面布置紧凑、工程投资最省、施工及管理运行方便。根据枢纽工程的开发目标,结合所选坝线地形地质条件、河流特性等布置枢纽建筑物,枢纽工程包括:溢流低堰翻板闸坝、左岸河床式厂房、进厂公路、右岸船闸及右岸上游护岸等建筑物。经比较,本工程推荐方案的枢纽总平面布置为:河床段为28孔溢流闸坝,中间设隔墩一处。闸坝右侧采用刺墙型式与右岸
35、护坡相接,闸坝左侧为河床式厂房与左岸相接。闸坝轴线长323m。坝型采用砼低堰,闸孔尺寸为10m5.0m(宽高)水力自动翻板门,堰顶高程为232.5m。底流消能,闸坝下游设5m长护坦,底板高程229.0m,底板厚1.0m,闸坝、船闸、厂房呈“一”字形布置。电站厂房布置于闸坝左侧、河道的左岸,为河床式。装机2台6500kW的灯泡贯流式机组。厂房(包括安装场)平面尺寸为59.62m18.5m(长宽),厂房顺水流方向由进水口检修闸门、主厂房、副厂房、下游防洪墙、出口检修闸门及尾水渠组成。安装场紧靠主厂房布置,安装场长23.03m,宽15.0m,布置在主厂房左侧,副厂房布置在主厂房的下游侧,平面尺寸42
36、.85m9.24m(长宽),厂房设防洪门。升压站布置于安装场下游进厂公路左侧,布置一台变压器,平面尺寸33.58m17.48m(长宽)。进厂公路布置于厂房下游侧,全长500m,宽7.5m,最大纵坡为8%,靠近厂房段50m采用砼路面,其余为泥结石路面。1.5.5基础处理坝基岩性为白垩系上统泥质砂岩、细砂岩、局部夹泥岩,经开挖后基础置于弱风化岩体上,岩体比较完整,岩石单轴饱和抗压强度平均值约39Mpa,同时坝体属低坝,坝基承载力能满足建坝要求。坝基岩石虽节理裂隙发育,但裂隙倾角均大于45,均割深度不大,大坝清基后,大部分已被挖除。因此坝基不存在深层抗滑稳定问题,坝基抗滑稳定主要受混凝土与基岩接触面
37、的强度控制。坝基岩石为泥质砂岩、细砂岩,属相对隔水层,但由于节理裂隙的存在,上部岩体透水率大,但深度较浅,相对隔水层埋深67m,基础开挖后,建基面以下仅有34m厚左右的透水层,浅孔灌浆即能解决坝基渗漏问题,且灌浆工程量小。但坝线右岸为砂洲,砂洲往右又有小河沟与下游河床连通,砂洲下部砂砾石层厚且属强透水地层,故右岸绕坝渗漏严重,需采取防渗处理措施。本阶段考虑设置防渗帷幕一排,孔距2.5m,帷幕深度原则以基岩q5Lu为控制标准,一般为58m,左岸基岩防渗与稳定的地下水位封闭,右岸与防渗护坡体相接。由于河床部分岩石力学性质较差,岩石本身抗冲性能低,故泄洪消能问题需加以考虑,最好采取护坦形式加以保护。
38、左岸临河山坡脚基岩大部分出露,岸坡较稳定;右岸砂洲及下游阶地前缘砂壤土和砂砾石抗冲性能差,水库蓄水和泄洪时易引起岸坡坍塌,故坝体上下游一定范围内需采取护岸措施。推荐方案厂房位于河床左岸,河床地面较平缓,河地面高程229231m,左侧靠山坡,高程240m以下边坡陡峻,坡角约60,240m以上相对稍缓,厂房开挖存在高边坡稳定问题,但结合围堰取土,边坡高度可降低,山坡仅留下较完整坚硬岩层,于边坡稳定有利,建议边坡岩石临时开挖坡比1:0.5。厂房基础置于下伏弱风化泥质砂岩上,岩石力学性能满足土建要求。1.5.6工程观测根据枢纽的地质条件和建筑物的结构特点,为监测枢纽建筑物的安全运行,及时了解各建筑物的
39、运行状况,确保大坝安全可靠运行,建立以安全监测为主的自动化安全监测系统,为工程在施工期、运行初期和正常运行期的安全运行提供连续评估所需要的资料。观测对象以闸坝、电站厂房为主,其它建筑物布置必要的监测设备。本工程安全监测项目主要有坝顶及厂房水平、垂直位移观测,闸坝及厂房扬压力观测和环境(上、下游水位、水温、气温)等观测。其中水平位移观测项目采用引张线;垂直位移观测项目采用静力水准观测。1.6 机电及金属结构1.6.1 水力机械根据本电站的水头范围和设备生产厂家等有关资料,对转轮模型参数较优的几种灯泡贯流式转轮进行较详细的技术经济比较,认为GZTF08B转轮是适合本站的最佳转轮。由此选定的水轮机型
40、号为GZTF08B-WP-470,额定水头4.7m,额定流量160.5m3/s,额定出力6852kw;相应发电机型号SFWG6500-60/5160,额定容量6500kw,额定电压6300V,额定转速100r/min,功率因数0.9;调速器型号为WST-80/4.0,油压装置为HYZ-4.0/4.0。机组台数为2台,水轮机安装高程为225.87m,调速器关闭时间为4.5秒。主厂房内设50/10t电动双梁桥式起重机1台,跨度15m。1.6.2 电气一次根据建设方意见,考虑本电站的地理位置,其接入系统方式为:110kV出线一回,接入220kV怀西变电站,线路距离约10km,输电线路导线型号为LGJ
41、-95。电站电气主接线拟定了三个方案进行了技术、经济比较。推荐采用6.3kV发电机电压母线,采用单母线接线,两机一变,选用一台额定容量为16000kVA升压变压器。厂用电(0.4kV)采用机组自用电及全厂公用电混合的供电方式, 厂用电源通过二台厂用变接至发电机电压6.3kV母线上,供全厂用电。副厂房布置在主厂房下游侧,长42.85m,宽9.24m,共三层。分别为辅机层、电缆层、发电机副厂房。发电机副厂房高程为239.37m,布置有:中控室,高压配电室,低压配电室,厂用变及励磁变,工具室。电缆夹层高程为235.87m。主要为电缆廊道等。辅机层高程为231.67。根据电站所处位置地形和枢纽总布置方
42、案, 电站升压站拟布置在厂房下游进厂公路左侧, 面积S=33.58m17.48m586.98m2,升压站高程为239.20。一台主变压器布置在升压站内, 主变采用共箱母线进线,110kV设备布置为户外敞开式单列布置,升压站内设有搬运通道。1.6.3 电气二次网塘水电站拟采用全计算机监控系统,来实现“无人值班(少人值守)”的运行管理模式。计算机监控系统采用符合国际开放系统标准的分层分布式结构。计算机监控系统分为电站控制级和现地控制单元级两层,采用100Mbps光纤以太网连接。电站控制级负责全站主要电气设备的实时控制及其运行状态监视,现地控制单元级负责对水轮发电机组、电气一次设备及公用设备等进行数
43、据采集、实时监控,当电站控制级因故退出运行时,现地控制单元可以独立运行而不受影响。计算机监控系统要求能实现与远方调度、水情测报等系统的通讯。主要功能包括:数据采集和处理、安全运行监视、实时控制和调节、事件顺序记录、打印记录、事故追忆、事故处理指导和恢复操作指导、系统通信、人机联系、语音报警、系统自诊断与自恢复、电站运行维护管理、系统授权管理等。1.6.4 金属结构本工程金属结构由厂房进水口和尾水出口两部分组成。启门机采用台车式和固定式卷扬机。金属结构材料选用Q235B,闸门安装完毕后采用喷锌防锈。进水口设2扇栏污栅,孔口尺寸为9.614.8m,同时,进水口不设快速事故闸门,只在机组检修时设置检
44、修闸门,尺寸为10.110.3m,型式为滑块式钢质平面闸门。拦污栅采用2125kN单轨滑动式启闭机设备,检修启门启闭机采用一台2400kN移动台车式卷扬启闭机,操作方式为静水关闭,平压开启。电站尾水出口设检修闸门一扇,尺寸为8.908.61m。启闭机采用一台2250kN移动台车式卷扬启闭机,操作方式为静水关闭,静水开启。1.7消防设计主厂房进厂大门与公路相连接,在进厂大门外设有消防车回车场。在副厂房两端设有楼梯间,连接上下层。对设在安装场之下的油库和油处理室,用防火墙与主厂房局部分隔,每个分隔均设有向外开启的防火门。枢纽建筑物的室内外均设有消防给水系统,该系统由消防水泵提供水源,水泵型号为IS
45、150-125-250,共2台,一台工作,一台备用。水源取自上游水库,其水量和水压按满足最大一次消防用水的需求控制。在主变压器下面设有集油坑和事故排油管。主副厂房的各层设备均配置干粉灭火器,并在透平油库、油处理室、开关站等处设置推车式干粉灭火器和砂箱。在主厂房桥式起重机上配4个手提式干粉灭火器。本站采用自然送风、机械排风与自然排风相结合的通风方式。电站设有火灾自动报警系统和消防联动系统,系统在功能上相互独立,采用二线制。火灾自动报警系统与全厂计算机监控系统相联。消防用电设备电源按二级负荷供电,采用单独的供电回路,在发电机起火时仍能保证消防用电。1.8 施工组织设计1.8.1 施工条件本工程位于
46、湖南省芷江县,距怀化市30km,距芷江县政府12km,坝址左岸有320国道通过,交通方便。设计选定上坝址左岸厂房枢纽方案,河床式厂房,坝址河床宽度323m左右,左岸河床基岩裸露,常水位230m,河底高程228.5230m,水深01.5。河床基础裸露,没有深潭,便于施工围堰,为施工导流创造了良好的施工条件。天然建筑材料:砂砾料在坝址上下游5km范围内均有开采,主要有七里桥、岩桥、巴洲等砂砾料场;土料选择位于上坝址左岸山包,该料场距坝址0.21.0km,石料场位于坝址上游约18km右岸蟒塘溪溪沟内,紧邻蟒塘水电站,成块成形好,质量好。外购材料主要有水泥、钢材、木材等,须从怀化等地采购。1.8.2
47、施工导流(1)导流方案根据坝址地形、地质、水文条件,结合水工枢纽布置进行分析,决定采用分期围堰导流。根据推荐方案厂房布置在河床左岸,施工一期围堰采用右岸导流,二期围堰采用左岸导流。第一期围左岸大坝+厂房,施工围堰宽度为238m,二期围右岸大坝,围堰宽度189m。具体布置详见施工总平面布置图。(2)导流标准及导流时段:本工程主要建筑物为4级建筑物,相应临时建筑物为5级,设计洪水标准:土石围堰为510年一遇,浆砌石或混凝土围堰为35年一遇,根据本工程具体情况,横向围堰采用土石围堰,纵向围堰采用砼围堰。导流时段选用枯水期93月洪水,洪水流量为1170m3/s。1.8.3 主体工程施工本工程大坝施工,
48、大坝开挖出碴采用1m3挖掘机挖装,510t自卸汽车运输堆放在大坝左、右两岸台地上,距大坝上、下游0.31km范围内,一处堆放不下可以分多处堆放弃碴,最大运距不超过1.0km。石料运至碎石场;水泥与砂石料采用自卸汽车运输沿临时公路运到堆料场,进入拌和楼配料拌和,将拌和好的砼熟料用自卸汽车运至转卸点,再将砼卸入塔吊吊灌内,利用塔吊运至浇筑点,运距较远的可以用人工转运,入仓后用机械或人工铺平,每层不超过0.51m,然后用插入振动器将混凝土振捣密实。厂房砂砾石开挖采用75km推土机,1m3正铲挖掘机挖装,510t自卸汽车运输至左岸弃碴场。厂房开挖原则上采取就近堆放,利用开挖料进行土石围堰加高,多余石料
49、运至厂房上游弃碴场或碎石场。水泥、砂石料采用自卸汽车运输,皮带传送系统进入拌和场配料,搅拌成熟料后,然后用人工手推车倒入砼溜筒入仓,需用手持式振捣器进行振捣。1.8.4 施工总进度工程施工总工期为28个月,第一年9月施工准备阶段。主体工程工期为第一年9月第三年6月,共计22个月,在此期间需完成闸坝、厂房的施工,第一台机组发电。主体工程控制性进度为厂房施工,第一年9月为施工准备阶段,10月初开始厂、坝施工围堰,11月初进行大坝、厂房基础开挖,厂房可与左岸14孔大坝可同时进行施工开挖,第二年1月底基础开挖结束,接着进行基础砼浇筑,如果做到的话力争在第二年3月以前大坝砼浇筑汛期前抢出洪水水面,完成砼
50、浇筑高程在237.5m以上,这样有利于加快施工进度,确保第三年6月底第一台机组发电。第二年9月进行大坝二期围堰,10月中旬开始大坝清基开挖,第三年1月底基础开挖结束,2月初进行大坝基础砼浇筑,砼浇筑要在第三年4月汛期前抢出洪水面,也就是说要在一个枯水期内完成236.5m以下的工程,在汛期才有利于大坝上部结构砼浇筑,才能确保施工工期按时完成。发电厂房到第三年1月底要完成厂房上部砼结构,厂房进行封顶,具备机组安装的条件。1.8.5 主要工程量及材料本工程主体工程部分土石方开挖12.03万m3,土石方回填3.79万m3,砼及钢筋砼6.54万m3,浆砌石0.79万m3,帷幕灌浆660m。共需钢筋694
51、t、钢材173t、水泥1.41万t、木材4254m3、砂砾石9.59万m3、块石1.23万m3。共需劳动总工日14.97万个。1.9 水库淹没处理及工程永久占地1.9.1 水库淹没处理网塘水电站拟建在芷江县舞水河干流上,库区全长8.27km,坝址控制流域面积为8765km2,占舞水总流域面积的84.8%,为径流式电站。库区河谷开阔,河谷宽约250360m,多一级阶地分布,河谷为不对称的U型河谷,库水局限于河槽内。库区两岸植被良好,水土流失较轻,属少沙河流。正常蓄水位为237.5m,库区淹没涉及芷江县的3个乡镇10个自然村。淹没水田主要集中在火烧铺一带。淹没房屋主要集中在岩桥车渡码头一带。库区淹
52、没不涉及工矿企业和大的专项设施。库区移民搬迁洪水标准为20年一遇,耕地补偿标准为2年一遇洪水。根据枢纽布置及泄流计算,2年、10年、20年一遇洪水均在坝前尖没,所以土地、人口及专项的淹没受坝前正常蓄水位控制,土地按正常蓄水位加0.5 m调查,人口及专项按正常蓄水位加1.0 m调查。经现场勘测调查,库区淹没水田主要集中在火烧铺一带。淹没房屋主要集中在岩桥车渡码头一带。淹没耕地58.9亩(水田33.6亩、旱土25.3亩),淹没搬迁人口20人;搬迁房屋820m2(砖房550m2、砖木房150m2、木房120m2),岩桥洲上的木房为经营性房屋只补偿,不计搬迁人口。遵照“因地制宜,全面规划、合理利用“原
53、则”在认真分析当地环境状况基本上,明确“以人为本,以土地为依托”的指导思想,走开发性移民的道路。库区主要在芷江县范围,利用移民补偿金一次性补偿。对于其他专业项目的迁建恢复,根据需要分别予以一次性补偿。本工程水库淹没处理总投资为974.53万元。1.9.2 工程永久占地与施工期临时用地本工程永久占地包括电站枢纽建筑占地和工程管理范围内占地。根据设计布置需求永久占地49.3亩,即:枢纽工程占地14亩,办公与生活区占地35.3亩。1.10环境保护设计1.10.1 工程环境影响评价水电站工程建成后,本身不发生废水、废弃物,不排放废气,属于无污染工程。本电站发电装机13000kW,年发电量5348万kW
54、h,可以缓和区内供用电紧张局面,具有良好的社会经济效益和环境效益。工程建成后,主要有利影响有:1、提供清洁能源,改善投资环境,带动区域经济发展。2、库区河段形成水库,有利于乡镇工业和乡镇生活取水。3、有利改善环境气候,提供休闲去处。工程对环境不利影响主要有:电站工程基础开挖及枢纽建筑占地,库区淹没耕地、林地,需搬迁房屋迁移人口,施工期间排放废气、废水、废渣以及噪声污染等。本工程带来的对环境有利影响将发生在电站建成后,其影响时效长,程度大而深远,不利影响主要发生在工程施工期内,时间较短,其影响相对轻微。不利影响中,除工程占地和库区淹没不可逆转外,其余不利影响均可通过采取工程措施、技术措施和管理措
55、施以减弱和避免。1.10.2环境保护措施及所需费用环境保护措施如下:(1)本工程基础开挖的弃碴等采取修建挡渣墙等防止水土流失;(2)库区淹没和电站工程建筑占地将予以补偿;(3)施工区域环境在电站竣工后将按规划实施,恢复自然景观,进行绿化。以上诸项费用在可行性研究阶段已列入电站主体工程估算中。(4)施工期间环境保护项目及所需费用。施工期的水质保护、空气质量保护、噪声防护;施工区域人群健康保护;环境保护管理与监测。施工期间环境保护项目的需费用34.2万元。1.11 水土保持设计本工程可能新增加水土流失面积,包括电站主体工程区,弃碴区、料场开采区、施工期临时工程区、移民安置区等共约4.8hm2,可能
56、新增加水土流失总量1.67万t。新增水土流失如不防治,将造成河床淤积降低河道行洪能力;弃土弃碴可能在暴雨径流作用下产生泥石威胁周边群众生命财产安全及电站枢纽建筑物运行安全,恶化生态环境。依据“谁开发、谁保护、谁造成水土流失,谁治理”的原则,采取水土保持措施,达到水土流失防治率90%以上,弃碴拦碴率95%以上的防治目标,本电站工程确定水土流失范围包括电站项目建设区和直接影响区共130.39hm2;根据其水土流失范围的特点采取相应的防治措施:土料开采场防止水土流失,开采后尽快绿化、恢复;石料场修筑挡碴坝防止雨水冲走弃碴,开采后利用原表层土、石回填、绿化;在弃碴区较低的部位设置挡碴墙外加草皮绿化;电站主体工程区域施工时的松土、碴一般应控制在围堰内,在施工完结后,需对大坝两岸,永久道路与厂区进行绿化;施工期临时设施在主体工程完工后即行清理、平整、绿化。本电站工程水土保持工程为:开挖土方125m3,填筑土方276m3,浆砌石1480m3,砼96m3,平整土
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