小水电代燃料棋盘石电站可行性研究报告.doc

国水电设证乙级第－sy号工咨丙益阳市赫山区小水电代燃料棋盘石电站项目区可行性研究报告湖南省益阳市水利水电勘测设计研究院二○○八年八月 目录工程特性表1.综合说明1.1绪言1.2水文1.3工程规模1.4工程布置及主要建筑物1.5水力机械1.6施工1.7工程投资估算1.8经济评价2.水文2.1流域概况2.2气象2.3径流2.4洪水 2.5泥沙3.工程地质3.1工程位置3.2区域地质3.3工程地质条件3.4天然建筑材料3.5结论4.工程任务和规模4.1电站改造的必要性与可行性4.2供电范围4.3特征水位选择4.4装机规模5.工程选址、工程总布置及主要建筑物5.1主要规范及规程5.2基本资料5.3厂址5.4工程布置和主要建筑物形式 5.5主要建筑物6.机电及金属结构6.1机组6.2接入电力系统方式6.3电气主接线6.4主要机电设备选择6.5金属结构6.6消防7.工程管理7.1管理机构7.2管理办法8.施工组织设计8.1施工条件8.2施工导流8.3主体工程施工9.水库淹没处理和工程永久性占地 10.环境影响评价11.工程投资估算11.1编制说明11.2编制依据11.3基础价格的确定11.4费率及费用计算标准11.5工程总估算表12.经济评价12.1基本情况12.2国民经济评价12.3社会效益评价12.4综合评价 附图：1、流域总平面图2、河道纵剖面示意图3、竹荆寺电站总平面布置图4、竹荆寺电站水轮机层平面图、竹荆寺电站电机层平面图5、竹荆寺电站厂房横剖面图6、竹荆寺电站厂房纵剖面图、1-1、2-2剖面图 棋盘石电站项目工程特性表序号名称单位指标备注一棋盘石电站水文概况流域面积km21015干流长度km65多年平均降雨量mm1460多年平均气温℃16.5多年平均风速m/s7.8最大风速m/s20利用水文系列年限年30（一）竹荆寺电站1坝址控制流域面积km28632坝址以上干流长度km56.783干流平均坡降‰1.244代表性流量多年平均流量m3/s6.80P=15%平均流量m3/s21.9P=50%平均流量m3/s16.0P=85%平均流量m3/s11.8（二）洋溪江电站1坝址控制流域面积km25922坝址以上干流长度km42.81 3干流平均坡降‰1.264代表性流量多年平均流量m3/s4.66P=15%平均流量m3/s15.1P=50%平均流量m3/s11.0P=85%平均流量m3/s8.1（三）船形山电站1坝址控制流域面积km26952坝址以上干流长度km47.183干流平均坡降‰1.124代表性流量多年平均流量m3/s5.47P=15%平均流量m3/s17.7P=50%平均流量m3/s12.9P=85%平均流量m3/s9.5（四）北峰山电站1坝址控制流域面积km27602坝址以上干流长度km52.433干流平均坡降‰1.214代表性流量 多年平均流量m3/s5.98P=15%平均流量m3/s19.3P=50%平均流量m3/s14.1P=85%平均流量m3/s10.4二特征参数（一）竹荆寺电站1上游正常蓄水位m31.62下游尾水位m27.63电站净水头m4.04电站装机容量kw4×2005机组台数台46多年平均发电量万度3597年利用小时h45008回水长度km4.17（二）洋溪江电站1上游正常蓄水位m45.62下游尾水位m41.13电站净水头m4.54电站装机容量kw4×1605机组台数台4 6多年平均发电量万度2787年利用小时h45008回水长度km3.0（三）船形山电站1上游正常蓄水位m40.62下游尾水位m36.63电站净水头m4.04电站装机容量kw4×1255机组台数台46多年平均发电量万度2897年利用小时h45008回水长度km4.37（四）北峰山电站1上游正常蓄水位m36.12下游尾水位m32.13电站净水头m4.04电站装机容量kw3×125+1×1605机组台数台46多年平均发电量万度3167年利用小时h4500 8回水长度km5.25三主要建筑物及设备（一）竹荆寺电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长×宽)m20.5×8.2水轮机安装高程m30.292开关站型式户外式地基岩性变质岩3主要机电设备a水轮机型号台数台4额定出力kw200额定转速r/min300额定水头m4.0额定流量m3/s11.8b发电机型号 台数台4额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300c主变压器型号台数台1容量KVA400（二）洋溪江电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长×宽)m20×8.5水轮机安装高程m43.782开关站型式户外式地基岩性变质岩3主要机电设备a水轮机型号台数台4 额定出力kw200额定转速r/min300额定水头m4.0额定流量m3/s11.8b发电机型号台数台4额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300（三）船形山电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长×宽)m19.5×7.9水轮机安装高程m39.282主要机电设备a水轮机型号台数台2额定出力kw200额定转速r/min300 额定水头m4.0额定流量m3/s11.8b发电机型号台数台2额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300（四）北峰山电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长×宽)m20×8水轮机安装高程m34.792主要机电设备a水轮机型号台数台1额定出力kw200额定转速r/min300额定水头m4.0额定流量m3/s11.8 b发电机型号台数台1额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300四施工1主体工程数量开挖土石方m33500浆砌石m31368砼及钢筋砼m311502主要建筑材料水泥t4800块石m3650砂m3900钢筋t13.53所需劳动力总工日工日20000高峰期工人数人100平均人数人554施工总工期月月6 五经济指标棋盘石电站项目静态总投资万元1458.0综合利用经济指标水电站单位千瓦投资元/kw9112单位电度投资元/kw．h2.43经济效益费用比1.11经济内部收益率%14.5经济投资回收年限年10.87 1.综合说明1.1绪言志溪河是资江的一级支流，发源于宁乡，经桃江进入赫山区，河道总长65km，平均坡降1.06%，流域总集雨面积1015km²，多年平均径流总量4.76亿m³，水能理论蕴藏量15.82mw,技术可开发量6.745mw，经济可开发量4.655mw，已开发量1.65mw。全流域（赫山区境内）现建有小型水力发电站6个，装机13台1695kw，年发电量347万kwh，现装机仅占可开发装机的25.13%。棋盘石电站是志溪河下流赫山区境内6个梯级小电站的统称，包括拟建的竹荆寺电站和已建的芭蕉电站、石笋电站、洋溪江电站、船形山电站、北峰山电站。在已建的几个电站中，部分因机组经过多年的运行，设备严重老化，出力无法达到原设计指标；部分因原设计对水能利用考虑不充分，产生大量弃水。本着充分利用水能资源，实现以电代薪的宗旨，本次可研主要对其中的竹荆寺电站新建及对船形山、洋溪江、北峰山电站进行设备更新及扩容改造进行分析论证，确定最佳水能开发方案，以提高水能开发的力度，达到以小水电代薪的目的。报告依据《水利水电可行性研究报告编制规程》DL5020-93进行编制。1.2水文竹荆寺坝址是棋盘石电站项目的最下游，坝址以上流域集雨面积863km2，干流长56.78km，干流平均坡降1.24‰，年平均降雨量1460mm，多年平均年径流深650mm，流域内植被良好，地表径流以山坡集雨为主。本工程地处亚热带湿润性季风气候区，气候温暖，雨量充沛，四季分明，严寒期短，无霜期长。5～9月平均气温在20℃ 以上；5～6月为梅雨季节，天气沉闷，湿度大；7～8月在西太平洋副高热带控制下，极端最高气温达40℃以上。棋盘石电站项目工程各坝址处特征流量见下表：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)15%丰水年流量(m3/s)50%平水年流量(m3/s)85%枯水年流量(m3/s)洋溪江5924.6615.111.08.1船形山6955.4717.712.99.5北峰山7605.9819.314.110.4竹荆寺8636.8021.916.011.81.3工程规模棋盘石电站工程包括竹荆寺、芭蕉、石笋、洋溪江、船形山、北峰山共六个梯级电站，本次工程设计规模如下：竹荆寺电站拟装机4台800kw(4×200)，年平均发电量288万kwh。洋溪江电站原装机2台2×125kw，本次设计改建扩容至装机容量640kw（4×160kw），年平均发电量可至230万kwh。船形山电站原装机2台2×125kw，本次设计改建扩容至装机容量500kw（4×125kw），年平均发电量可至168万kwh。北峰山电站原装机3台3×125kw，本次设计改建扩容至装机容量535kw（3×125kw+1×160kw），年平均发电量可至184万kwh。六处电站合称棋盘石电站，主要是就近供电，多余的电量并入赫山区电网，本次设计总装机容量为2475kw，比目前装机增加了1600kw，增加年发电量600万kwh，其中以电代薪装机容量800kw。1.4工程布置及主要建筑物1.4.1竹荆寺电站1、工程布置 根据工程所在地的地形、地质等自然条件，拦水坝及厂址均位于益阳市高新区谢林港镇。采用明渠引水发电，尾水直接排入下游河道；变电站布置于厂房左侧。2、主要建筑物根据选定的工程布置方案，确定竹荆寺水电站工程主要建筑物包括进水渠道、控制闸、厂房、变电站等。1.4.2洋溪江电站洋溪江电站工程坐落于龙光桥镇，本次更新扩容改造调整装机容量采用4台160kw的水轮机组，厂房位置不变，只对厂房按新装机组的空间要求进行重修，此外对原进水渠道进行拓宽以满足过流要求。电站主要建筑物与竹荆寺电站相同，尾水直接排入下游河道。1.4.3船形山电站船形山电站工程坐落于新市渡镇，本次更新扩容改造调整装机容量采用4台125kw的水轮机组，厂房位置不变，只对厂房按新装机组的空间要求进行重修。对原进水渠道进行拓宽以满足过流要求。电站主要建筑物与竹荆寺电站相同，尾水直接排入下游河道。1.4.4北峰山电站北峰山电站工程坐落于谢林港镇，本次更新扩容改造调整装机容量采用3台125kw和1台160kw的水轮机组，原厂房不动，只在现厂房旁边增设一个新厂房。引水渠道还是利用原进水渠道进行拓宽。电站主要建筑物与竹荆寺电站相同，尾水直接排入下游河道。1.5水力机械1、机组及其它主要机电设备（1）水轮机主要参数型号：ZD760-LMY-100增加台数：11台 额定水头：4.0～4.5m额定转速：300n/min额定出力：125～200kW额定流量：3.71～6.25m3/s（2）调速器：选用TT-300型自动调速器，励磁装置采用TKL型。（3）发电机主要参数型号SF125-20/1180，额定功率125kW，共2台；型号SF160-20/1180，额定功率160kW，共5台；型号SF200-20/1180，额定功率200kW，共4台；额定电压0.4kV，额定转速300n/min；功率因数0.8。（4）主变压器型号：S9-315KVA/10±0.5%/0.4台数：4台（5）断路器：户外10kV真空断路器型号：ZW1-10/400台数：4台1.6施工（1）土方工程施工：土方开挖采用挖掘机施工，土料就近堆放，开挖坡比为1:1.0。土方回填采用推土机分层铺料，铺料厚度不大于30cm，然后采用履带式拖拉机（带碾磙）碾压,机械碾压不到的部位,应辅以蛙式打夯机夯实,最终压实度不小于0.92。填筑材料选用粉质粘土，其物理力学性质指标满足规范要求。（2）浆砌石砌筑：利用从外地运来的石块，用斗车或拖拉机运送至砌筑工地，人工砌筑。砌石工程施工顺序：砂浆铺设—砌石安装—砌缝填筑—钢钎插捣密实—养护—转入上层砌筑。砌石工程石料要求质地坚硬，砂浆应舱满，砌石牢固、稳定。 （3）钢筋砼浇筑：采用人力钢筋制安，搭接长度需满足规范要求。人工制作模板，人工搭拆脚手架，砼采用搅拌机拌制，人力胶轮车运送入仓，插入式振动捧配合平板震动器振捣，人工洒水养护；并根据天气变化情况采取必要的防冻措施。1.7工程投资估算经估算，完成本工程需总投资1458.0万元，单位千瓦装机投资指标9112元/kw,单位千瓦时发电量投资指标2.43元/kwh。1.8经济评价棋盘石电站是志溪河下游流域的一个水利梯级开发工程，各电站总增加装机容量1600kw，一年增加发电量600万度，总个工程静态总投资1458.0万元，按代燃料上网电价0.31元/kw计算，投资回报年限为10.9年，该项目经济内部收益率为14.8%＞12%综上所述，兴建该工程具有较好的经济效益，同时可消除安全运行隐患，并可以缓解当地用电紧张的局面，达到以柴代薪的目的，项目可行。 2.水文2.1流域概况竹荆寺坝址是棋盘石电站项目的最下游，坝址以上流域集雨面积863km2，干流长56.78km，干流平均坡降1.24‰，年平均降雨量1460mm，多年平均年径流深650mm，流域内植被良好，地表径流以山坡集雨为主。2.2气象本工程地处亚热带湿润性季风气候区，气候温暖，雨量充沛，四季分明，严寒期短，无霜期长。5～9月平均气温在20℃以上；5～6月为梅雨季节，天气沉闷，湿度大；7～8月在西太平洋副高热带控制下，极端最高气温达40℃以上；秋季极地气团势力增强，天气晴朗少雨；冬季受蒙古高原气压所控制，多出现东北风；入春后，赤道低压北移，低纬海洋暖湿气流增强，由东南南岭向北移与北极气团相遇，是形成汛期暴雨的主要原因。2.3径流本工程流域内无水文观测资料，径流计算引用石板滩水文站1959~1988年的流量资料，按面积比推求志溪河各级河坝洪峰流量和多年平均流量。①石板滩站各种频率洪峰流量推求如下： 石板滩站年最大日流量频率计算表序号年份年最大日流量(m3/s)按大小排列的流量(m3/s)模比系数KK-1(K-1)2P=M/(N+1)×100%1195979.8239.02.581.582.5073.232196060.3209.02.261.261.5856.453196155.4209.02.261.261.5859.684196286.6168.01.820.820.66612.9051963168.0167.01.810.810.64816.136196479.5110.01.190.190.03619.3571965239.0107.01.160.160.02422.5881966107.098.91.070.070.00525.819196792.296.51.040.040.00229.0310196842.295.01.030.030.00132.26111969209.092.21.000.000.00035.4812197071.887.00.94-0.060.00438.7113197187.086.60.94-0.060.00441.9414197232.985.00.92-0.080.00745.1615197364.484.20.91-0.090.00848.3916197498.979.80.86-0.140.01951.6117197558.879.50.86-0.140.02054.8418197695.071.80.78-0.220.05058.06191977167.071.00.77-0.230.05461.2920197859.564.40.70-0.300.09264.52211979209.060.30.65-0.350.12167.7422198071.059.50.64-0.360.12770.97231981110.058.80.64-0.360.13374.1924198296.555.40.60-0.400.16177.4225198346.051.80.56-0.440.19480.6526198440.146.00.50-0.500.25383.8727198527.742.20.46-0.540.29687.1028198651.840.10.43-0.570.32190.3229198784.232.90.36-0.640.41593.5530198885.027.70.30-0.700.49196.77　∑2775.692.521.000.009.827　 计算得Cv=∑（(K-1)2/（N-1）=9.827/29=0.58采用P-Ⅲ型曲线适线法计算，经过适线假定Cs=2.5Cv=1.45比较合适，并查得各种频率的模比系数如下：频率p(%)0.10.20.51251020507590模比系数k4.003.693.252.912.582.121.771.410.870.570.41备注Cv=0.58Cs=2.5Cv求得各种频率的洪峰流量如下：频率p(%)1053.3210.50.2重现期(年)2203050100200500模比系数K1.772.122.422.582.913.253.69最大洪峰流量(m3/s)163.8196.1223.9238.7269.2300.7341.4②地区洪峰流量经验公式的修正以上是烂泥湖治理工程规划设计时，省水利勘测设计院运用石板滩流量资料得到的该地区洪峰流量经验计算公式，由于石板滩流量资料系列延长，对上述公式修正如下：频率p(%)重现期(年)经验公式1010Q10%=2.38F0.874520Q5%=2.85F0.8753.330Q3.33%=3.25F0.876250Q2%=3.46F0.8771100Q1%=3.91F0.8780.5200Q0.5%=4.36F0.8790.2500Q0.2%=4.95F0.880F为流域面积，石板滩站流域面积F=127km2。①石板滩站各种频率年平均流量的推求 石板滩站多年平均流量计算表序号年份年最大日流量(m3/s)按大小排列的流量(m3/s)模比系数KK-1(K-1)2P=M/(N+1)×100%119592.884.291.750.750.5683.23219601.773.911.600.600.3586.45319612.963.391.390.390.1499.68419623.913.321.360.360.12812.90519632.003.181.300.300.09016.13619642.873.021.230.230.05519.35719653.022.961.210.210.04422.58819662.802.881.180.180.03125.81919672.332.871.170.170.03029.031019681.442.811.150.150.02232.261119694.292.801.140.140.02135.481219703.182.571.050.050.00338.711319712.272.551.040.040.00241.941419721.332.471.010.010.00045.161519733.322.451.000.000.00048.391619742.452.390.98-0.020.00151.611719752.472.350.96-0.040.00254.841819762.352.340.96-0.040.00258.061919773.392.330.95-0.050.00261.292019781.402.270.93-0.070.00564.522119791.942.090.85-0.150.02167.742219802.572.000.82-0.180.03370.972319812.391.940.79-0.210.04374.192419822.811.860.76-0.240.05777.422519831.861.770.72-0.280.07680.652619842.341.440.59-0.410.16983.872719851.391.400.57-0.430.18387.102819861.011.390.57-0.430.18690.322919872.091.330.54-0.460.20893.553019882.551.010.41-0.590.34596.77　∑73.382.4461.000.002.835　 计算得Cv=∑（(K-1)2/（N-1）=2.835/29=0.31采用P-Ⅲ型曲线适线法计算，经过适线假定Cs=2.5Cv=0.75比较合适，并查得各种频率的模比系数如下：频率p(%)0.10.20.51251020507590模比系数k2.312.192.021.901.761.571.411.250.960.790.66备注Cv=0.31Cs=2.5Cv求得各种频率的多年平均流量如下：频率p(%)15(丰水年)50(平水年)85(枯水年)重现期(年)6.702.006.70模比系数K1.320.960.71年平均流量流量(m3/s)3.232.351.74④志溪河梯级河坝各种频率年平均流量的推求按面积比求得志溪河梯级河坝各种频率的年平均流量如下：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)15%丰水年流量(m3/s)50%平水年流量(m3/s)85%枯水年流量(m3/s)洋溪江5924.6615.111.08.1船形山6955.4717.712.99.5北峰山7605.9819.314.110.4竹荆寺8636.8021.916.011.82.4泥沙棋盘石电站控制集雨总面积863km2，流域内植被良好，覆盖率高，水质含沙率低。 3.工程地质3.1工程位置棋盘石电站项目位于益阳市赫山区境内，赫山区北与益阳市资阳区隔江相望，南接宁乡，西低桃江，地理位置优越，交通便利。3.2区域地质3.2.1地形地貌本区西南为雪峰山之余脉，因此山峦叠嶂，丘岗起伏，东北部为洞庭湖平原区，故田连阡陌，地势平坦，全区地势自西南向东北倾斜递降，具有三级阶梯状特点。本区总的地貌特征表现为湘中丘陵与洞庭湖泛滥平原衔接地带，以平原为主，山地、丘陵各占一定比例，具有“一分丘山两分岗，五分平原两水乡”的特点。东北部主要是大面积缓慢下降作用造成的湖河堆积平原；西北部及中部为侵蚀堆积地形，多已剥蚀成残丘状，西南部属构造剥蚀地形，表现为花岗岩低山丘陵、红岩丘陵和残破积红土丘陵三种不同形态。3.2.2地层岩性 坝址区出露的地层主要有七种类型：印支期花岗岩、砂砾岩、石灰岩、变质岩、第四系红土、砂页岩第四系红土、砂页岩和第四系松散堆积物、冲积物、洪积物。印支期花岗岩分布在衡龙桥、沧水铺等乡镇，面积26.5平方公里，占全区各类岩型的2.1%，均已风化为深厚肥沃但易于流失的土层。砂砾岩分布在泥江口、石笋、樊家庙等乡镇的山地，面积约46平方公里，占各类岩型的3.6%,风化后呈沙性，透水性强。石灰岩面积约23.6平方公里，占1.86%,主要分布于衡龙桥、岳家桥、樊家庙等乡镇，其上覆盖5-25米厚红土。变质岩分布在谢林港、新市渡、黄泥湖等乡镇，分布面积约182.14平方公里，占各类岩型的14.3%，形成低山，丘陵地貌。第四系红土呈岗地形态。面积约117.平方公里，占9.3%，主要分布于白石塘、衡龙桥等乡镇。砂页岩面积约32.6平方公里，占各类岩型的2.56%，主要分布在石笋、泥江口一带。第四系松散堆积物、冲积物分布于全区各乡，分布面积841.7平方公里，占各类岩型的66.2%。3.3工程地质条件3.3.1地质概况项目区地处丘陵地区，河流婉转于丘陵的山包之中，河流形似“S”型，山顶高程250m左右，山坡坡度30～40°，植被较发育。项目区出露的主要地层为二迭系上统海陆相交替沉积的印支期花岗岩、砂砾岩以及石灰岩等。项目区无大的断层通过，构造简单，主要表现以岩层褶曲、挤压褶皱为主，岩层产状N20～35°E•NW或SE＜30～80°.项目区地下水类型以基岩裂隙水和第四系孔隙水为主，多接受大气降水补给。3.3.2地震基本烈度总体而言，区域内新构造差异运动较弱，更新世以来的活动断裂极少，且规模小，区内无大的断裂通过。根据1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》及《中国地震反应谱特征周期区划图》，本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。按照有关规范，不需地震设防。3.4天然建筑材料3.4.1土料距竹荆寺坝址2km处有一天然土料场，砾质粉土厚2～3m，储量＞5万m3，根据坑探样品结果，其含水率ω 为25.5%，饱和度Sr为83.2，土料比重Gs为2.74，孔隙比e为0.861,液性指数IL＜0,压缩模量Es为15.5MPa，内摩擦角Ф为23°45′，凝聚力C为78.5KPa，渗透系数9.5×10-6cm/s,其质量能够满足要求。3.4.2块石、砂、卵石料块石料主要从灰山港购买，要求岩质新鲜，其抗压强度需达40MPa,砂、卵石可从资江边砂石场就近购买。3.5结论项目区地处抗震设防烈度为Ⅵ度地区，本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组。本场地无活动断层发育，无5级以上的地震活动，抗震稳定性好，应属对抗震有利地段。天然建材的储量和质量均满足工程建设要求。 4.工程任务和规模4.1电站建设的必要性益阳市位于湖南省中部偏北的资江中下游，是环洞庭湖经济区的中心城市之一，也是全国重要的商品粮基地，随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，益阳市赫山区用电近年来出现严重不足，在用电高峰期只能拉闸限电，电力供需矛盾日渐突出。棋盘石水电站工程项目实施后年发电量可增加600万度，计算水平年净增效益18.2万元，随着社会经济的发展，效益逐年递增，对节约能源以及缓解日益严重的电力紧张，促进赫山经济的飞速发展具有重要意义。4.2供电范围（1）供电范围本电站拟将电能送入赫山区供电局10kV配电线路上，主要满足电站周边的农村生活用电需求。（2）负荷预测益阳市电网目前装机容量为86.3万kW，网电现缺电力12万kW，缺电量5亿kW·h。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电力电量缺口将越来越大。4.3特征水位选择本工程为流域梯级开发，为了提高电站的水能利用率，控制好水位充分利用水能资源，本次各电站特征水位取值如下： 特征水位表特征水位洋溪江电站船形山电站北峰山电站竹荆寺电站正常蓄水位（m）45.640.636.131.6尾水位（m）41.136.632.127.64.4装机规模根据第二章中的水文计算结果，对装机规模和年发电量进行分析计算，综合考虑到各电站的设计水头Hp在4.0～4.5m的范围，N的范围在125—200kw，查“500kw以下水轮机产品品种图”，其交点为ZD760—LMY—100区，选择ZD760—LMY—100型水轮机能满足要求。发电机选用SF125（160、200）-20/1180，调速器选用TT-300型自动调速器。①年发电量计算计算公式：E=0.876KQHη式中K—出力系数，取8.0Q—多年平均流量（m3/s）H—平均净水头（m）K—水量利用系数，取0.8根据上面的流量计算成果，求得志溪河流域各级电站年发电量如下：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)设计净水头(m)85%枯水年流量(m3/s)年发电量(万kwh)所属水系备注洋溪江59211.04.58.1278志溪河船形山69512.94.09.5289志溪河北峰山76014.14.010.4316志溪河竹荆寺86316.04.011.8359志溪河合计　　　　2612　　 ②装机容量的确定计算公式：N=E/h式中：N—装机容量（kw）h—年利用小时（kw），取4500各级电站装机容量计算成果如下：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)设计净水头(m)85%枯水年流量(m3/s)年发电量(万kwh)计算装机容量(kw)装机选择(台×kw)洋溪江59211.04.58.12786174×160船形山69512.94.09.52896434×125北峰山76014.14.010.43167033×125+1×160竹荆寺86316.04.011.83597974×200合计　　　　2612　2475　根据各电站具体情况，棋盘石电站总装机容量增加1600kw，年平均发量增加600万kwh。本设计根据电站装机容量，输送电压等级及在电力系统的地位作用和运行方式，统一采用铝母板接线方式，厂用电及近区负荷接在发电机母线上。 5.工程选址、工程总布置及主要建筑物5.1主要规范及规程《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），《防洪标准》（GB50201-94），《小型水力发电站设计规范（试行）》（GBJ71-84），《水电站厂房设计规范》（SL266-2001），《水利水电工程动能设计规范》（DL/T5015-1996），《水电站进水口设计规范（试行）》（SD303-88），《水利水电工程施工组织设计规范（试行）》（SDJ338-89）等等。5.2基本资料（1）气象多年平均气温：16.9ºC最高极端气温：43.6ºC最低气温：-13.2ºC无霜期：278天（2）砼容量：24kN/m3，浆砌石容量：22kN/m3，岩石干容量：24kN/m3（3）抗滑稳定最小安全系数：基本组合时[Kc]=1.25，特殊组合时[Kc]=1.10；抗倾稳定最小安全系数：基本组合时[K0]=1.50，特殊组合时[K0]=1.40；抗浮稳定最小安全系数[Kf]=1.10。（4）地震依据《中国地震动参数区划图（1/400万）》GB18306-2001，工程所在区域的地震烈度小于Ⅵ度，根据有关规范确定不需做抗震复核计算。5.3坝址及坝型 本次棋盘石电站项目设计除竹荆寺电站外仅对各电站原有厂房进行扩建以及增大机组容量，而竹荆寺电站建设也不影响原挡水建筑物的正常运行，故本次不需对各电站做坝址及坝型的选择，各电站挡水大坝仍采用原有挡水坝。5.4总体布置综合考虑地形、地质、水流条件以及各建筑物的特点进行枢纽布置。考虑原挡水坝处水流特点以及尽量不占用河道行洪断面，竹荆寺水电站厂房布置于大坝左岸下游坡脚，变电场布置于管理用房与厂房之间。5.5主要建筑物根据选定的工程布置方案，确定棋盘石水电站项目工程主要建筑物包括进水渠道、控制闸、厂房、变电站等。（1）厂房新建竹荆寺与北峰山水电站厂房，其它各电站将原红砖厂房拆除，在厂房原址重建新厂房，新（重）建过程应考虑好送风及排风系统。（2）变电场新建竹荆寺水电站变电场，对变电场场地进行整平，然后用混凝土硬化，安装一台型号为S9-315KVA/10±0.5%/0.4的变压器。5.6设计计算5.6.1大坝抗滑稳定及应力计算由于棋盘石水电站项目各挡水坝均已经安全运行多年，实践证明原设计都是安全可靠的，本次设计也没有对其进行改造，因此，各大坝的抗滑稳定及应力计算不再重述。5.6.2水轮机安装高程的计算 计算公式：▽安=Z最低+hs+D/2-▽/900▽安--水轮机安装高程Z最低--下游最低水位hs--水轮机吸出高度D--水轮机导叶高▽—下游水位ZD760—LMY—100型水轮机水头在2～5m时hs=3m，计算得各电站安装高程如下：电站名称Z最低（m）hs（m）D/2(m)▽/900(m)▽安(m)洋溪江40.630.2250.0543.78船形山36.130.2250.0439.28北峰山31.630.2250.0434.79竹荆寺27.130.2250.0330.296.机电及金属结构 6.1机组本项目考虑更新机组2台，新增机组9台。根据有关样品目录和各电站相应设计水头、保证出力以及装机容量等参数，本次统一选取11台ZD760—LMY—100型水轮机。发电机选用SF125（160、200）-20/1180，调速器选用TT-300型自动调速器。6.1.1水轮机及其附属设备主要参数（1）水轮机主要参数型号：ZD760—LMY—100台数：11台额定水头：4～4.5m额定出力：125～200kW额定流量：3.71～6.25m3/s额定转速：300n/min（2）调速器：选用TT-300型自动调速器，励磁装置采用TKL型。6.2接入电力系统方式根据该电站群在电力系统中的地位和作用以及赫山区电网规划布局及发展趋势，结合当地电力系统情况，拟采用10kV电压等级接入系统。棋盘石电站项目位于益阳市赫山区，除竹荆寺水电站外其余电站已架设有输电线路，可以满足本工程的需要，本次不再另行考虑。竹荆寺电站离电网10kV配电线路距离约20m，也可直接接入。6.3电气主接线电站电气主接线的选择依据业主提供的资料和要求并考虑电站装机规模等因素确定。考虑电站在电力系统中的地位与作用及电力部门要求，本阶段推荐竹荆寺水电站采用一台S9-315KVA/10±0.5%/0.4变压器，低压侧（发电机侧）采用铝母板接线。 6.4主要机电设备选择根据业主提供的资料和要求，本次选择的主要机电设备如下：（1）发电机主要参数型号SF125-20/1180，额定功率125kW，共2台；型号SF160-20/1180，额定功率160kW，共5台；型号SF200-20/1180，额定功率200kW，共4台；额定电压0.4kV，额定转速300n/min；功率因数0.8。（2）主变压器型号：S9-315KVA/10±0.5%/0.4台数：4台6.5金属结构本工程主要金属结构为各控制闸各设钢闸门一扇（门面尺寸2.0×1.4m），均用10t手电两用螺杆式启闭机启闭。6.6.消防6.6.1设计依据及设计原则（1）设计依据《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90《建筑设计防火规范》GB16-87（2）设计原则预防为主，防消结合。6.6.2主要生产场所火灾危险性类别及耐火等级 棋盘石水电站各电站厂内的电气设备、电线电缆、机械使用的润滑油脂等均属易燃物，电器开关拉合时会产生火花。根据本枢纽各生产场所内布置的设备和用途，按照《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-90、《建筑设计防火规范》GB16-87等的规定，确定枢纽各主要生产场所的火灾危险性类别及耐火等级，具体情况见表7.2-1。主要生产场所火灾危险性类别及耐火等级表7.2-1序号生产场所名称火灾危险性类别耐火等级备注1厂房及其安装间丁二2变压器室丙一3配电装置室丁二4母线室及母线廊道丁二5屋外主变压器场丙二根据防火要求确定厂房的墙、柱、板等均应使用非燃体材料，各构件的燃烧性能和耐火极限应满足规范要求。6.6.3消防给水、灭火装置及送风排风装置（1）消防给水与水轮机冷却用水合并考虑，采用DBG50-40型离心泵，室内消防给水主管用φ100钢管，单独设置给水泵电源和独立备用电源。（2）室内灭火设施：设置干粉灭火器2个。设置消防栓1个，φ10mm水枪1支、水带1×25m作为备用消防设备。（3）电站设有送风及排风系统。厂房运行层采用机械送风与自然排风方式，检修层采用自然进风、机械排风方式。 7.工程管理7.1管理机构棋盘石电站项目工程建成后直接受益阳市志溪河水利工程管理处直接管理。另根据有关人员编制规范，拟定一名副主任分管，每处电站设电站负责人一名，另设运行管理人员5人，副主任不占人员编制，因此本工程管理部编制职工定员总数为24人：其中管理人员4人，运行人员20人。本工程管理范围包括：各电站枢纽工程区和生产生活区。本工程保护范围包括：工程保护范围和水源保护范围。工程管理设施包括：工程建筑物及水文观测设施，水源及电力调度通信设施，生产区永久房屋设施，交通道路等。工程运行管理应严格按照有关规范规程执行，完善运行管理规程、事故处理规程、安全生产规程，落实安全生产责任制、值班制等。7.2管理办法7.2.1工程建设管理（1）项目严格按基建程序办事，完善项目申报制度。（2）建立健全工程质量保证体系，提高管理水平。切实实行“三制”：项目法人负责制、招投标制、工程监理制。（3）项目法人充分授权工程监理，使之能独立负责项目的建设工期、质量、投资控制和现场施工的组织协调。（4）工程建材、设备采购供应推行“招投标制”。由承包方负责采购、运输、保管，并参与验收，材料合格证副本提交监理工程师。（5）有效协调监理、设计、施工各方关系：抓好工程各阶段验收及竣工验收的组织管理。 7.2.2技术管理（1）坚持技术咨询制度。对涉及工程项目的重大技术问题、工程建设计划和投资安排等重大问题，及时由项目法人组织进行必要的技术咨询或通过召开建设单位、监理、施工方会议充分讨论解决。（2）建立技术和质量档案。工程建设过程中所有技术和质量文件、资料都要建档作为竣工资料保存，以便备查和追索。7.2.3财务管理（1）财务协同计委、财政局具体落实资金年度计划安排及工程中财务平衡工作，并建立完善的帐册。定期向各有关主管部门上报资金及落实情况、遇到的困难、原因及解决办法。 8.施工组织设计8.1施工条件棋盘石水电站项目位于资水流域的志溪河支流上，公路交通方便，各坝址离周边城镇距离均较近。各电站工程区域内地势平坦，场地开阔，便于施工场地的布置。各处工程处均有面宽3.5m的乡村公路直达，为水泥路面。施工所需设备及材料均可由陆路运至工地。工程地处亚热带湿润性季风气候，区内气候温和，光热和雨量充沛，多年平均气温16.9℃。降雨在年内分布不均匀，4～7月降雨集中，多以暴雨的形式出现，形成山洪，造成水位上涨；8～9月为过渡期，10～3月为枯水期，降雨稀少，河流水位下降。因此本工程宜选择枯水期施工。施工前做好水泥、砂、卵石、块石料等建筑材料的备料工作，主体工程主要材料供应：水泥来源于湖南洞庭水泥厂，平均运距12km；块石从灰山港采石厂购买，平均运距6km；砂砾石、钢材均从赫山区城区购买，平均运距20km。其它零星材料就近采购，水电就地解决。8.2施工导流8.2.1导流标准根据《水利水电工程施工组织设计规范》SDJ338-89，本工程导流洪水标准为5年一遇设计。8.2.2导流方式根据工程所在河流的河水涨落规律，本工程施工考虑在枯水季节进行。厂房施工围堰按所需工作面要求布置。由于棋盘石水电站工程项目施工中对各原挡水坝无影响，洪水采用原溢流段泄洪，无需新建导流建筑。 8.2.3基坑开挖与排水棋盘石电站项目工程除厂房基础外无其它基坑开挖工程。因此本工程基坑排水可只考虑厂房基础施工时的基坑排水，设计沿厂房基础底面的外缘开挖基坑排水沟，共采用10台IQ-65-200型水泵排水。8.3主体工程施工（1）土石方开挖基岩开挖可采用手风钻钻孔，浅孔爆破，反铲挖掘机挖装，自卸汽车运输至弃碴场。（2）砌石工程利用从外地运来的石块，用斗车或拖拉机运送至砌筑工地，人工砌筑。砌石工程施工顺序：砂浆铺设—砌石安装—砌缝填筑—钢钎插捣密实—养护—转入上层砌筑。砌石工程石料要求质地坚硬，砂浆应舱满，砌石牢固、稳定。（3）砼工程砂浆、砼拌和站布置在施工现场的大坝下坪上，用斗车运送砼和砂浆，人工制作模板，人工搭拆脚手架，插入式振捣器振捣，人工洒水养护。厂房基础浇筑：开挖到设计深度后，应进行清基处理，上、下齿槽达到设计要求，对局部软弱夹层采用沿层掏挖回填砼。经组织检查合格后，再进行厂房基础施工。底板砼施工时，砼中应加入速凝剂，使砼快速凝固达到初凝强度，便于上部结构的施工。8.4施工总布置棋盘石电站项目各坝址全部已通公路，且公路不需加固扩宽。砼拌和系统、钢筋加工厂、拌和机、制浆机、水泥仓库、砂卵石堆场均布置在大坝下游的平地上。 8.5施工总进度8.5.1施工总进度编制依据贯彻执行国家法令法规和方针政策，满足主管部门和业主对工程建设的要求；施工程序和施工进度必须以确保工程质量和施工安全为前提，严格遵守国家和行业的规程规范；在保证质量和安全的前提下，力求缩短工期，提前发挥效益。对工期影响较大的关键项目，尽量采用先进的施工技术和高效设备，加大强度、速度，优化施工程序以缩短工期；合理划分筹建期、准备期、主体工程施工期、完建期，使各阶段紧密衔接、有序进行；进度安排以机械化施工为主，人工为辅；统筹兼顾，处理好临时工程与永久工程、施工准备工程与主体工程、土建工程与安装工程、各单项工程之间及主体工程各工序间的衔接关系。8.5.2施工总进度计划根据本工程特点，各电站施工互不干扰，可以全面铺开同时进行施工，工程计算总工期6个月，拟于2009年11月动工，至2010年4月底竣工。8.6主要施工机械设备本工程主要施工机械设备见表8.6-1。 主要施工机械设备汇总表表8.6-1序号设备名称规格单位数量1自卸汽车5T辆122手扶拖拉机台123挖掘机1m3台44砼搅拌机0.8/0.4m3台45砂浆搅拌机台46手持式风钻03-11把87卷扬机5T台48胶轮架子车辆129钢筋加工设施套410单级离心泵20kW台811潜水泵IQ-65-200台10 9.淹没及工程永久性占地9.1淹没9.1.1淹没处理设计标准及范围根据《水电工程水库淹没处理规划设计规范》DL/T5064-1996、湘水电计字（1989年）第91号《关于统一确定低水头径流式电站淹地移民标准的通知》，本电站淹没处理设计标准为：耕地、园地：按2年一遇洪水回水标准；在回水不显著的坝前段则按正常蓄水位加0.5m超高，接2年一遇洪水回水线。林地：正常蓄水位。人口房屋：农村人口按10年一遇洪水回水线，城镇人口按20年一遇洪水回水线，在回水不显著的坝前段则按正常蓄水位加1.0m超高，接10年一遇洪水回水线。专项设施：按20年一遇洪水回水线，在回水不显著的坝前段则按正常蓄水位加1.0m超高，接20年一遇洪水回水线。水库回水末端的设计终点位置，按回水水面线不高于同频率天然洪水水面线0.3m处确定，且水平延伸至与天然水面线相交。根据工程所在地实际情况，本次棋盘石电站项目工程淹没按10年一遇洪水会水线计算。9.1.2调查方法及实物指标本次调查由业主负责，库区淹没实物指标汇总由业主提供。根据业主提供资料，本工程淹没耕地面积20亩，其中水田8亩，旱地12亩；库区内无房屋拆迁及移民安置。但并非本次新增，故不做淹没补偿投资设计。 9.2工程占地棋盘石电站项目程占地如下：竹荆寺水电站新增永久性占地3亩，施工临时性占地5亩;洋溪江水电站新增永久性占地1.5亩，施工临时性占地3亩;船形山水电站新增永久性占地1.2亩，施工临时性占地3亩;北峰山水电站新增永久性占地1.5亩，施工临时性占地4亩。共计永久性占地7.2亩(其中水田1亩，旱地1亩，林地3亩，荒地2.2亩),施工临时性占地15亩(其中水田1.5亩，旱地2.5亩，林地4亩，荒地7亩)。本次设计按照国家相关标准进行补偿。 10.环境影响评价10.1环境影响评价棋盘石水电站项目建成后，使志溪河流域水能资源得到进一步利用，提高水能开发力度，达到小水电代薪的目的，并通过其发电效益的发挥，将促使区域经济的可持续发展。同时随着工程建设资金、物资和技术的大量投入，为当地社会经济发展、资源开发利用、环境治理、生态建设和经济建设带来难得的机遇。但工程施工过程中对区域水体水质、空气质量、声环境将造成一定的不利影响。工程有利影响发生在工程实施后，对周围环境的美化和改善影响较深远，不利影响发生在工程实施过程中，影响相对较轻。总之，工程本身产生的有利作用远大于工程不利影响，工程影响利大于弊。10.2环境保护设计本工程环保主要措施如下：（1）施工期间，运输车辆尾气排放对区域空气质量影响较大，因此运输车辆必须安装尾气净化器，确保车辆尾气达标排放，以保护环境。（2）对于汽车运输产生的交通噪声，主要是通过控制车辆超载、禁止鸣放高音喇叭和限速等措施加以控制；同时对高噪声环境下作业的施工人员，连续工程时间不超过2小时，并配备相应的防噪设施，如耳塞等。（3）浆砌石浇筑工程产生的废水中污染物主要为悬浮物，污染物可通过雨水进入水体，污染下游水源。因此对污水、废水应采取处理措施。对施工废水处理，采用明沟集中将废水收集入初级处理池，然后经沉淀泥沙处理悬浮物。（4）对于施工废弃物如水泥袋、砂浆弃渣、泥浆潭等，撤场时都应进行处理，能回收利用的纸袋尽可能回收，废弃物应予埋覆。 （5）在容易滑坡产生水土流失的堤段，开挖时放缓坡比，削坡减载，以保证边坡形成自然稳定，在滑坡体和裸露土坡体表面和前缘修筑排水沟和沉砂池，防止暴雨冲刷坡面产生水土流失，挡墙基础开挖土方尽量用于墙背回填，减少弃土。 12.经济评价12.1基本情况12.1.1电站装机容量和发电量棋盘石电站改造后装机容量扩容1600KW，多年平均增发电量为600万kwh，本电站为流域梯级开发电站，扣除线损及厂用电量后该电站的上网电量有效系数取0.9，有效电量为540万kwh.按代燃上网电价0.31元/kw.h和影子电价计算电站的年增发电量效益为167.4万元。12.1.2实施进度电站拟于2009年11月同时动工，2010年4月底竣工，正常运行按25年考虑，计算期27年。12.1.3固定资产投资本工程静态投资为1458.0万元。12.2国民经济评价12.2.1费用计算费用包括项目的固定资产投资，流动资金和年运行费。12.2.1.1固定资产投资根据投资估算，按2008年价格水平本工程总投资1458.0万元。12.2.1.2流动资金按工程总投资的1%估算，共计14.58万元，全部自筹，在机组投产初投入使用，在正常运行期未一次收回。12.2.1.3年运行费年运行费包括职工工资及福利、材料、燃料、动力费、维修费和其它费用。（1）职工工资及福利=职工人数×年人平工资×（1+福利率） 棋盘石电站（包括供水加压）定员24人，年人均工资0.85万元，福利费按工资总额的20%计，该项开支年均合计24.48万元。（2）材料、燃料及动力费取材料、燃料及动力费为工程总投资的0.5%，计7.29万元。（3）维修费取维修费率为工程总投资的1%，计14.58万元。（4）其它费用取其它费用为工程总投资的0.5%，计7.29万元。年运行费=24.48+7.29+14.58+7.29=53.64万元12.2.2效益计算12.2.2.1发电收入发电收入=上网电量×上网电价电站年增上网电量为540万度，上网电价取0.31元/度，则年增发电收入为167.4万元。12.2.2.2回收固定资产余值电站综合折旧率取3.3%，则在正常运行期末回收固定资产余值1458×(1-3.3%×25)=255.15万元。12.2.3评价采用的基本参数（1）经济计算期棋盘石电站建设期2年，正常运行期25年，计算期27年。（2）社会折现率采用国家规定的12%。12.2.4国民经济评价指标（1）计算方法 水利建设项目的国民经济评价可根据内部收益率，经济净现值及经济效益费用比等评价指标和评价准则进行。经济内部收益率（EIRR）式中：EIRR—经济内部收益率B—年效益（万元）C—年费用（万元）n—计算期各年的序号，基准点序号为0（B-C）t—第t年的净效益（万元）经济净现值（ENPV）式中：ENPV—经济净现值（万元）is—社会折现率经济效益费用比（EBCR）EBCR=式中:EBCR—经济效益费用比Bt—第t年的发电效益Ct—第t年的运行效益（万元）（2）国民经济评价指标根据以上所述的工程效益、工程费用、采用的基本参数以及计算方法，求得主要经济评价指标为： 经济内部收益率EIRR=14.5%经济净现值：ENPV=1618万元经济效益费用比EBCR=1.1112.2.5国民经济敏感性分析由于上述所采用的部分数据大部分来自预测和估算，有一定程度的不确定性，为确定某些数据变化不致产生评价结果发生质的变化，应进行敏感性分析，以验收工程费用、效益变化所带来的经济指标的变化。通过分析，拟定以下六种情况进行分析：（1）工程费用增加10%（2）工程费用增加20%（3）工程效益减少10%（4）工程效益减少20%（5）工程费用增加10%，效益减少10%（6）发电时间推迟一年根据分析计算，各项敏感性因素分别向不利方面变化，但经济内部收益率仍大于社会折现率12%，经济净现值大于0，经济效益费用比大于1.0，说明这些因素发生一定变化，不会影响本工程项目成立的合理性，该项目具有较强的抗风险能力。12.3社会效益评价棋盘石电站项目工程属赫山区小水电代燃料项目，保证在水土流失区、退耕还林区、自然保护区农户完全不上山砍柴，完全不毁坏森林，巩固了水土保持治理成果，促进了退耕还林工程建设，对改善农村农业基础设施，改善农民生产、生活条件，改变农民生活方式，提高项目区内农民生活水平和生活质量，促进农村现代文明建设等产生巨大的社会效益。 一、增强抗御自然灾害的能力减轻了水土流失对土地的破坏，沟蚀割切并吞蚀土地，面蚀使土地大石化、沙化；减轻沟道、河流的洪水、泥水危害；减轻风蚀与风沙危害；减轻干旱对农业生产的威胁；减轻滑坡、泥石流的危害。二、改善生活条件，促进社会进步完善农业基础设施，提高土地生产率，为实现优质、高产、高效的大农业奠定基础；使农村剩余劳动力有用武之地，得到高效利用，提高劳动生产率；调整土地利用结构与农村生活结构；使人中、资源、环境与经济发展走上良性循环；促进群众脱贫致富奔小康；提高环境容量，缓解人地矛盾；改善群众生活条件，改善条件社会风尚，提高劳动者素质。三、棋盘石电站项目工程年增加发电量600万度，电费按代燃料上网价0.31元/度收取，可以改善农民生产生活条件的需要。12.4综合评价该项目经济内部收益率为14.5%＞12%，经济净现值1618万元>0，经济效益费用比1.11>1。故由经济分析结果可以看出，兴建该工程有利可图，更重要的是能缓解当地用电紧张的局面，促进区域经济可持续稳定发展，具有良好的社会效益和经济效益，建议尽早开工建设。