新寨河四级水电站初步设计报告

'普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队1综合说明1.1概述新寨河四级水电站位于普安县高棉乡棉花村，北盘江一级支流西泌河中上游新寨河段上，是上世纪1986年《黔西南州水资源调查评价、水利化区划、水利水电规划》规划的第四级，现新寨河干流水电梯级开发的第七级。站址位于新寨河下游与岔河的汇合处，地理位置为东径105°8′，北纬25°48′，距320国道约20km、高棉乡政府所在地8Km，普安县城32km、州政府所在地兴义178km、省城贵阳245km。普安县位于云贵高原中段，苗岭山脉西部，贵州省西南面，黔西南布依族苗族自治州北部。地处东径104°50′～105°10′，北纬25°18′～26°11′，东邻睛隆县，南与兴义市、兴仁县相连，西靠盘县，北与水城县、六枝特区隔河相望，东西宽32.0km，南北长96.6km，国土面积1429km2，全县辖8个镇、6个乡，167个村委会、3个居委会，1261个村民小组，15个居民小注。是贵州省的少、边、穷地区之一。2006年末全县总人口30.36万人，其中非农业人口3.26万人，少数民族人口7.84万人，占总人口的25.8%，布依、苗、回、彝、黎、白、汉等民族共同形成了大杂居、小聚居的生活格局。普安县是国家500个重点扶持县之一，又是国家定点的“九五”、“十五”水电农村电气化建设县和“十五”小水电代燃料生态建设试点县。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队普安县由于历史原因和交通条件限制，经济发展缓慢，工业基础薄弱，农业生产水平不高，经济文化生活较为落后，属贵州省17个“国家级”贫困县之一。县境内已建成小水电站22座，总装机容量62880kw，其中吟路一级电站装机17500kw，为县电网骨干电站。原有数座农村小电站因水土流失严重，水源枯竭而报废。近年来，随着乡镇企业的不断发展和农村电网的不断延伸，县属电站容量已远远不能满足用电需求，均需大量从国家电网上下电，导致电价偏高，人民群众难以承受。近年来随着改革开放的深入和一批基础设施项目的相继建成，普安县的社会经济有了一定的发展，人民生活水平也有了一定的改善和提高，但其贫困落后的状况还没有得到根本的改变。无充足、可靠的能源保证成了制约普安经济发展的主要因素，造成普安的资源优势无法体现。为此，普安县人民政府积极招商引资，加快能源开发力度，特别是开发当地较为丰富的水力资源，以满足用电的需求。在国家西部大开发和“西电东送”、“小水电代燃料生态保护工程”的战略部署下，根据普安县经济发展总体规划及普安县“十一五”小水电农村电气化规划纲要，为加快本地区内资源开发力度，加快本县工农业生产发展的步伐，推进现代化文明改革和新农村建设的浪潮，迅速改变当地贫穷落后的面貌，满足日益增长的用电要求，必须大力发展电力工业。新寨河四级水电站建成后，不仅能为普安县提供廉价而可靠的动力保证，而且能为普安县的生态保护作出积极的贡献。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队为了尽早改变电力制约生产力发展的现状，满足普安县工农业的发展用电需求，加快地方经济建设和脱贫致富的步伐。普安县新寨河电力开发有限责任公司决定兴建新寨河四级水电站，并于二00四年三月向黔西南州发展计划局、水利局申报请求立项，黔西南州发展计划局以州计农经字[2004]第19号文，对普安县新寨河四级水电站项目建议书作了批复，同意开发新寨河四级水电站。新寨河四级水电站为径流引水式电站，主要建筑物由取水枢纽、动力引水隧洞（总长4.592km），压力前池、压力钢管、发电厂房及升压站等组成，设计引用流量5.5m3/s,利用落差98.14m，装机容量2×1600＋1×800kw，保证出力486kw，多年平均发电量1509万kw.h，年利用小时3772h，电站建成后并入江西坡35kv变电站。新寨河四级水电站属新建工程，该工程以水力发电为主。本工程建设业主为普安县新寨河电力开发有限责任公司，该公司负责整个工程建设、施工和管理。该工程的初步设计（代可研）任务，2007年10月根据业主委托，我队组织各有关专业人员到现场进行踏勘，在历次规划和规划调整的基础上，重点对新寨河已建成的管田电站至新寨河另一支流岔河与新寨河汇河处的4.3km河段进行勘测选点。外业勘测工作于2007年11月初完成。2008年元月中旬，完成初步设计（代可行性研究）的全部工作。1.2自然条件154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队新寨河发源于普安县地瓜镇东瓜林村的新屋基，在普安县境内蜿蜒曲折，趋向东流，于茅草坪渡口汇入北盘江，系珠江流域西江水系北盘江一级支流西泌河的干流河段。新寨河四级水电站站址位于新寨河下游与岔河的汇合处，坝址位于官田电站站址以下0.35km，坝址以上集雨面积131km2，多年平均年径流量9170万m3，多年平均流量2.90m3/s。流域内两岸多为高山，悬崖陡壁，河床狭窄，植被覆盖率低，河流泥沙量大，侵蚀模数880t/km2。流域内主要水文特征：1、径流：径流主要由降水补给，从资料分析来看，5～10月降水量占全年的84％，径流也主要集中在5～10月，其特征与降雨特征一致，都具有年季变化不大而年内分配不均的特点。2、洪水：洪水为雨源型洪水，多发生在5～9月。3、枯水：11～4月为枯水期，多年平均枯水流量0.52m3/s。4、泥沙：流域多年平均含沙量1.79kg/m2，多年平均输沙量15.7万t。本工程拦河坝为低坝，建成后只抬高水位11m，回水长度也仅为400m左右。库区主要出露地层为灰岩及泥灰岩，稳定性较好；斜坡上堆积有少量坡积物，成分为砂壤土夹弧石，厚1～5m，回水后产生大规模滑动的可能性较小。除局部有小崩塌外，不存在水库大规模浸没塌岸问题。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队枢纽区出露地层为三叠系永宁镇组灰色灰岩，表层溶沟、槽较发育,坝区右岸覆盖层厚2～4m，左岸基岩出露，河床为砂卵石层覆盖，厚4～6m。引水隧洞穿越岩层为厚层灰岩，灰绿色泥灰岩及紫色砂页岩，工程区未见断层出露,岩层为单斜产出，裂隙率2～3条/m，围岩类别为Ⅲ～Ⅴ,地下水较少，成洞条件较好。由于该地层为岩溶地层，可能会遇到溶洞，对于进出口和薄弱地带需进行衬砌。压力前池出露地层为三叠系永宁镇组灰色灰岩，泥灰岩，未见断层构造，裂隙不发育。由于前池处于斜坡地带，需在斜坡上开挖一平台，平台开挖后基础均可座落于基岩层内，并作好防渗处理。泄水槽基础位于基岩层内，工程地质条件较好。压力管道管线基岩为三叠系永宁镇组灰色灰岩、泥灰岩,基岩基本裸露，除局部基岩完整性较差外，均能满足要求。厂址位于新寨河和岔河的冲击堆积体上，基岩为三叠系永宁镇组灰色灰岩,无断层构造迹象，堆积体为砂壤土及砂卵石夹弧石，厚约5～12m，物质成分较杂乱，均匀性较差，现阶段未发现滑动现象，但、开挖产生新的临空面，易造成边坡失稳，需采取措施处理。总之，工程地质、地形条件局部有薄弱之处，但从总体来说，条件是较好的。可满足工程建设要求。工程所需之建筑材料，可利用隧洞开采的渣石加工碎石和砂，块石可在坝址和厂址附近开采，储量能满足要求。1.3工程任务和规模普安县位于贵州省西南部，交通闭塞，经济基础差，社会总产值低，据统计，2006年底全县工农业生产总值107684万元，154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队内生产总值88875万元(现价),乡镇企业总产值63894万元.粮食总产量87209吨,平均单产量250.44㎏/亩。全县财政总收入16462万元，农民人均收入1688元。目前，普安县的电力供应是依靠小水电和国家电网，根据普安县“十五”水电农村电气化县规划达标要求及小水电化燃料生态工程规划电力电量需求预测统计情况来看，2006年中级农村电气化达标年要求：全县人均用电量596kw.h,全县最大负荷48200kw,总用电量41651万kw.h。为满足2006年达标要求及2010年小水电代燃料生态工程规划，普安县必须新增电源点。根据电力需求预测统计表，普安县2006年的用电量为41651万kw.h，除去已建成电站的发电量28557万kw.h，普安县电力供应还缺25926万kw.h。由于国家随着经济的快速发展，能源供求矛盾突出，国家电网已无力再给普安县增加用电量，只能通过建立地方电站解决。新寨河四级水电站总装机容量4000kw，保证出力486kw，多年平均发电量1509万kw.h，建成后对普安县目前电力供求紧张的状况起到一定的缓解作用。电站出线35kv一回，并入江西坡35kv变电站运行，由地方管理。本工程主要任务为发电。1.4工程总体布置及主要建筑物本工程为无调节引水式水力发电站，主要由拦河坝枢纽、输水系统、发电厂、升压站四大部分组成。拦河坝枢纽位于新寨河已建成的管田电站下游350m处，通过布置在河道左岸4.592km的引水隧洞引至位于新寨河下游与岔河的汇合处发电厂，电站设计水头93.25m。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队拦河坝枢纽由浆砌石重力坝、冲砂闸、取水口组成。坝顶总长47m，最大坝高16.91m，坝顶高程799.0m。其中，溢流坝段长25m，堰顶高程796.0m，开敞式溢流；冲砂闸一孔，进口底板高程789.0m，孔口尺寸3×3m。取水口位于拦河坝左端上游38m处，进口底板高程793.4m，孔口尺寸2.6×2.6m，闸门控制。输水系统包括无压隧洞、压力前池、压力管道。无压隧洞总长4.592km（取水口至压力前池进口），横断面尺寸2.6×2.0m（宽×高），坡降全程均为1/1500，在1＋477.6m处设1#支洞，长150m，在3＋148.28m处设2#支洞，长246m，支洞横断面尺寸w均为2.8×2.1m（宽×高）；压力前池位于新寨河下游与岔河的汇合处的隧洞出口处，容积约575m3，下接212.35m压力钢管，管线基础均为基岩，为明管敷设，主管内径1.3m。厂房处地形开阔，但布置厂房的台地不规则，覆盖层较厚，约5～12m，为避免因开挖削坡过大而造成厂房后形成的高边坡和少占河床行洪断面，水轮机采用卜形岔管进水，故主、副厂房与压力管道线方向成“一”字形布置，主厂房净空尺寸为30.15×11.75×9.82（长×宽×高），机组安装高程696.1m，主厂房地面高程695.4m，低于校核洪水位（696.13m）；副厂房平面尺寸20.075×5.25×7.6m（长×宽×高），二层结构，底层地面高程695.4m。升压站布置于副厂房上游侧，平行于岔河布置，地坪高程700.0m，平面尺寸28.5×15m（长×宽）。1.5机电新寨河四级水电站建成后并入地方电网，在系统中担负基荷运行，由地方和业主管理，主要为普安县的工农业生产提供电力服务。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队按照电站装机规模，属小（2）型水电站，根据水能计算和电站装机规模比较，选用2台1600和1台800KW的水轮发电机组。据本站所处的地理位置，采用一回35kV线路，接入距电力系统最近的江西坡35kV变电站。电气主接线比较三个主接线方案，推荐方案为：选用两台1600KW发电机组共用一台变压器，其发电机侧采用扩大单元接线，另一台800KW发电机组采用发电机－变压器组单元接线，35kV侧采用单母线接线的电气主接线。2#变高压侧采用高压侧选用隔离负荷开关加跌落式熔断器代替断路器，630KW发电机组选用低压机组。本站厂用电源取自本站2#变的低压侧，即3#机的400/230V母线上，故不需要统计厂用电负荷和考虑厂用变容量。电站设计水头93.25m，装机2×1600+1×800kw。根据水头特点，综合比较经济、技术等条件后，选用机型为两套HLD46-WJ-60（选配SWF1600—10/1430型水轮发电机）和一套HL110-WJ-60A（选配SWF1600—10/1430型水轮发电机）水轮发电机组。主要机电辅助设备选择如下：1、变压器：选用S9－4000/35、S9－1000/35各一台；2、6.3KV高压开关柜：布置1～2#机的测量、控制等6.3Kv高压开关柜。3、主阀：选用两台Z941H-16-φ800型电动闸阀和一台Z941H-16-φ500型电动闸阀。4、调速器：选用YWT—600型调速器（微机调速器）5、起重机：5/10t手动单梁起重机一台。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队1.6施工普安县新寨河四级水电站位于高棉乡棉花村新寨河中上游河段，站址位于新寨河下游与岔河的汇合处，距高棉乡政府所在地8Km、320国道约20km、普安县城32km、州政府所在地兴义178km、省城贵阳245km。目前电站附近已有村级公路通到棉花村，电站上游新寨河的官田电站和岔河上的麻田电站已通进站公路，本工程只需要从官田电站新修0.4km进坝公路及从麻田电站新修0.5km的进站公路。本工程为引水式电站，施工线较长，约5km，主要分坝区、引水系统，厂区三大部分。主要建筑物有拦河坝枢纽、引水隧洞、压力前池、压力钢管、厂房、升压站等。根据坝址河段地形，经比较，施工导流选用方案为分期导流，即一期先围左岸进行冲砂闸、挡水坝段和溢流坝段的施工，二期利用冲砂闸孔导流，进行右岸挡水坝段和溢流坝段的施工。施工导流洪水标准为5年一遇，导流时段为11～次年4月，设计洪水流量为14.8m3/s。拦河取水枢纽建筑物包括拦河坝、冲砂闸、取水口等，拦河坝为浆砌石重力坝，主要工程量有土石方开挖7329m3，浆砌石4962m3，砼及钢筋砼3208m3。主要施工方法：石方开挖用手持式风钻钻孔爆破，5t自卸汽车出渣，浆砌石用人工砌筑，砼就近拌合机搅拌，斗车、胶轮车入仓，人工立模浇筑，充分振捣养护。引水系统包括隧洞、压力前池、压力钢管等。主要工程量有土石方开挖8031m3，洞挖石方41778m3，浆砌石182m3，砼及钢筋砼154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队5166m3。主要施工方法：引水隧洞采取从进出口二个工作面、1#、2#支洞四个工作面同时开挖，采用手持式风钻钻孔光面爆破，采用轻轨斗车和小型自卸汽车出碴运至弃碴场堆放。隧洞衬砌砼就近拌合机搅拌，运输采用人工运至仓面，人工立模浇筑，充分振捣养护；压力前池石方采用风钻造孔爆破，斗车、胶轮车运至弃碴场堆放。砼就近拌合机搅拌，采用斗车、胶轮车运输就位入仓，人工立模浇筑，充分振捣养护；压力钢管管槽石方采用风钻造孔爆破，出渣均用人工运至与开挖高程相适应的台地上，对可用料应就近堆放，压力钢管安装，沿管槽设滑轮，5t～10t卷扬机自下而上进行安装。厂房及升压站，场地平整及厂房基础等土方、砂砾石开挖采用反铲式单斗挖掘机，5t自卸汽车运至弃碴场堆放。砼就近拌合机搅拌，斗车、胶轮车运输入仓，人工立模浇筑，充分振捣养护，厂房墙体和上部结构采用脚手架施工。施工总体布置，根据本工程条件，分三个工区分别负责取水枢纽区、引水系统、厂区的施工。设置砂石料加工系统四套、坝区、厂区设固定砼拌合系统一套，小型移动拌合机8台，以及相应风、水、电系统。施工用电采用10kv线路由官田电站、麻田电站和棉花寨子引入，分别接至取水枢纽、隧洞、厂房等各个工作面。施工临时设施和生活区沿取水枢纽、压力前池、厂区平缓地带布置，弃碴场布置各建筑物左右的平缓地带。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队本工程施工方法以人工为主，辅以少量机械，主要施工设备有挖掘机、砼拌合机、破碎机、钻机、自卸汽车等。施工总工期两年，总工日17.8万工日，高峰工人数365人。1.7总概算及工程效益工程动态总投资2295万元，静态总投资2207万元，单位千瓦静态投资5518元/kw，单位电能静态投资1.46元/kw.h。工程资金来源主要为贷款和自筹，根据业主资金筹集情况，申请建设贷款1200万元。按此进行工程财务、国民经济分析，其指标为：工程财务指标：净现值32.85万元净现值率1.65%内部收益率10.2%国民经济指标：净现值359.96万元净现值率19.54%内部收益率14.5%可见，本工程建成后，其财务、国民经济指标均在规定范围，具有一定的抗风险能力。1．8结论及今后工作建议1、工程地理位置、对外交通、电网和负荷中心距离等条件适宜本工程的开发建设。2、枢纽水文计算参证站资料完整，精度好，由此推求出的取水枢纽处水文成果作为设计依据，可满足工程建设需要。3、所在地区的区域构造稳定，地震基本烈度Ⅵ度。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队4、枢纽工程地质和水文地质条件较好，地形及地质条件适宜修建当地材料坝，取水枢纽附近石料丰富，开采条件较好，运距短。5、工程的主要任务是发电，设计水头93.25m，装机容量4000kw，保证出力(P=90%)486kw，年发电量1509万kw.h。6、工程永久占地10亩，施工临时占地5亩，无迁移人口和房屋，无矿产资源和淹没，工程建成后对环境影响不大。7、选定取水枢纽挡水坝型为浆砌石重力坝，采用坝顶开敞式溢洪，工程由取水枢纽、动力引水隧洞、压力前池、压力钢管、发电主副厂房、升压站等建筑物组成的工程总体布置方案。8、初选水轮机型号为HLD46-WJ-60，配发电机型号为SFW1600-6/1430的机组两套；水轮机型号为HL110-WJ-60A，配发电机型号为SFW800-6/1180的机组一套。9、主接线选定：两台1600KW发电机组共用一台变压器，其发电机侧采用扩大单元接线，另一台800KW发电机组采用发电机－变压器组单元接线，35kV侧采用单母线接线。10、选定取水枢纽施工导流方案为二次导流方式，施工期24个月，从第一年12月开始施工，第三年11月工程全面完工。工程静态投资2207万元；单位千瓦静态投资5518元/kw，工程动态总投资2295万元，单位千瓦动态投资5738元/kw。11、根据现行有关规定规范，经工程经济分析计算，新寨河四级水电站的财务内部收益率为10.2%,财务净现值为32.85万元；国民经济经济内部收益率为14.5%,经济净现值为359.96万元，154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程有一定的抗风险能力，说明本电站的兴建，在财务上是可行的，经济上是合理的。12、新寨河四级水电站规模适中，它的兴建，对缓解地方目前紧张的用电状况，促进地方经济发展，改善人民生活，将起到一定的推动作用，建议加快后续阶段设计工作，使工程早日动兴建154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程特性表序　号　及　名　称单　位数　量备　注一、水文1、流域面积　全流域Km2332西泌河　取水坝址以上Km21312、利用的水文系列年限年421962－20033、多年平均年径流量万m391704、代表性流量A、取水坝址代表性流量多年平均流量m3/s2.9设计洪水流量（P＝5%）m3/s205.6校核洪水流量（P＝1%）m3/s294.8　施工导流洪水（P＝20%）m3/s14.8P=20%（时段11～4月）B、电站厂址代表性流量设计洪水流量（P＝5%）m3/s452.1包括岔河叠加　校核洪水流量（P＝2%）m3/s564.0包括岔河叠加5、泥沙　多年平均输沙量万t15.7多年平均含沙量kg/m31.79二、下泄流量及相应水位1、取水枢纽设计洪水位m798.2P＝5%相应最大泄量m3/s205.6校核洪水位m798.7P＝1%相应最大泄量m3/s294.82、电站厂房设计洪水位m696.63P＝5%校核洪水位m697.13P＝2%154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程特性表序　号　及　名　称单　位数　量备　注三、工程效益指标　装机容量KW4000　多年平均发电量万kw·h1509保证出力Kw486　年利用小时数h3772四、永久占地/施工占地亩14/5五、主要建筑物及设备（一）取水枢纽1、取水坝型式浆砌石重力坝地基特征灰岩地震基本烈度度Ⅵ坝顶高程m799.00最大坝高m16.91顶部长度m47含溢流坝段2、泄水建筑物型式坝顶溢流堰顶高程m796.00溢流段长度m25消能方式面流3、冲砂闸型式闸孔出流孔口尺寸及个数m3×3（1个）进口底板高程m789.00最大冲沙流量m3/s64.14、取水口型式塔式底板高程m793.4154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程特性表序　号　及　名　称单　位数　量备　注孔口尺寸m2.6×2.6控制方式平面钢闸门（二）引水隧洞型式城门拱型长度m4592断面尺寸m2.6×2.0宽×高最大引用流量m3/s6.0衬砌型式砼砼防渗（三）压力前池型式矩形开敞式　地基岩性灰岩　尺寸（长×宽×高）m30×4.6×6.0有效容积m3575含渐变段　最高水位m792.74　正常水位m792.14　最低水位m790.34　前室底板高程m787.54（四）压力管道　　型式明钢管　　单管全长（主/支）m212.35/42.75　　内径（主/支/支）m1.3/0.8/0.5　　钢管数量（主/支）条1/3（五）厂房　　型式地面式地基岩性灰岩主厂房尺寸m30.15×11.75×9.82长×宽×高副厂房尺寸/层数m20.15×5.25×7.6/2长×宽×高　　水轮机安装高程m696.10（六）35KV升压站154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程特性表序　号　及　名　称单　位数　量备　注　　型式户外式　　面积（长×宽）15×28.5地面标高m700.00（七）主要机电设备1.水轮机型号HLD46-WJ-60/HL110-WJ-60A　　台数台2/1额定出力KW1744/869　额定转速r/min1000最大水头m95.2　　设计水头m94　　设计流量m3/s2.21/1.082.发电机型号SFW1600-6/1430/SFW800-6/1180　　台数台2/1　　额定容量kw1600/800　　额定电压kV6.3/0.4额定功率因数0.80　　额定转速r/min10003.主变压器型号S9-4000/35；S9-1000/35；台数台各1　　容量KVA4000/1000变比38.5±5%/6.3kv，38.5±5%/0.4kv4.进水阀型式手电动两用闸阀Z941H-1.6　　直径m0.8/0.5　额定水头m160台数台2/1（八）输电线路　　电压kV35　　回路数回1　　输电距离km16至江西坡35kV变电站（九）永久房屋m2550154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程特性表序号及名称单　位数　量备　注六、施工1、主体工程数量明挖土方万m30.48含淤泥　　明挖石方万m31.40含砂砾石洞挖石方万m34.2浆砌石万m30.73砼及钢筋混凝土万m31.00金属结构安装t1102、主要建筑材料　　木材m3136水泥t3208　　钢筋t1703、所需劳动力总工日万工日17.8最高峰人数人3654、施工临时房屋m24005、施工供电能力kVA250共五台6、对外交通新建公路km0.97、施工导流方式土石围堰施工导流流量（大坝）m3/s108、施工期限年2不含施工准备期七、经济指标1、静态总投资万元22072、总投资万元2295　建筑工程万元1298　机电设备及安装工程万元515金属结构设备及安装工程万元119　临时工程万元41.3其他费用万元149基本预备费万元63.7154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程特性表序　号　及　名　称单　位数　量备　注建设期还贷利息万元88水保环保费及环境保护费万元203、综合利用经济指标单位千瓦投资元/kw5518/5738静态/动态单位电度投资元/kw·h1.46/1.52静态/动态年运行费万元21.8发电成本分/kw·h1.44经济内部收益率%14.5财务内部收益率%10.2上网电价元/kw·h0.21贷款偿还年限年9.52经济净现值万元359.96财务净现值万元32.85154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队2水文2.1流域概况新寨河系珠江流域西江水系北盘江一级支流西泌河的干流河段，发源于普安县地瓜镇东瓜林村的新屋基，地理位置为东径105°01ˊ，北纬25°47ˊ，海拔高程1560m，在普安县境内蜿蜒曲折，趋向东流，经岗坡、细寨至斗八寨处，称白水河。经斗八寨后流经江西坡镇大田村丫口田进入季节性伏流后向北流，经新寨、黄泥田、江金田、双江口至坝巩田向东流，经官田寨、山泥田汇岔河，此段称新寨河，均为晴隆与普安两县的县界。汇岔河后流入晴隆县境内称西泌河，再经崩土、西泌河桥、猴子田、汇凉水小河后向北流，于茅草坪渡口汇入北盘江，地理位置为东径105°16ˊ，北纬25°26ˊ，海拔高程600m，主河长47km，落差960m，平均比降20.4‰，流域面积332km2。新寨河全流域面积142.1km2，总河长37.1km，流域总落差874m河流加权平均比降为48.2‰。分白水（1000kw）、大河边（300kw）、响水（1500kw）、吉星（2520kw）、新寨河二级（2200kw）、官田（2000kw）和新寨河四级等七级开发，目前已建成白水、吉星、官田三座电站,响水电站在建,其他三座电站在拟设计中。汇入新寨河口的岔河，系西泌河支流，发源于普安地泗平洞，地理位置为东径105°00ˊ，北纬25°50ˊ，海拔高程1580m，东北流经下五其、地泗、天生桥、于岔河汇弯河后向东南流，在棉花寨汇入新寨河出口、西泌河进口，地理位置为东径105°10ˊ，北纬25°51ˊ，海拔高程680m，主河长21km，落差900m，平均比降38.4‰154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队，流域面积116km2。新寨河四级电站位于新寨河干流上的末段，站址处地理位置为东径105°10ˊ，北纬25°51ˊ，行政区域属普安县高棉乡。坝址以上集雨面积131km2，主河道32.8km，坡降41.6‰。流域地处云南东部高原向黔中山原过渡的斜坡地带，整个地势由西南向东北倾斜，土壤主要有红壤、黄壤、黄棕壤、草甸土、石灰土、紫色土等，植被属六枝、兴仁高原中山常绿栎林、云南松林及石灰岩植被小区，主要以针叶林和阔叶林为主，其次是灌木、丛、草、竹林、蔬林、散生林。流域内多高山，侵蚀基面低，河床较窄，枯水期河面宽约8m左右，两岸植被覆盖率低，仅为10%左右，流域受人类活动影响，自然生态环境破坏严重，水土保持设施差，导致河流泥沙含量大，多年平均年侵蚀模数达880t/km2。2.2气象2.2.1气象观测情况新寨河流域有普安气象站，离新寨河四级电站较近，测站地理位置为东经104058ˊ，北纬25047ˊ，高程1049.4m。观测项目有气温、降水、日照、积雪积冰、气压等。2.2.2气象要素流域地处亚热带春干夏湿温和气候，有高原性、季风性、湿润性的气候特点；谷地温热，高山凉润；冬无严寒、夏无酷暑，雨量充沛，光、热、水同季，适宜各种农作物的生长。一、气温、日照根据普安气象站33年统计资料，年平均气温为13.7℃；一月平均气温4.4℃，七月平均气温20.8℃；极端最高气温33.4℃，（1963年5月29日）；极端最低气温-6.9℃，（1977年2月9日154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队）。年平均无霜期297天。年平均日照时数为1695.2h，最大月日照时数为179.9h，发生在8月，最小月日照时数为96.2h，发生在1月。二、降雨量、相对湿度根据普安气象站统计资料，多年平均降水量为1400.5mm。最大年降水量为1753.9mm（1983年），最小年降水量是1005.5mm，（1963年）。日最大降水量是盘水镇的149.4mm，（1974年10月4日），流域内草坪头水文站有1959～2003年降水资料，经计算平均年降水量为1438.9mm，最大为1588.6mm（1977年），最小为991.5mm（1959年）。讯期5～10月降水量占全年的83.4%，为枯水期；11月～次年4月降水量仅占全年的16.6%。各月平均相对湿度为82%，最小相对温度为60%。三、风向、风速历年风向为静风（频率21%）和东风（频率18%），年平均风速2.6m/s；月平均最大风速为4.0m/s（3月）；实测最大风速为30m/s，（1971年3月1日），大风（17m/s以上）平均每年出现28.9次，多出现在2～4月。四、积雪、凝冻历年平均凝冻（即雨淞）14.3天，最多35天，最少3天，一般出现在12月至次年2月，累年各月霜日数最多17天，平均8.6天，积雪日数全年平均3.3天，最多15天，最少0天。五、灾害气候灾害性天气主要有暴雨、春旱、倒春寒、冰雹、风灾、秋季低温绵雨及初霜冻等。大风日数25.1天，雾日数74.8天，冰雹日数2.9天，雷暴日数80.9天。2.3水文基本资料154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队2.3.1水文参证站选择新寨河流域无水文站、雨量站和气象站，属无资料地区，邻近的乌都河、拖长江、马别河流域设有盘县、草坪头、土城、马岭水文站；以及晴隆、普安气象站、老厂、青山雨量站。各站基本情况见表2-1。以上各水文站中，盘县站集水面积较小，资料系列短，代表性不够，且受人类活动影响较大，土城水文站、马岭水文站两站与设计流域距离较远，下垫面条件差异较大，因此，三站径流资料仅参考。表2-1流域附近各水文站、气象站、雨量站基本情况表河名站名站别F（km2）建站日期观测项目资料年限乌都河盘县水文321968.1水位、流量1968～今乌都河草坪头水文10851958.7水位、流量、降水等1959～今拖长江土城水文9621958.12水位、流量、降水等1959～今马别河马岭水文22771958.12水位、流量、降水等1959～今晴隆气象站1942.7降雨、蒸发、气温、风等1959～今普安气象站1942.7降雨、蒸发、气温、风等1962～今老厂雨量站1964.4降雨1964～今青山雨量站1964.4降雨1964～今距本流域比较近的乌都河草坪头水文站，该站建于1958年7月，同年9月1日观测，地理位置为东径104055′，北纬25052′，行政区划为贵州省普安县窝沿乡，测验河段基本顺直，河床多砂砾，有冲淤变化，左岸多田，右岸多岩石，下段面附近，枯水时出现砂洲。基本断面下游约150m处有急滩，1500m处有支流汇入。该站设有自记水位计和直立水尺，采用黄海高程系统。该站在1977年2月下迁800m左右改为二站，集水面积1085km2，该站测验河段顺直，断面主槽系砂砾组成，河底有冲淤，两岸多砂土，基本断面上游50m处有铁索桥，上游有一左缓湾，下游150m154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队处从右岸汇入一小沟，该站设有自记水位计和直立水尺，采用黄海高程系统。该水文站有1959年～2006年共44年的水位、流量、泥沙、降水等资料。乌都河草坪头水文站以上流域降雨区位于普安县西部，新寨河流域降雨区位于普安县东部，根据《黔西南州水资源调查评价、水利化区化、水利水电规划》附图降雨量等值线图分析，草坪头水文站以上流域多年平均降雨量1200～1300mm，新寨河流域多年平均降雨量1300～1400mm，证明东西部由于地形、高程差异，导至西部比东部降雨少，气象条件不尽相似，故两流域径流影响的差别相应较大，且新寨河流域集雨面积仅占草坪头水文站以上流域集雨面积的13％，面积相差较大，故该水文站径流资料仅参考。新寨河流域邻近的晴隆、普安气象站、老厂、青山雨量站，各测站的参数见表2－2。流域附近各气象站、雨量站参数表表2-2站名资料系列系列长多年平均降雨量CvCs/Cv晴隆气象站1959～2006年481400.50.182普安气象站1962～2003年421534.80.182老厂雨量站1964～2003年401754.60.22青山雨量站1964～2003年401314.40.222以上四个气象、雨量站下垫面条件虽与新寨河流域相似，但地形、高程差异，从多年平均降雨量统计结合《黔西南州水资源调查评价、水利化区化、水利水电规划》附图降雨量等值线图分析，各测站气象条件不尽相似，径流影响的差别相应较大，且老厂、青山雨量站距离本流域较远，资料三性不好，不能作为参证站选择，晴隆气象站距离本电站坝址直线距离约5km；普安气象站距离本电站坝址直线距离约8.6km，两站下垫面、降雨等影响径流的条件基本一致，154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队资料系列长，三性好，但普安气象站位于流域边缘，距流域主降雨区比晴隆气象站近，影响径流的条件与设计流域差异最小，因此选用普安气象站作为本次设计的水文参证站，采用查《水文图集》和利用降雨资料进行本电站坝址以上设计径流推求。2.3.2参证站测站情况普安气象站建站于1942年，地理位置为东经104058ˊ，北纬25047ˊ，高程1049.4m。采用人工和自动雨量观测，资料精度高，观测项目有气温、降水、日照、积雪积冰、气压等。具有1961～2003共计43年实测降水资料，基本能反应流域的降雨特性。2.4径流2.4.1径流特征本流域属典型的山区雨源型河流，径流由降雨产生，根据普安县气象站1962～2003年雨量资料统计，多年平均降雨量为1400.5mm，新寨河流域径流深为720mm，径流系数为0.5，Cv=0.18，年内分配不均，5～10月径流量占全年径流量的84%左右，径流洪枯悬殊。2.4.2径流计算由于设计流域无实测流量资料，新寨河四级水电站取水枢纽以上年径流，采用普安气象站多年平均降雨量推算。普安气象站多年平均降雨量1400.5mm，Cv为0.18。各水文参数查《黔西南州水资源调查评价、水利化区化、水利水电规划》附图，径流系数0.5，多年平均径流深=720mm。该参数是用1956～1979年资料计算绘制，利用普安气象站1962～2003年降雨资料分析，普安154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队气象站1962～1979年多年平均降雨量1443.5mm，1980～1998年多年平均降雨量1402.4mm，两者相差不到3％，证明后时段的降雨比前时段的降雨有所减少，故多年平均径流深取值按折减3％进行计算，为=700mm，参照《贵州省地表水资源》资料及采用年径流变差系数经验公式：Cvy＝γ.Cvx/αm+βLgF进行验算，证明新寨河四级水电站取水枢纽以上年径流深调整采用700mm是合理的。坝址处设计保证率的年径流量成果见表2-3。坝址处各设计保证率的年径流量成果表表2－3设计典型年重现期（年）保证率（％）变率（Kp）年径流深（mm）Yp=yKp年径流总量（万m3）Wp=0.1FYp年径流模数（cm3/s.Km2）Mp=Yp/31.54年平均流量（m3/s）Qp=FYp/31540丰水年10101.2258581123327.193.56平水年2500.99693907821.972.88枯水年10900.785550719817.422.28各设计代表年的月径流分配采用普安气象站的相应频率的典型年的月降雨量资料进行分配，将普安气象站1962～2003年逐月平均雨量按水文年（5月～次年4月）、枯水年（11月～次年4月）、最小月进行统计和频率计算，并与P-Ⅲ型曲线适线，选取径流年内分配根据同倍比缩放法，采用代表年各月降雨与年径流量的比值进行分配计算，并采用枯流进行径流量控制。根据代表年的选择原则，选择1967～1968年、1994～1995、1999～2000年分别为10%、50%、90%的代表年。其径流设计代表年成果见表2-4。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队新寨河四级电站径流设计代表年成果表表2－4月份丰水年平水年枯水年备注（P=10%）（P=50%）P＝90％5月6.783.502.97　6月6.276.775.58　7月7.315.645.60　8月5.725.812.56　9月5.974.413.23　10月4.183.202.36　11月1.721.161.48　12月0.590.850.67　1月0.480.910.62　2月1.210.990.63　3月0.600.610.83　4月1.890.710.82　年值3.562.882.28　5～10月6.044.893.72　11～4月1.080.870.84　最小月0.480.610.62　典型年1967～68年1994～95年1990～2000年　新寨河四级水电站径流经分析计算，多年平均流量2.90m3/s，径流深为700mm，与《贵州省地表水资源》、《贵州省水资源志》基本一致，其最大月、最小月平均流量与实地踏勘调查成果吻合。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队2.5洪水2.5.1暴雨洪水特性该区域属典型的山区雨源型河流，洪水由暴雨形成。因流域酷似扇形，河道比降较陡，汇流集中，因而洪水具有洪峰陡，洪量集中，上涨历时短等山区河流的特点。由于设计流域无实测洪水资料，而普安县气象站距设计流域最近，观测年限长，代表性好，可作为设计流域的暴雨参证站。据普安气象站1961～2001年共41年资料统计，实测最大一日降水量161.9mm（1978年），多年平均最大24h暴雨为87.4mm。2.5.2设计洪水新寨河流域内无实测洪水资料，因此洪水计算采用贵州省水利电力厅编制的《贵州省暴雨洪水计算实用手册》中的“雨洪法”推求取水枢纽、厂址处设计洪水。采用普安县气象站1961～2001年共41年（资料完整的共34年）的实测最大24小时暴雨进行频率分析计算，以P—Ⅲ型曲线适线，其结果如下：H24=88.8mmCv=0.45Cs=3.5Cv流域特征参数通过1/10000地形图量算，取水枢纽以上地表部分集雨面积F=131km2，主河道长L=32.8km，河道加权平均比降J=31.1‰，流域形状系数f=0.122，流域几何特征值θ=19.57。新寨河四级水电站厂址位于新寨河出口与岔河出口汇入后流入西泌河，故本电站厂址设计洪水用两河同频率洪水叠加，厂址以上新寨河地表部分集雨面积F=142.1km2，主河道长L=37.1km，河道加权平均比降J=33.2‰154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队，流域形状系数f=0.103，流域几何特征值θ=23.34；厂址以上岔河地表部分集雨面积F=116km2，主河道长L=21km，河道加权平均比降J=28.5‰，流域形状系数f=0.263，流域几何特征值θ=11.63；依据流域的几何特征值，25≤F＜300km2，θ＜30，取水枢纽、厂址均采用下列修定公式进行洪峰流量计算：Qp=0.357×γ10.922×f0.36×J0.24×F0.716×[CKpH24]1.23其中：10≤F＜25km2，θ＜30式中：Qp—设计洪峰流量，以m3/s计；γ1—汇流系数，该区域自然地理分类为Ⅰ区，流域几何特征以丘山为主，中等和部分强溶岩，植被一般，汇流参数γ1在0.32～0.36之间，取γ1＝0.32；f—流域形状系数，f=F/L2；J—分水岭至出口断面的河道加权平均比降；F—地表集雨面积，以km2计；C—洪峰径流系数取，C＝0.52；Kp—设计频率P的P—Ⅲ型曲线的模比系数；H24－设计最大24小时点雨量均值，以mm计，取H24=90mm。由于流域地处岩溶发育地区，汇流系数γ1和洪峰径流系数C偏下限取值，得出取水枢纽、厂址设计洪水成果分别见表2-5、表2-6、表2－7。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队新寨河四级水电站引水坝址处洪水成果表表2－5设计频率P（％）0.10.20.5125102050模比系数（KP）3.43.142.792.522.251.881.601.310.89洪峰流量（m3/s）426.1386.4334.1294.8256.5205.6168.6131.882.0新寨河四级水电站厂址处洪水成果表（新寨河）表2－6设计频率P（％）0.10.20.51251020模比系数（KP）3.43.142.792.522.251.881.601.31洪峰流量（m3/s）432.4392.1339.0299.1260.2208.6171.1133.8新寨河四级水电站厂址处洪水成果表（岔河）表2－7设计频率P（％）0.10.20.51251020模比系数（KP）3.43.142.792.522.251.881.601.31洪峰流量（m3/s）504.7457.7395.8349.2303.8243.5199.7156.2新寨河四级水电站厂址处洪水成果表（新寨河、岔河叠加）表2－8设计频率P（％）0.10.20.51251020模比系数（KP）3.43.142.792.522.251.881.601.31洪峰流量（m3/s）937.1392.1734.8648.3564.0452.1370.8289.9154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队2.5.3施工设计洪水新寨河水电站施工受洪水影响最大的建筑物主要是取水枢纽和厂房基础及护岸河堤，根据流域河槽特性及年最大洪水影响情况，受影响的建筑物在汛期施工的可能性非常小，稍有不慎，将给业主财产造成损失。因此，受洪水影响的建筑物施工时间应安排在枯水期进行。根据降雨、径流特点，枯水期一般在11～次年4月，按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）规定，本工程取P＝20％，即按5年一遇的洪水作为取水枢纽和厂区施工标准，再按以上计算比拟到坝址、厂址处，成果见表2-9。施工期洪水成果表表2－9不同频率设计值Qp（m3/s）P=5%P=10%P=20%备注取水枢纽23.018.914.8厂区49.940.932.0新寨河、岔河叠加2.6泥沙新寨河流域泥沙主要源于暴雨对坡面的侵蚀以及洪水对河床的冲刷，据现场查勘和调查，流域内岩石风化现象严重，即使在坡度平缓地带，由于人为垦荒，破坏生态平衡，加上流域内植被多为浅层灌木丛，植物根系不发肓，固土能力差，极易冲刷。流域内无实测泥沙资料，泥沙计算参照《贵州省地表水资源》和《黔西南州水资源调查评价、水利化区化、水利水电规划》附图的“悬移质年平均侵蚀模数等值线图”，并结合现场踏勘情况，选取本流域年平均悬移质输沙模数为1000t/km2，同时考虑20%的推移质，流域输沙模数154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队综合取为1200t/km2，悬移质多年平均含沙量为1.79kg/m3,则本工程取水枢纽处多年平均年输沙量为15.7万吨。2.7设计断面水位～流量关系曲线根据坝址、厂区实测的纵横断面资料，结合现场踏勘情况、兴建建筑物队上下河道的整治，参照《天然河槽糙率选择参考》，选用本工程的河道糙率系数n=0.05，采用曼宁公式计算得出的坝址水位（坝后）、厂区水位～流量关系成果。坝前水位～流量关系根据初选方案，利用滚水坝过流，故采用实用堰堰流计算公式，推求坝前水位流量关系。实用堰堰流公式为：式中：Q—流量（m3/s）σs—淹没系数，取σs=1；σc—侧收缩系数；b—溢流净宽；n—孔数；m—流量系数；H0－堰前水深。曼宁公式为：式中：Q—流量（m3/s）；n—河床糙率，取为0.05；A—相应过水断面面积（m2）；R—相应高程断面水力半径（m）；J—河床比降；154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队经过计算，坝址及厂址处的水位流量关系曲线见下表2-10，水位流量关系曲线见附图。坝址、厂区处河道水位～流量关系成果表表2－10坝址（坝前）坝址（坝后）厂区水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）水位（m）流量（m3/s）796.00.0786.00.0692.50.0796.523.5786.519.3693.04.0797.066.4787.067.2693.522.1797.5122.1787.5140.3694.059.4798.0187.9788.0235.9694.5105.4798.5262.6788.5339.8695.0164.8799.0345.2789.0446.5695.5236.9　　　　696.0319.1　　　　696.5422.7　　　　697.0535.5　　　　697.5642.2154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队3工程地质3.1概况普安县新寨河四级水电站位于高棉乡棉花村新寨河下游河段，站址位置在新寨河下游与岔河的汇合处，距高棉乡乡政府8Km、320国道约20km、普安县城32km、州政府所在地兴义178km、省城贵阳245km。电站拦河取水枢纽位于官田电站厂房下游约400m，拦河坝正常高水位796.00m，通过4.592km的引水隧洞至发电厂房，设计水头93.25m，引用流量5.5m3/s，装机总容量2×1600+1×800kw，主要建筑物有拦河取水枢纽、引水隧洞、压力前池、压力管道、发电厂房和升压站等。本工程前期未进行过地勘工作,受普安县新寨河电力开发有限责任公司的委托，我队于2007年10月进场进行外业勘察,至2007年11月基本完成了勘察工作。勘察方法主要为:收集分析区域地质资料,进行地表调查和工程地质测绘,坑槽探及地形测量等工作。根据<<中小型水利水电工程地质勘察规范>>本阶段主要完成有1:5万区域地质校核30km2,1:1万岩溶水文地质及天然建材测绘10km2；1:500坝区及厂房地质测绘0.2km2，坑槽探30m3。在此基础上提供设计所需地质资料:1:5万区域综合地质图，1:1万岩溶水文地质及天然建材分布图，1:500坝区工程地质图，1:500前池～厂区工程地质图，1:2000引水隧洞地质剖面图，1:500压力前池、压力管线、厂房地质剖面图及地质勘察报告。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队3.2区域地质3.2.1地形地貌区域位于云贵高原的东南延伸部分，地势是西北高，东北低，拔高程一般在650m至1500m之间，属中山地形。区域地貌以岩溶地貌及侵蚀地貌为主，在碳酸盐岩区，暗河溶洞等岩溶地貌较发育,以峰丛洼地分布较广，非可溶岩区，沟槽发育，区域位于北盘江峡谷区,河谷深切，两岸山高雄厚，地溶形陡峭，具有峡谷地貌特征。工程区一带以岩溶地貌为主，溶沟、槽较发育；河谷一带具有河谷地貌特征,并有阶地出露；新寨河为本区的排泄基准面。3.2.2地层岩性工程区一带出露地层为三叠系下统飞仙关组(T1f),永宁镇组地层(T1yn)；三叠系中统关岭组地层(T2g)。飞仙关组地层(T1f):由粘土岩、灰岩、泥灰岩、紫红色、灰绿色砂岩、粉砂岩组成。厚约544m，分布工程区以南一带。永宁镇组地层(T1yn)：深灰色、浅灰色中厚层至块状灰岩、白云质灰岩夹泥灰岩及碎屑灰岩不等互层；厚939m,分布于工程区一带，分四段，工程区主要位于第一及第二段上，岩性以灰岩，泥灰岩为主。关岭组地层(T2g):上部为灰色薄至中厚层泥质白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩夹粘土岩；中部为紫红色薄至中层泥质白云岩、泥质灰岩夹粘土岩:下部为浅灰色中厚层白云岩、白云质灰岩、泥质白云岩夹少量紫红色薄层泥岩，底部为0.5-2.0m厚的"绿豆岩"厚187m;分布于工程区北面，距工程区较远。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队第四系(Q):在河床主要为冲、洪积的砂、砾石，在斜坡主要为残坡积粘土、亚粘土夹碎石、块石、弧石及灰华层主成。3.2.3地质构造及地震区域位于杨子准台地，黔北台隆、六盘水断陷、普安旋扭构造变形区、黔西南涡轮构造带,以北东--南西向褶皱断裂为主。工程区一带主要出露构造有:岔河断层:为旋扭断层,走向北东--南西,错断永宁镇（T1yn）及关岭组（T2g）地层,分布于坝上游2.5km。根据《中国地震动参数区划图》、《中国地震动反应谱特征周期区划图》GB18306-2001该区的地震动峰值加速度为0.05g，动反应谱普特征周期为0.40s，相应于地震基本烈度为Ⅵ度。属中至坚硬场地区，构造稳定。3.2.4岩溶水文地质条件区域主要出露地层为碳酸盐和砂页岩,其中碳酸盐岩区岩溶较发育,为地下水的主要富积区,砂页岩区地下水主要富荐于砂页岩的网状裂隙中,水量较小。根据前期勘察，沿河均有地下水出露，河流总体呈补给型。根据《中华人民共和国区域水文地质调查报告》调查资料，该区地下水化学类型为HCO3-Ca·Mg型，对砼无腐蚀。3.2.5不良地质现象工程区主要不良地质现象主要有崩塌和滑坡。①崩塌:工程区位边坡下沿,边坡上有少量灰岩卸荷裂隙，154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程施工时可能会产生少量岩体崩塌,主要是些零星崩塌,总体方量不大,施工时宜清除。②滑坡:工程区处于河岸左侧，边坡为逆向坡,岩层倾向于坡内,倾角17°～19°度,不会产生大规模岩层滑动,但斜坡上堆积有部分坡积物,为砂壤土夹弧石,厚1～5m,工程施工造成较大临空面时会产生少量滑动现象,但可通过削坡等工程措施给予解决。工程区右岸为顺向坡，局部有大量的坡积物，雨季有少量滑塌现象。由于分布于右岸，对工程施工影响较小，但对厂房对岸一带边坡应加强观测，发现问题及时处理。3.3水库区工程地质条件本工程为引水式发电站,水库无调节能力,拦河坝主要起抬高水头作用。正常水位高出河面约11.0m，淹没范围小，水库不存在低邻谷。两岸出露地层为灰岩及泥灰岩岩，稳定性较好；斜坡上堆积有少量坡积物，成分为砂壤土夹弧石，厚1～5m,回水后产生大规模滑动的可能性较小。除局部耕地有小崩塌外，不存在水库大规模浸没塌岸问题。工程区处于斜坡地带，斜坡上部为永宁镇组灰岩，局部斜坡带上有少量危岩，施工时应予清除。水库区无文物、矿床淹没问题。3.4坝址工程地质条件坝址地形为不对称的“U”型谷，两岸坡度25°～50°度之间,右岸坡相对较陡，具有河谷地貌特征。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队根据该区的地形地质条件，在现坝区一带河库较窄，上下游均较宽缓，覆盖层厚度较大，不利于建坝。曾在往河段上选择两条坝线进行比较，地形条件，覆盖层厚度，岩石质量指标等方面，下坝线均优于上坝线，因此选择下坝线为推荐方案。出露地层为三叠系永宁镇组地层(T1yn)，岩性为灰色灰岩，表层溶沟、槽较发育,厚1～3m,下部呈弱风化状。第四系(Q)分部广泛,根据坝区槽探揭露情况，右岸覆盖层厚2～4m，左岸基岩出露，河床为砂卵石层覆盖，厚4～6m。坝区岩层溶蚀程度较大,厚1～3m，施工时宜清除，下部弱风化岩具有较好的建筑性能。大坝持力层宜选择在中风化层内,适宜重力坝建设。坝区未见断层构造迹象,岩层为单斜岩层,产状349°∠18°。边坡稳定性较好。根据类似工程经验,结合有关规范取值,坝区弱风化层岩体物理力学指标取值如下:容重（kg/cm3）2.70湿抗压强度（MPa）42.5泊松比（v）0.23抗剪强度:岩石/岩石f=0.75、c=0岩石/砼f=0.70、c=0抗剪断强度:岩石/岩石f＇=0.95、c＇=0.60岩石/砼f＇=0.90、c＇=0.55开挖边坡：0～5m。土1：1；岩1：0.55～10m。土1：1.5；岩1：0.6154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队3.5引水建筑物工程地质条件本工程采用渠系和隧洞引水两个方案进行综合比较：渠道引水方案：本工程若采用渠道引水，渠系若走右岸，为顺向坡，且斜坡堆积层较大，易产生边坡失稳，因此本方案放弃。渠系走左岸边坡坡度40°～75°,坡积层厚0～2m，且冲沟较多，工程施工造成临空面较大，对地层稳定不利，且渠道须经过一的坍塌堆积体，为避免工程施工造成边坡失稳，宜采用隧洞引水方式。因此本工程推荐隧洞引水方案。3.5.1引水隧洞工程地质条件隧洞引水方案：隧洞全长约4.592公里,为无压隧洞。出露基岩地层为三叠系永宁镇组地层(T1yn)，岩性为灰色灰岩，灰绿色泥灰岩及紫色砂页岩组成，工程区未见断层出露,岩层为单斜产出，裂隙率2～3条/m，围岩类别为Ⅲ～Ⅴ,地下水较少。具有成洞的工程地质及水文地质条件。①进口段（0+030），该段为取水隧洞的进口，含取水口的布置，洞轴线走向390，地形坡度25～50°，覆盖层厚0～2m，一般厚1.3m，下伏三叠系永宁镇组地层(T1yn),岩性为灰色灰岩，岩层产状350°∠19°，基础座落于灰岩层内，稳定性较好，进口段围岩类别为Ⅳ类。中风化灰岩地基承载力特征值3000KPa,f=2、k0=5Mpa/cm,洞脸为斜向坡，挂洞容易，但应及时支护处理。建议开挖边坡度；土：1：1；岩：1：0.5。②洞身段（0+030～0+450）洞轴线走向39°，隧洞埋深30～180m，岩性为永宁镇组(T1yn)灰色灰岩，岩层产状与洞轴线斜交，地下水较小，主要为砂页岩的裂隙水，综合围岩类别为Ⅲ类，建议f=3、k0154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队=10～15Mpa/cm。③洞身段（0+450～1+980）洞轴线走向0+450～1+980为75°隧洞埋深120～280m，岩性为三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩绿色泥灰岩及紫色砂页岩组成，工程区未见断层出露,地下水主要为砂页岩岩中的裂隙水及少量灰岩层中的岩溶水，水量不大，综合围岩类别为Ⅲ类，局部不良地段（如溶蚀裂隙段为Ⅳ-Ⅴ类围岩）约占洞段长度10℅，应加强支护。建议f=3、k0=10～15Mpa/cm。④洞身段（1+980～3+140）为隧洞埋深段，埋深150～300m，下伏基岩为三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩，泥页岩夹泥灰岩，该段在灰岩和砂页岩的接触地段，溶蚀裂隙较发育，有地下水出露，出水量一般3～5L/s,采用常规排水措施即可排除。综合围岩类别为Ⅲ类，不良地质地段为Ⅳ～Ⅴ，建议按12℅洞段长度作为特殊岩洞段处理，并加强支护。建议f=3、k0=10～15Mpa/cm。⑤洞身段（3+140～4+542），隧洞埋深250～350m，出露地层为三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩，泥灰岩。综合围岩类别为Ⅲ类，建议f=3、k0=15Mpa/cm。⑥出口段（4+542～4+592），隧洞埋深25～150m，出口后与压力前池相连，隧洞与斜坡斜交，出露地层为三叠系永宁镇组(T1yn)灰岩夹泥灰，综合围岩类别为Ⅲ--Ⅳ类，f=2--4、k0=5--15Mpa/cm，应及时支护。建议开挖边坡土：1：1；岩1：0.5。3.5.2支洞工程地质条件在1+478设置1号支洞，长度150m，在3+148设置2号支洞，长246m154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队，进口地形坡度30～40°，逆向坡，埋深最大为260m，基岩为三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩，泥灰岩，除少量的坡积层外，基岩大部裸露，围岩类别为Ⅲ--IV类，f=3、k0=10Mpa/cm，具有成洞工程地质条件及水文地质条件。3.6前池及压力管线工程地质条件3.6.1前池前池位于左岸斜坡上部,微地形向外凸出，为斜向坡，后坡地形坡度30～35°，覆盖层厚0～2m,基岩为三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩，泥灰岩，强风化深度1～3m,岩层产状350°∠19°，场区未见断层构造，裂隙不发育。由于前池处于斜坡地带，需在斜坡上开挖一平台，平台开挖后基础均可座落于基岩层内，建议前池基础置于中风化岩体上，地基承载力特征值为2600KPa,并作好防渗处理。泄水槽基础位于基岩层内，工程地质条件较好。前池后侧边坡开挖坡度：0～5m。土：1：1、岩1：0.5；5～10m。土：1：4、岩1：0.6。3.6.2压力管线压力管线是开挖基岩斜坡而成，覆盖层厚1～5m管线的支墩和镇墩均可座落于基岩层内，基岩地层为三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩，泥灰岩,镇、支墩基础应座落于基岩层内,稳定性较好;基岩中风化承载力特征值为1500KPa。抗剪强度:岩石/岩石f=0.60、c=0；岩/砼f=0.55、c=0；抗剪断强度:岩石/岩石f＇=0.75、c＇=0.5；岩/砼f＇=0.70、c＇=0.4。3.7厂房工程地质条件154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队拟建厂房长约31m，宽17m，高程695.4m，位于岔河汇合的中间岸上，由于厂房位于新寨河和岔河的冲击堆积体上，堆积体为砂壤土及砂卵石夹弧石，厚约5～12m，物质成分较杂乱，均匀性较差，现阶段未发现滑动现象，但如产生新的临空面，易造成边坡失稳，因此厂房布置于堆积体上，宜考虑防沉降措施。基岩三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩,无断层构造迹象，岩层产状350°∠19°，厂房基础均可置于基岩层内。稳定性较好,建议选择中风化基岩为地基持力层，承载力特征值为2600KPa。开挖边坡：土：1：1.2、岩1：0.5～1：0.6。同时对靠近厂房一带的崩塌堆积体，宜采取挡墙等工程措施防护，对厂房后侧斜坡上危岩，建议施工时清除，必要时设置防护措施，对厂房后侧边坡应进行护坡处理，对厂房靠河一带基岩宜设置抗刷措施。3.8天然建筑材料本工程为引水式电站，水工建筑物规模不大，所用天然建筑材料量较小。由于该区出露地层主要为三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩，天然建筑材料出露较多，大都可采取就地开采方案，根据工程情况规划两个料场；1＃料场位于坝上游约100m左岸，可开采储量约2万m3，可满足修建坝及部分隧洞衬砌使用，2＃料场位于位于厂房上游200m一带，可开采储量约3万m3，用于隧洞及厂房。另外开采隧洞的灰岩可用于加工碎石和砂,两个料场出露岩性均为灰色灰岩，单轴饱和抗压强度大于60Mpa,大部为中厚层状,容易开采,砂为灰岩砂机制砂,其质量和储量可满足工程建设要求。3.9结论及建议154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队1、工程区无深大断裂通过,区域构造挽近期未见活动现象,地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.40s。相应于地震基本烈度为Ⅵ,区域稳定性较好。2、水库区无低邻谷,具有建坝蓄水的工程地质及水文地质条件。3、坝区工程地质条件较好适宜重力坝建设。4、隧洞区具有成洞工程地质条件。5、前池、压力管线、厂房工程地质条件较好,局部不良地质现象经一定工程措施处理后适宜建筑。6、天然建材质量和储量均可满足工程建设需求。7、施工期对该工程区的工程地质情况应加强检查论证,必要时进行相应的施工勘察,符合设计及地勘要求后方可浇筑基础。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队４工程任务和规模4.1河段规划现状北盘江一级支流西泌河干流新寨河段，落差集中，水能资源丰富，河口以上流域面积131km2，总河长37.1km，总落差874m，水能资源理论蕴藏量2.6万kw。1986年《黔西南州水资源调查评价、水利化区划、水利水电规划》规划及1996年《普安县水资源开发利用现状分析》，新寨河段为四级水电梯级开发，原来的规划由于受当时小水电开发政策、上网及地方经济的发展等方面的制约，因此规划有一定的局限性，未能全面、合理的充分利用水能资源。进几年由于国家宏观经济总体快速发展，能源紧缺是制约国民经济发展的一大重要因素，因地制宜地开发小水电等可再生能源，把水力资源转变成高品位的电能，不仅对于农村地区（尤其是老少边山穷地区）的脱贫致富，提高人民生活水平具有现实意义，而且对保护生态环境，促进农村社会、经济、环境协调发展也有着十分重要的作用。为充分、合理开发新寨河流域的水能资源，普安县在原规划的基础上结合现行的小水电开发政策和市场，通过实地勘测分析，将原规划的四级开发调整为七级开发，一级：白水电站，装机容量450kw，有关部门已批准立项建设，现已建成发电；二级：大河边水电站，装机容量300kw，县水利局已批准取水预申请；三级：响水河水电站（原规划一级），装机容量1300kw，有关部门已批准立项建设，现在建；四级：吉星水电站，装机容量2520kw，有关部门已批准立项建设，现已建成发电；五级：新寨河二级水电站（原规划二级），装机容量2290kw，县水利局已批准取水预申请，现在办理有关手续；六级：官田水电站（原规划三级），装机容量3000kw，有关部门已批准立项建设，现已建成发电；154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队新寨河四级电站是新寨河干流水电梯级开发调整规划的第七级电站（原规划四级）,黔西南州发展计划局以州计农经字[2004]第19号文，对普安县新寨河四级水电站项目建议书作了批复，同意立项建设，该电站位于新寨河干流上的末段，在已建成的官田电站和岔河出口之间，取水坝的水位与上游官田电站厂房尾水相衔接，厂房尾水与岔河出口及西泌河进口水位相衔接。站址以下进入晴隆县境内的西泌河干流段，规划有二级电站，西泌河一级，装机容量4000kw，距本站址3.7km；西泌河二级（夹岩），装机容量4000kw，距本站址15.4km；根据2006年5月《晴隆县小水电建设规划报告》，晴隆县人民政府2006年7月以晴府函〔2006〕36号文批复，该规划距本站址最近的西泌河一级水电站，在岔河现已建成的麻田电站上游建坝取水，最大坝高52m。本站址在该坝下游，故不受影响。本电站右岸为睛隆县沙子镇，左岸为普安县高棉乡，电站拟建在左岸普安县高棉乡土地上。4.2地区社会经济发展状况及工程建设的必要性普安县位于黔西南布依族苗族自治州北部，地理位置东经104°50′～105°10′，北纬25°18′～26°11′。东邻晴隆县，南与兴义市、兴仁县相连，西接盘县，北与水城县和六枝特区接壤。县境呈现不规划的南北长条形，东西间宽32.0km，南北长96.6km。国土总面积1429km2，占全省总面积为的0.18%，全县耕地面积62.1516万亩，水土流失面积为512.4km2。全县辖8个镇、6个乡，167个村委会、3个居委会，1261个村民小组，15个居民小注。是贵州省的少、边、穷地区之一。2006年末全县总人口30.36万人，其中非农业人口3.26万人，少数民族人口7.84万人，占总人口的25.8%，154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队布依、苗、回、彝、黎、白、汉等民族共同形成了大杂居、小聚居的生活格局。县内矿产资源品种多、储量丰富。主要有煤、铅、黄金、铁、铝、钠、白银、汞、磷、钾、大理石等数十种。其中能源矿产资源主要是煤炭资源，总量为172亿吨，规划采用储量为32.56亿吨，煤炭质优、埋藏浅，居黔西南之首，位列全省第6位。其他还有铁214.4万吨，锌9.8万吨，铅梓6.7万吨，钾矿400万吨，大理石2亿m3，以及石灰石，金矿等。县内水能资源丰富，理论蕴藏量27万kw，可开发量16.5万kw，电力事业方兴未艾，地方小水电开发建设位于全州前列，是国家500个重点扶持县之一，又是国家定点的“九五”、“十五”水电农村电气化建设县和“十五”小水电代燃料生态建设试点县，是名副其实的“煤电大县”。普安县由于历史原因和交通条件的限制,以及电力紧缺,工业生产基础薄弱,生产力水平低，加上资金、技术和人才缺乏,经济发展缓慢，经济文化生活较为落后，属贵州省17个“国家级”贫困县之一。改革开放以后,在党和国家正确路线、方针、政策指引下,在黔西南州委、州政府的领导下,通过全县各族人民的团结奋斗,使普安县的发展环境发生了深刻的变化,水电开发也步入健康有序的发展轨道,国民经济也有了长足的发展。据统计,2006年全县工农业生产总值107684万元,国内生产总值(GTP)88875万元(现价),乡镇企业总产值63894万元.粮食总产量87209吨,平均单产量250.44㎏/亩。全县财政总收入16462万元,农民人均收入1688元。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队目前资金、电力不足是制约普安县经济发展的重要因素之一。同时由于资金紧缺,普安县丰富的矿产资源得不到有效开发,工业生产能力很低，人民生活还很贫困。新寨河四级电站的建设，将为普安县农村电气化建设和小水电代燃料生态建设增加新电源点,对促进普安县社会、经济发展,加强民族地区的团结合作和共同进步,加快脱贫致富步伐都将起到一定的推动作用。4.3电力发展要求4.3.1电力现状普安县已建成小水电站22座,总装机容量62880kw,设计年发电量28557万kw.h,2006年实发电量23560万kw.h,保证出力13350kw,其中吟路一级电站装机17500kw,为县电网骨干电站。原有数座农村小电站因水土流失严重，水源枯竭而报废。近年来，随着乡镇企业的不断发展和农村电网的不断延伸，县属电站容量已远远不能满足用电需求，均需大量从国家电网上下电，导致电价偏高，人民群众难以承受。县电网已建成35kv及以上变电站14座,总变电容量81600kvA,其中：隶属于供电局110kv变电站和35kv变电站4座,合计变电容量47600kvA；隶属县电力公司35kv变电站10座,合计变电容量34000kvA。35kv及以上输电线路253km,其中：110kv输电线路41km,35kv输电线路172km。全县10kv配电变电容量98615kvA。4.3.2电站建设的必要性近年来随着改革开放的深入和一批基础设施项目的相继建成,普安县的社会经济有了一定的发展,人民生活水平也有了一定的改善,但其贫困落后的状况还没有得到根本的改变,与省内外发达地区特别是沿海发达地区相比差距仍很大,与普安县的资源优势不相符。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队为此，普安县人民政府积极招商引资，加快能源开发力度，特别是开发当地较为丰富的水力资源，以满足用电的需求普安县新寨河四级电站的上马建设,一是符合国家的投资导向,又符合国家在实施西部大开发战略中的“西电东送”、“以电代燃料”、“退耕还林生态建设”等鼓励政策；二利于加强普安县对外经济合作,进而带动普安县的水能开发和加快该县“十五”水电农村电气化县的建设步伐。根据普安县“十五”水电农村电气化县规划达标要求，以及小水电化燃料生态工程规划电力电量需求预测统计情况来看,到2006年中级农村电气化达标年要求：全县人均用电量596kw.h,全县最大负荷48200kw,总用电量41651万kw.h。为满足2006年达标要求及2010年小水电代燃料生态工程规划,普安县必须新增电源点。根据电力需求预测统计表，普安县2006年的用电量为41651万kw.h,除去已建成电站的发电量28557万kw.h,普安县电力供应还缺25926万kw.h,建成新寨河四级电站虽然可补充电量1509万KW.h，电量缺口仍然很大。4.4拦河引水坝正常高水位确定新寨河四级电站拦河引水坝正常蓄水位选择按梯级衔接，并考虑上一级官田电站发电厂房洪水位要求和坝址地形、地质情况确定。上游已建成的官田电站，该电站装机容量4×500kw，属小（2）型电站，其厂房正常尾水位800.0m，校核洪水位801.8m。由于新寨河四级电站为引水式径流电站，其取水坝无库容调节，坝正常高水位由电站取用水量及输水道的输水形式、长度、比降决定，根据该工程比较的坝址和官田电站已成工程现状,并综合初选坝址、输水道的地形、地质及输水道出口建筑物布置、所选坝型技术经济比较等因素，确定出坝址正常高水位为796.00m，通过取水枢纽布置的溢流坝段长度计算出来的校核洪水位为798.70m，低于官田电站厂房校核洪水位，不危及和影响官田电站发电运行,因此新寨河四级电站坝址正常蓄水高程选择796.00m是合理安全的。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队4.5水能计算新寨河四级水电站的建设主要是为了缓解普安县近期工、农业用电短缺问题，发电量将并入地方电网运行。是利用官田电站至下游岔河出口段集中落差，通过低坝引水发电。根据《小型水力发电站设计规范》（GB50071-2002）规定，本工程设计保证率取90％。大坝正常高水位796.00m，引水隧洞长4.592km，至前池后正常水位为792.14m，毛水头98.14m，总水头损失4.89m，净水头93.25m，最大水头94.35m，最小水头88.32m，设计水头93.25m，出力系数A=8。根据坝址历年逐月径流成果，进行水能计算。计算公式为：其中：N—出力（kw）A—出力系数H—设计水头（m）考虑月径流的匀化作用，对计算指标进行径流匀化修正，本区为岩容地区，修正系数采用0.9，由于本电站因输水系统布置形成的减水河段较长（4.3km），故水能计算可能生态用水量。该电站为引水式无调节电站，采用10％、50％、90％三个典型年的流量过程进行时段平均出力计算，并绘制成一条月平均出力保证率曲线，代表多年平均出力保证率曲线。保证率曲线见附图，有关水能指标见表4－1154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队表4－1新寨河四级水电站水能指标表项目单位数量备注前池正常高水位m792.14792.14792.14水头损失m4.894.894.89厂房正常高水位m694.0694.0694.0出力系数888设计水头m93.2593.2593.25保证出力NP(90%)kw486486486装机容量Nykw300040005000多年平均发电量Ey万Kw.h117315091460年利用小时tyh391037722921水量利用系数α%61.779.476.84.6装机容量的选择新寨河四级水电站建成后并入地方电网，以满足地方用电需求，电站的建成运行对缓解地方电力供需矛盾有一定作用，由于新寨河四级水电站水电开发的装机占地方电网的比例较小，因此，根据业主方意见，为充分利用汛期水资源，增加季节性电能，可选较小的装机利用小时数或较大的装机容量与保证出力的倍比数，并且根据系统远景发展要求，合理选择装机。新寨河四级水电站装机容量选择主要是根据天然径流来水量，机组、机型、装机容量与保证出力的倍比系数、装机利用小时数以及普安县负荷调查及负荷预测，并考虑到地区经济状况，建设业主方面的财务承受能力，电站在系统中位置等因素综合确定。对新寨河四级水电站装机3000kw、4000kw、5000kw不同装机容量的发电量和年利用小时比较比较见表4-1。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队新寨河四级水电站属无调节性能的径流式电站，且电站容量在系统中比重不大，供电用户为一般用户，其装机年利用小时数可在4000h左右。根据径流计算调整，发电取水口以上流域多年平均径流量2.9m3/s，由于流域无实测流量资料，其径流成果是利用雨量资料推算得出，计算的多年平均径流量与实际来水时段过程应该有偏差，在确定电站装机规模时应考虑以上因素，因此，该电站设计引用流量选择高于计算的多年平均流量，根据实际调查以上官田电站实际运行情况，比较符合该流域的来水规律和电站装机的合理选择。另外考虑枯水期水轮机能在高效率区稳定运行的需要，故本次设计推荐选用4000kw（2×1600＋1×800kw）的装机规模，设计引用流量为5.5m3/s，多年平均发电量为1509万kw.h，年利用小时数为3772h。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队5工程布置及建筑物5.1设计依据5.1.1工程等别和标准新寨河四级电站为引水式径流电站，以发电为主，电站装机容量4000kw，多年平均发电量1509万kw.h，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000，工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型，永久性主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。取水枢纽设计洪水标准重现期取20年（P=5%），校核洪水标准取100年（P=1%）；发电厂房设计洪水标准重现期取20年（P=5%），校核洪水标准取50年（P=2%）。取水枢纽和厂房的水下部分施工导流，按五年一遇（P=20%）枯季洪水，导流时段为11—4月考虑。5.1.2主要建筑物特征值及依据新寨河口以上流域面积142.1km2，主河道长37.1km，流域年降雨量1400.5mm，坝址以上流域面积131km2，多年平均流量2.9m3/s，多年平均径流总量9170m3。该区地处亚热带春干夏湿温和气候，有高原性、季风性、湿润性的气候特点，其特征是：谷地温热，高山凉润，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，光、热、水同季。多年平均气温13.7℃，分布特点：地势高则气温低，地势低则气温高，极少有降雪，该区境内的冷空气强度较弱，一般温度不很低，夏季则因受海洋季风影响而云多雨多，加之海拨高而气温低，故有“冬无严寒，夏无酷暑”的气候特色。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队新寨河四级电站工程推荐装机2×1600+1×800Kw，布置为引水式水电站，拦河引水坝为浆砌石重力坝，正常蓄水位796.00m，设计洪水标准及流量（P=5%）205.6m3/s，相应水位为798.2m，校核洪水标准及流量（P=1%）294.8m3/s，相应水位798.70m；厂址设计洪水标准及流量（P=5%）452.1m3/s,相应水位696.63m；校核洪水标准及流量（P=2%）564.0m3/s，相应水位697.13m。其它设计基本资料：a、风速多年平均风速：2.6m/s；月平均最大风速：4.0m/s；实测最大风速30m/s；b、坝区地质力学参数容重（kg/cm3）2.70湿抗压强度（MPa）42.5泊松比（v）0.23抗剪强度:岩石/岩石f=0.75、c=0岩石/砼f=0.70、c=0抗剪断强度:岩石/岩石f＇=0.95、c＇=0.60岩石/砼f＇=0.90、c＇=0.55开挖边坡：0～5m。土1：1；岩1：0.55～10m。土1：1.5；岩1：0.6c、建材154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队浆砌石容重：　23KN/m3砼容重：24KN/m3钢筋砼容重：25KN/m3d、安全系数：按《电力工业标准汇编（水工）—上册》及《浆砌石坝设计规范》SL25—91规定，坝体抗滑稳定安全系数；采用抗剪强度的计算公式，基本荷载组合K≥1.05，特殊荷载组合K≥1，容许压应力[б]≤0.5Mpa。其余建筑物按照《水工隧洞设计规范》、《进水口设计规范》、《压力钢管设计规范》、《厂房设计规范》及《水工混凝土设计规范》等的有关规定进行。e、地震烈度根据《中国地震动参数区划图》GB18306—20001，该区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.45s。不需进行抗震复核计算。5.2工程选址5.2.1坝址（坝轴线）的选择影响本工程坝址（坝轴线）选择的因素主要有：（1）坝址区地形、地质条件、施工条件、建材等；（2）与上游电站的水位衔接；（3）输水系统的选择及布置、出口位置和厂址位置对水头的影响，（4）坝型、坝高确定对工程规模所产生技术经济的影响；根据以上因素，我队有关工程技术人员，于2007年10月在工程项目建议书对该河段水电开发方案比选结果基础上，在现场进行了踏勘选点，重点对官田电站厂房以下至新寨河出口与岔河出口汇入处4.7km河段进行了反复踏勘，情况是，该河段两岸坡左陡右缓，河谷深切,两岸山高雄厚,地溶形陡峭,具有峡谷地貌特征，左岸坡度在400～750154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队，多为悬崖陡壁，地形条件输水系统建明渠方案困难；右岸沿程坡度较缓，有建明渠方案的地形条件，但电站系在普安境内开发，右岸属晴隆县，且右岸出露岩层多为顺向坡，其余堆积层较大，易产生边坡失稳，选择河段内无理想的厂址，因此输水系统走右岸方案放弃。因此根据现场踏勘情况及业主的要求，坝址（坝轴线）选择初定以下原则：（1）输水系统走左岸，根据地形、地质条件宜选择隧洞输水方案；（2）根据初选工程规模、上游官田电站位置、涉及右岸晴隆县的淹没补偿等，宜采用低坝取水，并有布置泄流、冲沙、取水等枢纽建筑物布置的地形、地质条件，坝高最好不超过20m；（4）选用当地材料坝型，方便施工；（5）最大限度达到技术上可行、经济上合理。因此根据以上原则，在现场踏勘河段上，选定上、中、下三条坝线进行方案比较。1、上坝线：距上游官田电站厂房约180m，该坝轴线河谷地形呈“U”型，现河床水面宽度约20m，河床高程790m，地形及地质条件适宜修建重力坝。2、中坝址：距上坝址约120m，该坝轴线河谷地形呈“U”型，现河床水面宽约16m，河床高程785m，地形及地质条件适宜修建重力坝。3、下坝址：距中坝址约900m,该坝轴线河谷地形呈“U”型，现河床水面宽度约13m,河床高程770m，地形及地质条件适宜修建重力坝。比较：根据现场踏勘和地质勘探，三坝址现河床宽度基本接近，河床断面上坝址左缓右陡，不对称；中坝址两岸基本对称；下坝址也是左缓右陡，但左岸稍比上坝址陡。地质勘探结果表明，上坝址两岸未见基岩出露，覆盖层厚度5～8m，河床为砂卵石层覆盖，厚4～6m，河床上口较宽；中坝址右岸覆盖层厚2～4m，左岸基岩出露，河床为砂卵石层覆盖，厚4～6m，出露基岩岩性为灰色灰岩，表层溶沟、槽较发育,厚1～3m,下部呈弱风化状，河床上口宽度适中；下坝址154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队左岸覆盖层厚2～4m，左岸及河床均有基岩出露，出露基岩岩性为灰色灰岩，表层溶沟、槽较发育,厚1～3m,下部呈弱风化状，河床上口较上坝址窄；三坝址地形地质条件均有相似和不相同之处，且三坝址未见断层构造迹象，边坡稳定，出现的不良地质构造经处理后，均具有建坝的条件。根据三坝址地形地质条件，大坝持力层宜选择在中风化层内，根据初选电站的规模，现场勘测该前池位置的地形地质条件分析，如选择上坝址，进坝公路较中坝址减少120m，根据实测资料推算，可减少坝高5m左右，但增加250m的输水系统，根据上坝址覆盖层勘探情况，坝长增加10m左右，且上坝址左岸地形不利用取水口布置，如输水系统采用隧洞方案，则进口段成洞较困难，经初步估算，采用上坝址方案，将增加投资120万元左右，因此，予以否定。而下坝址虽然减少输水系统约800m，如保持中坝址坝高，则输水系统出口在陡岩上，压力前池等建筑物布置困难，重要的是将减少水头15m左右，如保证水头和压力前池等建筑物布置等，则需增加坝高10m左右，故最大坝高在25m左右，存在坝体方量过大，坝体沉降变形、渗漏、渗流、稳定、淹没补偿等一系列问题的处理难度增加，且增加进坝公路较中坝址900m，施工难度大，工期长及不可予见因素多等一系列困难。通过以上分析，及坝址附近料场分布情况等综合因素，本着技术可行、经济高效的原则，故本次设计推荐中坝址方案。5.2.2输水系统选择根据以上坝址（坝轴线）选择的中坝址方案，以及踏勘初选的厂址位置，据实测资料推算，两地相距4.3km（河道距离），从输水规模和距离来看，该部分的建造，对整个工程的建设至关重要，因此合理选择输水系统的形式和走向，是该工程的关键。根据现场踏勘和地质勘探，该河段河床地形左陡右缓，河谷深切,两岸山高雄厚,地溶形陡峭,具有峡谷地貌特征，左岸坡度在400～750154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队，多为悬崖陡壁，经以上分析，输水系统走右岸方案放弃，走左岸，根据沿线的地质地形条件，也不可能采用全明渠方案，而只能采用全隧洞和顺河岸采用半隧洞结合部分明渠方案。半隧洞方案通过地段冲沟较多，陡岩表面风化严重，工程施工造成临空面较大，对地层稳定不利，部分明渠通过地段均为坍塌堆积体，易造成边坡失稳，处理不易，且半隧洞方案大部分地段均为沿河走向，通过实测资料推算，长度比全水洞方案增加约900m。因此本着经济高效的原则、业主的意见和地质勘探的结论等综合因素，本阶段设计推荐输水系统选择全隧洞方案。5.2.3厂址选择根据四级电站所选定的坝址至岔河口河段的地形地质条件，该工程厂址的选择可以说是唯一的，即新寨河出口与岔河出口汇合处形成的缓坡台地，距岔河上已建成的麻田电站厂房约500m，能充分利用已建成的工程创下的一切便利条件，厂房靠后的压力管线及前池均有基岩出露，地形基本适应该工程规模所拟定的厂区建筑物布置。出露地层主要为冲击堆积体，堆积体为砂壤土及砂卵石夹弧石，厚约5～12m，物质成分较杂乱，均匀性较差，现阶段未发现滑动现象，基岩为三叠系永宁镇组灰色灰岩,无断层构造迹象，岩层产状350°∠19°，厂房基础均可置于基岩层内。5.3工程总体布置根据河流特性、地形、地质等因素，本电站确定采用无调节引水式开发。工程总体布置分为四大部分，即拦河坝枢纽、输水系统、发电站、升压站四大部分。在上游官田电站厂房以下400m处河段建取水枢纽，通过4.592km发电引水隧洞引水至压力前池，通过212.35m压力钢管进入位于新寨河出口与岔河出口汇合处形成的缓坡台地154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队的发电厂房，电站设计水头98.14m(毛水头)。5.4拦河取水枢纽建筑物5.4.1拦河引水坝1、坝型方案比较影响坝型选择的地形、地质、建材等主要因素现分述如下：（1）地形：坝址（坝轴线）河谷地形呈“U”型，右岸为覆盖层，左岸基岩出露，河床为砂卵石层覆盖，现河床宽度约16m，左右岸开挖后的河床宽度等因素不宜采用拱坝之类坝型。同时由于冲沙和取水口等建筑物的布置，选择的坝型只能考虑坝顶溢流。（2）地质：根据地质勘察情况，出露地层三叠系永宁镇组灰色灰岩，表层溶沟、槽较发育,厚1～3m,下部呈弱风化状，右岸覆盖层厚2～4m，左岸基岩出露，河床为砂卵石层覆盖，厚4～6m，坝址地质条件适宜重力坝建设。其他坝型如干砌石坝、堆石面板坝等，因坝高和该引水坝的布置、使用等特点、坝顶溢流、坝体防渗、施工条件和施工控制等因素影响，也不宜采用。（3）建材：坝区料场位于坝上游约100m左岸，可开采储量约2万m3的灰岩，易开采。根据以上坝型的选定条件及综合考虑其它因素，故选择该工程的坝型为浆砌石重力坝。浆砌石重力坝还具有施工较简单，取料方便，便于渡讯，安全可靠等优点，质量也容易控制，但在本坝址上建坝，存在以下几个问题，需进行处理。a、154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队由于隧洞走向选择，进口布置在坝上游，冲沙孔布置在坝左段，隧洞进口与冲沙孔进口有一段距离，汛期冲沙由于水流作用，易对岸坡冲刷危及隧洞进口，需在隧洞进口与冲沙孔之间岸坡和进口底坡进行防护措施处理。b、洪水过坝后，下游水面波动，在坝下一定范围内的水面都不稳定，坝脚及岸坡易被淘刷，需在下游进行防护措施处理，设护坦和岸坡护坡。2、结构及断面布置该工程根据坝址的地形、地质、建材等主要因素选择该工程的坝型为浆砌石重力坝。满足取水要求的引水坝正常高水位796.00m，确定溢流坝段的坝顶高程为796.00m，按P=1%洪水位加0.3m超高计算的非溢流坝顶高程799.00m。（1）溢流坝：布置在引水坝中部，采用无闸门控制自由泄洪，面流消能，堰面曲线采用WES剖面，上游坝坡1：0.1。下游坝坡为WES曲线以反弧段连接，反弧半径R＝13m，清基高程为782.09m，坝顶高程为796.00m，最大溢流坝高13.91m，溢流段总长25m，最大坝底宽21.0m，坝体采用M7.5水泥砂浆砌块石填腹，坝壳的溢流面采用C20砼，厚1.0m，迎水面防渗层及坝基垫层采用C15砼，厚1.0m。无交通要求，故不设闸墩及交通桥。消能方式选择，发生最大洪水时，下游水位升涨快且高，因下游河段坡降陡，不会发生回复底流，不会对基础造成危害，但为削减下泄水流对河床及两岸的冲刷，根据工程地质条件，采用面流消能，并设护坦和岸坡护坡。（2）非溢流坝，坝顶高程799.00m，分左右坝段，坝顶宽3m,左坝段长10m（不含冲沙孔），右坝段长7m，上游起坡高程为796.00m，下游起坡高程均为797.00m，上游坝坡1:0.1，下游坝坡1：0.6，坝基均在两岸边坡上，溢流坝右导流墙均设在非溢流坝段上，导流墙顶高程154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队799.00m，底高程791.29m，坡度1:1m，厚1m，左导流墙为冲砂闸导墙。坝体采用M7.5水泥砂浆砌块石，表面用M10水泥砂浆勾缝，迎水面正常蓄水位以下采用C15砼防渗，厚1m；坝基垫层采用C15砼，厚1m。（3）护坦：为保护溢流坝洪水从溢流坝顶下泄，急流到坝脚的河床不致遭到冲刷，设护坦，护坦长度根据地基情况考虑6m，顶部高程784.09m，厚1.5m。（4）河岸护坡：为保护溢流坝后在下泄水流的岸坡不至遭到冲刷，右岸坡在河床护担段设扭面护坡，顶高791.29m，顶宽1m，用M7.5水泥砂浆砌块石；下游设斜坡式护坡，长8m，顶高789.28m，厚1m，坡度1：0.5，用M7.5水泥砂浆砌块石。左岸为冲砂孔导流墙。3、筑坝材料的规定本工程坝体材料有浆砌石及砼。石料应选用新鲜，质地相对坚硬的岩石，块石形状力求方整。块石单块重不小于50～100kg，砌筑时要上下错缝，放置平稳，相邻块石要卡紧，缝隙用新鲜石块填塞，不准用片石，所有浆砌块石，要满浆满座，砂浆及砼强度等级要达到设计所规定的标号。4、地基处理坝区岸边覆盖层、河床为砂卵石层及岩层溶蚀层清除后，溢流坝、非溢流坝坝体、冲砂闸基础均要求置于岩石中风化层上，斜坡地段应开挖成台阶，宽度、高度不低于1m，坝体两岸及坝基嵌深不低于1m，并按有关坝基施工规程规范处理。5、设计计算（1）溢流坝泄洪能力计算：计算公式：154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队式中：Q--流量（m3/s）ε—侧收缩系数m—流量系数H0—堰上水头（m）B—溢流堰净宽（m）溢流坝泄洪能力成果表表5－1坝顶下泄流量Q（m3/s）堰上水头H0（m）备注0023.50.566.41.0122.11.5187.92.0205.62.2设计洪水位（P=5%）262.62.5294.82.7校核洪水位（P=1%）345.23.0（2）坝体的稳定、应力计算计算方法依据现行《浆砌石坝设计规范》（SL-25-91），并参考《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-1999）。计算程序为《水利水电工程PC-1500程序集》（88版）。设计荷载组合按基本荷载组合和特殊荷载组合情况考虑，稳定计算公式按剪强度公式计算。计算公式：式中：K——抗滑稳定安全系数ΣW——作用于1m坝段上所有垂直力总和154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队ΣP——作用于1m坝段上所有水平力总和f——摩擦系数δy——坝基上下游边缘垂直应力ΣM——所有荷载对于坝底截面形心的力矩总和B——坝底宽度计算结果如下表5－1：抗滑稳定及应力成果表5－2坝段项目单位基本组合情况特殊组合情况成果分析非溢流坝抗滑稳定安全系数1.3131.107各项荷载组合抗滑安全系数均满足规范要求。坝基上下游面正应力基本组合时的值均满足规范要求。坝基上游面垂直正应力kpa87.6525.57坝基下游面垂直正应力kpa92.11106.37溢流坝抗滑稳定安全系数1.2641.066坝基上游面垂直正应力kpa124.5485.41坝基下游面垂直正应力kpa143.42140.8154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队5.4.2取水口设于拦河坝左坝肩上游38.2m处左岸边处，斜向布置，与坝轴线呈55°29′40.2″交角,为控制隧洞水流，进口设闸门启闭塔，方型断面，孔口尺寸B×H=2.6×2.6m，孔口顶部采用椭圆曲线，方程式为,设平板钢闸门控制，底板高程793.40m，塔顶高程799.00m，启闭机平台高程805.60m，用卷杨式启闭机启闭，下接6.6m长，坎高0.8m消力池，首部设拦污栅一道。取水口出流计算,按闸下淹没出流的情况：计算公式：式中：Q--流量（m3/s）ε—侧收缩系数，取0.9φ—流速系数，取0.9H下—下游底板上的水深（m），按隧洞正常水深取1.8mB—总过水净宽（m），2.6mz—上下游水位差（m）表5-3取水口出流成果表出流量Q（m3/s）水位差z（m）备注2.370.022.890.044.110.064.750.085.310.105.810.12154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队6.280.145.4.3冲沙孔采用胸墙式，设于拦河坝左坝肩，右端紧临溢流坝，进口中心线与坝轴线垂直，设1孔，方型断面，孔口尺寸3×3m，底板高程789.00m，比取水口底板高程低4.4m，下接冲砂明渠，分别设工作弧型钢闸门和检修平板钢闸门各一道，工作闸门启闭平台高程797.90m，采用液压摆动式启闭机启闭，检修闸门启闭平台高程799.00m，采用手葫芦单轨小车启闭。冲砂孔出流计算,按闸下自由出流的情况：计算公式：式中：Q--流量（m3/s）M—流量系数，取2.65ε’—水舌垂直收缩系数，取0.628H上—上游水深（m），按闸前最大水深9.7mB—总过水净宽（m），3.0me—闸门开启高度（m）表5-4冲砂闸出流成果表出流量Q（m3/s）闸门开启高度e（m）备注12.20.523.91.035.31.546.22.056.72.566.73.0闸门全开154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队5.5引水建筑物引水建筑物由引水隧洞，压力前池和压力钢管组成。5.5.1引水隧洞根据以上输水系统选择，本工程采用引水隧洞方案，经布置，总长4592m。1、进口段（0＋000～0＋030m）：接取水塔消力池，轴线与取水塔轴线重合，与拦河坝轴线呈55°29′40.2″交角,进口底板高程793.4m，地形坡度25～50°，覆盖层厚0～2m，一般厚1.3m，下伏三叠系永宁镇组灰色灰岩，岩层产状350°∠19°，基础座落于灰岩层内，稳定性较好，进口段围岩类别为Ⅳ类，洞脸为斜向坡，挂洞容易。2、洞身段（0+030～4＋542）：隧洞埋深30～350m，沿线分布地层岩性为灰色灰岩、绿色泥灰岩、紫色砂页岩、泥灰岩、泥页岩夹泥灰岩，未见断层出露,地下水主要为砂页岩岩中的裂隙水及少量灰岩层中的岩溶水，水量不大，成洞较好，部分地段溶蚀裂隙较发育，需作衬砌处理。3、出口段（4＋592）：隧洞埋深25～150m，出口后与压力前池相连，轴线与压力前池轴线重合，出露地层为三叠系永宁镇组灰岩夹泥灰岩。4、隧洞洞线较长，故在在1+478设置1号支洞，长度150m，在3+148设置2号支洞，长246m，进口地形坡度30～40°，逆向坡，埋深最大为260m，基岩为三叠系永宁镇组灰色灰岩，泥灰岩，除少量的坡积层外，基岩大部裸露，具有成洞工程地质条件及水文地质条件。5、水力计算及结构布置该工程设计，隧洞全长4592m，154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队为节约工程造价，采用无压引水隧洞，比降确定为1/1500，电站设计引用流量5.5m3/s，隧洞考虑沿程输水损失，定为6.0m3/s,过水断面设计按照明渠均匀流计算，公式为：式中:Q----设计流量（m3/s）A---过水断面面积（m2）X---过水断面湿周（m）C---谢才系数（m）R---过水断面水力半径（m），R＝A/Xi---渠道坡降糙率系数取n=0.017，计算得该引水隧洞的过水断面B×h=2.6×1.8m，断面型式采用城门洞型，直墙段高为2.0m，半圆半径r=1.62m，圆拱中心角为120°，根据隧洞沿线地勘情况及进出口挂洞情况，本阶段设计隧洞进口0+000～0+030段、出口4＋542～4＋592段考虑衬砌，总长80m，采用C15砼衬砌，厚度为0.3m，其余洞身段不作衬砌，仅直墙段和底板采用C10砼防渗，厚0.10m，出口作洞脸，另外在施工开挖如遇不良地质地段，再视情况处理。5.5.2压力前池压力前池布置在引水隧洞末端，前池纵轴线与隧洞出口轴线重合，进口用10m长的护散段为与隧洞相连，前池正常高水位792.14m，最低水位790.34m，前池总长30m（含扩散段10m），池宽4.6m，池深6m，容积575m3。底板高程787.04m，池顶高程793.04m。前室纵轴线与前池、压力管线重合，采用塔式进口，进口前沿高程787.54m，喇叭型进口，断面尺寸2.08×1.69m，前设拦污栅及工作平板钢闸门各一道，喇叭口后为方变园与压力钢管连接。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队前池采用溢流侧堰方案，设于前池右端，溢流前沿长度10m，堰顶高程792.24m，末端与泄水明渠连接。泄水明渠末端为悬岩边缘，泄水随陡岩而下。进水塔顶高程793.04m，启闭平台高程796.04m，工作闸门采用卷扬式启闭机启闭。前池末端设DN500冲砂钢管和闸阀，排至悬岩边缘。由于前池段位于山脊台地，均为岩石出露，根据引水隧洞按比降推算出来的末端高程，前池均置于原地面线以下，为避免大面积的石方开挖，前池侧墙、底板均采用钢筋砼整体结构,底板厚0.5m，侧墙高5.0m，顶宽0.3m，底宽0.5m，侧墙填土及底板基础均设排水设施。前池及压力钢管进口墩墙、泄水堰等建筑物均置于基岩上，不存在稳定问题,其稳定和强度主要是侧墙，侧墙最不利荷载组合是：1、前池无水，侧墙承受墙外填土压力及地下水压力。2、前池运行达到最高水位，侧墙承受墙内水压力。侧墙及底板为整体结构，稳定与强度计算采用悬臂式钢筋砼挡墙的计算方法，侧墙按受弯构件计算，并验算裂缝开展宽度。底板承受地基反力、地下水浮托力、前池水重、板自重等，按弹性地基板计算。前池各强度配筋和分布在下阶段施工图设计再计算确定。5.5.3压力管道5.5.3.1布置压力管道位置系综合考虑压力前池、厂房等工程条件而确定，管道进口中心高程788.19m，机组安装高程696.10m，高差92.09m。管线位于厂房后边坡，自然坡度12～470，沿线基岩大部出露,154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队覆盖层厚1～5m，管线的支墩和镇墩均可座落于基岩层内，基岩地层为三叠系永宁镇组灰色灰岩，泥灰岩,镇、支墩基础应座落于基岩层内,稳定性较好。局部地段经一定的工程措施处理后,具修建压力管线的工程地质及水文地质条件。压力管道采用钢管露天敷设，三台机组联合供水型式。进水口弯管设镇墩与前室进水塔相接，末端为避免因开挖削坡过大而造成厂房后形成的高边坡和少占河床行洪断面，故采用卜形岔管进水，至各水轮发电机组。根据地形地质情况，管线纵断面分三段，第一段751.62m高程以上至进口弯管与水平线夹角470，管轴线长52.61m；第二段高程740.56～751.62m，与水平线的夹角120，长51.37m；第三段693.63～740.56m，与水平线的夹角260，长108.37m；根据地形布置，共设置镇墩4个，支墩29个，支墩宽度1.5，间距为6m，镇、支墩均用C15砼，镇墩内布置一定数量的温度钢筋和锚筋，叉管部分埋入副厂房底部，管道一侧设检修便道，为将坡水引入厂房外排水沟，两侧设置纵向排水沟，踏步宽度为1.2m，排水沟尺寸为0.3×0.3m，压力钢管主管总长212.35m，支管总长42.75m。5.5.3.2管径选择按经验公式：式中：D--------管直径（m）Qmax------最大设计流量（m3/s）154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队H--------毛水头（m）电站毛水头98.14m，设计引用流量5.5m3/s，经计算，得D=1.36m，由于公式中的K值与材料、电价等有关，最优经济管径，应以管径为变量，年费用最小为目标函数，建立数学模型确定，本工程因管线相对较短，经初步分析计算，管径选择各取值对年费用的变化幅度不是很大，按照标板宽度4m制作，管径接近1.3m，综合考虑各种因素，故主管内径确定为1.3m，管内流速4.14m/s，在规范要求的露天式钢管经济流速4～6m/s范围内，是比较经济合理的。其他1600kw机组支管内径0.8m，800kw机组支管内径0.5m。5.5.3.3水力计算（1）钢管沿程水头损失计算：式中：A－钢管过水断面面积（m2）L－钢管长度（m）C－谢才系数Q－发电引用流量（m3/s）n－糙率，取0.012154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队R－水力半径（m）r－钢管内半径（m）（2）钢管局部水头损失计算：式中：ξ－局部水头损失系数v－发电流量下的钢管流速（m3/s）计算成果见表5-5引用流量Qm3/s管径Dm流速vm/s沿程水损hfm局部水损hwm总水头损失hwom5.51.34.142.162.734.895.5.3.4压力钢管结构计算一、水锤压力计算电站毛水头98.14m，压力钢管主管总长212.35m，调速器关闭时间TS按3s计，按公式tr＝2L/α计算压力钢管内发生间接水锤，水锤压力的形式属于第Ⅰ相间接水锤，按近似计算公式计算得各断面压力钢管最大设计水头见表5－6：表5-6压力钢管各断面最大设计水头成果表项目L（m）H(m)△H=Z1H(m)H设(m)154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队1#镇墩2.2974.551.325.872#镇墩52.6140.5211.7452.263#镇墩103.9851.5814.9466.52末端（4#镇墩）212.3598.5128.53127.04二、管壁厚度初选计算公式：式中：δ------管壁厚度（mm）H设------最大设计水头(m)D-------钢管内径（m）[σ]-----钢材允许应力（kg/cm2），钢材采用Q235C，降低25％后的允许应力为：1099kg/cm2-------焊缝的坚固系数，取=0.9考虑经济合理，在3#～4#镇墩之间分两段计算，经计算各段管壁厚度确定见表5-7。表5-7管壁厚度确定表水平桩号（m）管0+000～36＋0.88管36＋0.88～87＋0.23管87＋0.23～132＋0.22管132＋0.02～184＋0.81叉管、支管管轴高程（m）788.24～751.62751.62～740.56740.56～716.13716.13～693.63693.63厚度（mm）88101212长度（m）52.6151.3749.8358.54总长42.75三、钢管稳定性校核表5-8钢管稳定性校核表154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队段数管壁厚度δ（mm）钢管内径D0（mm）δ/D备注0＋000～87＋0.23813001/162.5＜1/130不满足要求87＋0.23～132＋0.221013001/130=1/130基本满足要求132＋0.02～184＋0.811213001/108.3＞1/130满足要求叉管1128001/66.7＞1/130满足要求叉管2125001/41.7＞1/130满足要求根据以上按强度计算确定的管壁厚度的及钢管稳定性校核,除132＋0.02～184＋0.81管段、叉管、支管所选管壁厚满足钢管稳定要求外，其0＋000～87＋0.23管段主管均不满足钢管稳定要求，87＋0.23～132＋0.22管段基本满足要求，但该管段壁厚是考虑2mm厚锈蚀裕量，按计算厚度也不满足钢管稳定要求。按确定的主管管径，靠自身管壁厚度维持钢管稳定要求的最小壁厚为12mm，如主管全部采用壁厚12mm，经核算，主管重量增加16.7t，经计算比较，0＋000～87＋0.23、87＋0.23～132＋0.22管段采用加劲环。四、压力钢管稳定和强度复核管段稳定和强度复核采用的公式、计算工况和荷载组合按《水电站压力钢管设计规范》SL281-2003选用。（一）管132＋0.02～184＋0.81m段该段采用无加劲环的鞍型支承，间距6m，计算成果如下：1、管壁厚度计算　　　　　（1）按内水压力初步计算154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队参数计算结果钢管内径跨中总水头钢材屈服强度钢材材质强度水头焊缝壁厚mmkpa　折算系数乘数系数mm1.3127.04103400Q2350.4410.99工程计算取值9工程采用壁厚12　　　　稳定要求管壁厚度12mm　　　（2）不设加劲环，外压稳定计算　　钢材弹模壁厚内径临界压力抗外压稳定是否满足kpammm　安全系数稳定要求2.06E+08121.300324.0492满足2、钢管受力分析参数输入区水容重钢材容重平均直径壁厚管线与水平夹角加劲环间距含附件材料重量系数伸缩节水头9.8178.51.3120.0122601.169.0轴力计算每米水重每米钢重水、管法向分力镇墩间钢管总跨数钢管自重轴线分力填料摩擦系数支墩摩擦系数13.024.2320.00017-3.7100.30.1伸缩节内水压力填料摩擦力支墩钢管摩阻填料长度总轴向力套管径差39.12118.250.14-153.66取两倍的壁厚3、管壁应力分析（1）跨中断面(计算点θ度管壁外缘应力最大）154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队a、环向应力σθ168129b、轴应力σx1-3106.7σxσx10.000-3107两端固结M0.000c、强度校核σ69734允许应力116325满足条件4、稳定及强度复核成果汇总基本资料计算水头（m）流量（m3/s）管径(m)管壁厚(mm)钢材材料127.045.51.312Q235跨数加劲环间距(m)管线水平夹角屈服强度17260235000支承方式鞍型支承应力计算断面最大应力允许应力是否满足跨中69734116325满足条件（二）管87＋0.23～132＋0.22m段该段采用加劲环的鞍型支承，间距6m；加劲环间距3m，计算成果如下：1、管壁厚度计算　　　　　a、按内水压力初步计算参数计算结果钢管内径跨中总水头钢材屈服强度钢材材质强度水头焊缝壁厚mmkpa　折算系数乘数系数mm1.394.6699000Q2350.4410.98工程计算取值8工程采用壁厚10　　　　稳定要求管壁厚度12mmb、不设加劲环，外压稳定计算　　钢材弹模壁厚内径临界压力抗外压稳定是否满足kpammm　安全系数稳定要求2.06E+08101.30187.52不满足c、设加劲环，外压稳定计算参数计算结果钢管平均半径钢材弹模壁厚加劲环间距泊松比临界波数临界压力0.662.06E+080.0130.341237154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队计算过程是否满足2倍大气压值是否1+n2*l2/3.142/r2δ/rn2-1　　重新计算35.010.01515满足条件否2、钢管受力分析参数输入区水容重钢材容重平均直径壁厚管线与水平夹角加劲环间距含附件材料重量系数伸缩节水头9.8178.51.310.012631.169轴力计算每米水重每米钢重水、管法向分力镇墩间钢管总跨数钢管自重轴线分力填料摩擦系数支墩摩擦系数13.0213.52744.6191775.750.30.1伸缩节内水压力填料摩擦力支墩钢管摩阻填料长度总轴向力套管径差39.119117.89471.3900.14-304.2取两倍的壁厚3、管壁应力分析（1）跨中断面(计算点θ度管壁外缘应力最大）a、环向应力σθ160824　b、轴应力σx1-7391σxσx1-414-7804两端固结M6　c、强度校核σ65078　允许应力111375满足条件　（2）加劲环及其旁管壁a、加劲环截面尺寸154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队肋高肋宽上翼板宽上翼板厚管壁等效翼缘环重心至内壁环重心至钢管中心距离0.150.010.150.010.0630.075加劲环截面积有效截面积截面惯性矩βB1b0.730.00310.00241.66E-041.2500.8630.029　单支面积0.004双支面积0.006　　b、应力验算M1N1βσθ2σx1σx2σx31.26440.200.6928932-7391-82876042钢管内壁应力58948钢管外壁应力101857最大应力值101857　允许应力111375是否满足条件满足条件　　　4、抗外压稳定分析（1）管壁抗外压稳定分析临界压力1237是否满足满足条件（2）加劲环抗外压稳定分析p18.97E+04是否满足p2274.809满足条件5、稳定及强度复核成果汇总基本资料计算水头（m）流量（m3/s）管径(m)管壁厚(mm)钢材材料94.665.51.310Q235154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队跨数加劲环间距(m)管线水平夹角屈服强度173260225000环尺寸项目型式肋高(m)肋宽(m)上翼板宽(m)上翼板厚(m)加劲环倒T型0.150.010.150.01支承方式鞍型支承应力计算断面最大应力允许应力是否满足跨中65078111375满足条件加劲环及旁管壁101857111375满足条件抗外压稳定项目临界应力安全系数是否满足管壁1236.912满足条件加劲环274.812满足条件（三）管0+000～36＋0.88、36＋0.88～87＋0.23m段1、管壁厚度计算　　　　a、按内水压力初步计算参数计算结果钢管内径跨中总水头钢材屈服强度钢材材质强度水头焊缝壁厚mmkpa　折算系数乘数系数mm1.366.5299000Q2350.4410.95工程计算取值5工程采用壁厚8　　　　稳定要求管壁厚度12mmb、不设加劲环，外压稳定计算钢材弹模壁厚内径临界压力抗外压稳定是否满足kpammm　安全系数稳定要求2.06E+0881.3096.02不满足c、设加劲环，外压稳定计算参数计算结果钢管平均半径钢材弹模壁厚加劲环间距泊松比临界波数临界压力0.652.06E+080.00830.34684154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队计算过程是否满足2倍大气压值是否1+n2*l2/3.142/r2δ/rn2-1　　重新计算35.110.01215满足条件否2、钢管受力分析参数输入区水容重钢材容重平均直径壁厚管线与水平夹角加劲环间距含附件材料重量系数伸缩节水头9.8178.51.310.0081231.154轴力计算每米水重每米钢重水、管法向分力镇墩间钢管总跨数钢管自重轴线分力填料摩擦系数支墩摩擦系数13.0212.82146.488812.900.30.1伸缩节内水压力填料摩擦力支墩钢管摩阻填料长度总轴向力套管径差30.61591.98532.5420.14-168.0取两倍的壁厚3、管壁应力分析（1）跨中断面(计算点θ度管壁外缘应力最大）a、环向应力σθ153347　b、轴应力σx1-5112σxσx1-541-5653两端固结M6　c、强度校核σ56386　允许应力111375满足条件　（2）加劲环及其旁管壁a、加劲环截面尺寸肋高肋宽上翼板宽上翼板厚管壁等效翼缘环重心至内壁154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队环重心至钢管中心距离0.150.010.150.010.0560.075加劲环截面积有效截面积截面惯性矩βB1b0.730.00310.00241.66E-041.2500.8620.029　单支面积0.004双支面积0.005　　b、应力验算M1N1βσθ2σx1σx2σx30.77827.670.7520084-5112-108173025钢管内壁应力59393钢管外壁应力90939最大应力值90939　允许应力111375是否满足条件满足条件　　　4、抗外压稳定分析（1）管壁抗外压稳定分析临界压力684是否满足满足条件（2）加劲环抗外压稳定分析p18.97E+04是否满足p2275.23满足条件5、稳定及强度复核成果汇总基本资料计算水头（m）流量（m3/s）管径(m)管壁厚(mm)钢材材料154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队66.525.51.38Q235跨数加劲环间距(m)管线水平夹角屈服强度83120225000环尺寸项目型式肋高(m)肋宽(m)上翼板宽(m)上翼板厚(m)加劲环倒T型0.150.010.150.01支承方式鞍型支承应力计算断面最大应力允许应力是否满足跨中56386111375满足条件加劲环及旁管壁90939111375满足条件抗外压稳定项目临界应力安全系数是否满足管壁684.382满足条件加劲环275.232满足条件经以上满足强度要求确定的管壁而不满足稳定要求的管段，经采用加径环的方式进行的稳定和强度复核计算成果，经核算，压力主管总重比全管段直接采用12mm减少10t，方案合理可行。5.5.3.5镇、支墩1、布置主管采用鞍型支墩，间距6m，各转角处均设镇墩，各镇墩之间镇墩下端各设伸缩节，镇墩和支墩均采用C15砼砌筑，根据地形布置，共设置镇墩4个，支墩29个。2、稳定与地基应力计算计算镇、支墩的抗滑与抗倾覆稳定，考虑基本荷载组合，抗滑安全系数Kc计算公式如下：式中：154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队Kc―――抗滑安全系数，＞3f’―――镇墩与地基间摩擦系数，取0.45c―――粘聚力，c＝0.1～0.15MpaA―――镇墩基础底面面积ΣX―――作用力在平行于地基开挖面方向上的分力之和ΣY―――作用力在垂直于地基开挖面方向上的分力之和G―――镇墩重量通过要求的Kc值，计算镇墩的必须重量：根据镇墩重量初拟墩体的轮廓尺寸，并进行地基应力校核。镇墩几何尺寸的确定应满足不超过地基允许承载力、不出现拉应力以及锚固管体的要求。镇墩的地基应力σr：式中：σr―――地基允许承载力，取σr＝0.7σse―――垂直于基础面的合力对基础面中心的偏心距ω―――镇墩基础面积L―――镇墩沿轴向的基础长度154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队经计算，成果见表5－9：表5-9镇墩地基应力表镇墩编号工况温升温降上游缘应力（KN/m2）下游缘应力（KN/m2）上游缘应力（KN/m2）下游缘应力（KN/m2）1#282.3216.3282.9207.12#253.6151.4251.561.63#74.3428.1444.757.74#486.5130.0424.571.65.6厂区建筑物5.6.1发电厂房布置方案厂房区位于新寨河出口与岔河出口汇入的的冲击堆积体上，堆积体为砂壤土及砂卵石夹弧石，厚约5～12m，物质成分较杂乱，均匀性较差，现阶段未发现滑动现象。基岩三叠系永宁镇组(T1yn)灰色灰岩,无断层构造迹象，岩层产状350°∠19°，厂房基础均可置于基岩层内，稳定性较好。由于受地形地质限制，发电厂的布置为河岸地面式，在选定厂址处，为避免因开挖削坡过大而造成厂房后形成的高边坡和少占河床行洪断面，故采用卜形岔管进水，主厂房与压力管轴线平行，左侧靠岔河河岸，副厂房布置在主厂房背后，呈“二”字形。厂房布置主要原则为：“满足机电设备的布置和要求，满足运行管理安全，经济舒适且有利于施工的前提下，尽量优化水工结构。一、主厂房根据选定的HLD46-WJ-60和HHL110-WJ-60A154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队型混流式水轮发电机卧式机组，主厂房不分层，主厂房由主机间、安装场等组成。主厂房屋顶，吊车梁柱为钢筋混凝土结构，结构计算按一般钢筋混凝土板梁柱计算。其余部分外墙为砖结构。1、机组中心距确定机组沿主厂房纵向布置，由机组长度、机组之间人行通道2m、机组辅助设备管路等综合考虑确定，即1#至2#机机组的中心距为9.0m，2#至3#机机组的中心距为8.8m。2、安装间的长度确定电站设置1个安装场，在厂房右端，主要考虑可满足货车运输设备到站后的行车起吊要求，平时能满足发电定子、转子、发电机轴承、水轮机转轮等安装检修需要确定安装间的长度为4.2m，宽与主厂房。由机组中心距、安装间的长度和靠墙的距离，最后厂房确定得主厂房的长度，即主厂房的长度为30.15m。3、厂房宽度的确定经对混流式水轮机、发电机最大外形尺寸等比较，由水轮机的外形尺寸、机旁屏的布置、并考虑人行通道等确定厂房宽度为11.75m，行车跨度为10.0m。4、主厂房高度的确定主厂房高度主要由汽车运设备到安装间时的起吊高度来定确定，主厂房总高度为9.82m，行车轨道顶高程为702.60m，则主厂房顶高程为705.22m5、主厂房布置主厂房总长度为30.15m，总宽度为11.75m。主厂房不分层，水轮机、发电机安装在同一高程。水轮发电机组的安装高程为696.10m，地坪高程为695.40m154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队。主厂房内布置三台水轮发电机组，机组轴线与进水钢管中心线垂直，1#至2#机机组的中心距为9.0m，2#至3#机机组的中心距为8.8m。安装场布置在主厂房右端，靠1#机组水轮机的尾水管中心线距左边内边墙为2.62m，3#机组的发电机右端距内边墙为4.35m，机旁屏靠主厂房后面（副厂房侧）的墙布置，距墙、柱的最小距离不小于0.8m。根据机组、机旁屏、中控室、6.3高压开关柜室等的布置和连接需要，主厂房内布置电缆沟。二、副厂房副厂房共两层，布置在主厂房背后，平面尺寸20.15×5.25m（长×宽）。底层地坪高程为695.40m，设空压机室、厂变室和励磁变室和布置电缆。第二层地坪高程为698.55m，布置中控室、6KV开关柜室及资料交接班室。三、尾水平台尾水平台紧靠主厂房布置下游侧，宽2.60m，设平板钢闸门一道，三台机组共用。采用手葫芦单轨小车起吊，操作平台高程697.63m。四、结构布置根据地勘情况，整个厂房坐落在右岸开挖的新鲜基岩面上，地基承载力高，基础所在地无不良地质构造。主副厂房发电机层以下墙体、基础底板、发电机基础，尾水管结构等均为C15砼。主厂房为现浇C20钢筋砼排架结构，柱距5.0m，吊车梁为C30钢筋砼。副厂房为C20现浇钢筋砼框架结构（两层），柱距5.0m。5.6.2升压站布置35KV升压站的电气设备布置按常规中型布置，在靠主、副厂房的左侧，与岔河平行，平面尺寸为28.50m×15.00m，地面高程700m，站内布置1台主变压器，两台真空断路器及相应的电气设备，35Kv出线1回。为了减少3#机的低压母线长度，2#主变靠3#机的的进水支上布置。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队5.6.3厂区总平面厂区总平面除布置发电厂房、升压站等建筑物外，还布置电站办公、职工值班休息室450m2，布置在700.00m高程及以上。由于厂区校核洪水位697.13m，为防止洪水对厂区的冲刷，沿河岸线设防洪堤保护。厂房大门前布置回车场，主、副厂房周围均设排水沟。厂房对外交通采用公路，目前已经有公路到达晴隆县麻田电站，需顺岔河新建0.5km的公路连接，便到达厂区。对施工期到大坝、隧洞和压力前池的公路和便道，由官田电站的进厂公路新建0.4km到大坝，并对到官田电站的部分路面进行改造。6水力机械6.1水轮机及其附属设备6.1.1方案比较及机组选型一、电站基本参数：电站设计净水头93.25m装机容量4000kw多年平均发电量1509万KW.h年利用小时数3772h保证出力486kw二、气象资料（电站）多年平均气温13.7℃极端最高气温33.4℃极端最低气温-6.9℃154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队历年平均风速2.6m/s6.1.2水轮机组选型一、机型选择根据电站的水头和装机容量，结合目前国内中、小型机组厂家的生产情况，本站适合选用混流式水轮机。由于我国现行的混流式水轮机系列标准中，转轮直径小于1.0m的水轮机均为卧式。因此本站选用卧轴混流式水轮机。二、台数选择按照电站装机规模，属小（2）型水电站，机组台数不宜过多，但不能低于2台。根据水能计算和电站装机规模比较，选用2台1600KW和1台800KW的水轮发电机组。三、水轮机选择新寨河四级水电站设计水头94m，装机2×1600KW+1×800KW。根据国内中小机组厂家的生产情况，适合本站的设计水头的水轮机为水斗式，初步优选出可供选用的转轮有HL180/A194、HLD46、HLA253、HLA548、HL110、HL120转轮进行比较。它们的参数见表6—1。1、1600KW水轮发电机组：从表6—1可以看出，HL180/A194的模型转轮单位转速比其它高、最优和限制工况点的单位流量均比其它大，但其气蚀系数也大，经对几种水轮机转轮直径的计算，HL180/A194、HLD46、HLA253机型选用的标准转轮直径都相同。从几种水轮机的转轮运转综合特性曲线看，在水头变幅范围内，转轮运行于高效区，处于最优工况区。但HLD46机组过流量比较大，且该转轮气蚀系数小，可减少厂房开挖，节省土建投资。考虑丰水季节1600KW水轮发电机组能超发，故1600KW机组选用HLD46转轮，选定的水轮发电机组主要参数如下：154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队1、2#水轮机型号：HLD46-WJ-60设计水头：94m设计流量：2.21m3/s额定出力：1744kw额定转速：1000r/min飞逸转速：1980r/mi额定点效率：92.16%最高效率：92.8%气蚀系数：0.04安装高程：696.10m表6-1几种水轮机组数主要参比较表机组容量（Kw）1600800一、电站基本参数代号单位HL180/A194HL180/D06AA253HLD46HL110HL120HLA5481最大水头Hmax95959595919595952设计水头HSJ94949494859494943最小水头Hmin90909090829090904电站最低尾水位m694694694694694694694二、模型转轮参数　　　　　　　　　1模型转轮直径D/10.40.40.50.40.50.40.40.42最优工况单位转速n/170.069.063.067.561.562.568.070.03最优工况单位流量Q/10.650.690.660.550.310.320.330.654最优工况模型机效率η/m92.691.592.091.690.490.492.692.65最优工况比转速n/s1701721531501021051181706模型机汽蚀系数δ0.060.050.050.040.050.050.070.067限制工况单位流量Q/10.750.830.810.640.380.380.440.758限制工况模型机效率η/m90.587.988.689.486.888.488.290.59限制工况比转速n/s18018516716011011313218010限制模型机汽蚀系数δ0.080.050.050.050.060.060.070.0811单位飞逸转速n/1s1281291151229310011212812水力推力系数k0.260.260.320.240.080.130.130.26三、确定水轮机的直径　　　　　　　　　1计算转轮直径D10.550.530.540.600.560.560.540.55154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队2选用的标准转轮直径D20.600.600.600.600.600.600.600.60四、原型水轮机最优效率ηT93.492.292.492.390.691.293.293.4五、选用的同步转速　1000100210001000750100010001000六、D1对n检查　　　　　　　　　1最大水头时的单位转速r/min61.561.661.561.561.561.561.52最小水头时的单位转速r/min63.163.263.163.163.163.163.1七、飞逸转速的计算值r/min2078209118751989147015121633八、核算水轮机的出力　　　　　　　　1设计水头下单位转速r/min61.962.061.961.961.961.961.92限制工况下的流量m3/s2.602.902.812.231.31.331.333限制工况下的发电机出力Kw2062223121811747867100910274最优工况的流量m3/s2.272.412.291.911.21.091.125最优工况的发电机出力Kw1797188317921497869840865九、吸出高度的计算HS0.202.461.413.36-0.292.461.71-1.3选配1、2#发电机型号：SFW1600-6/1430额定功率：1600kw额定电压：6300v额定电流：183.3A额定转速：1000r/min额定功率因数：0.8(滞后)2、800KW水轮发电机组：从表6—1可以看出，HLA548的模型转轮单位转速、效率、最优和限制工况点的单位流量均比HL110和HL120大，但气蚀系数也大，经对三种水轮机转轮直径的计算，800KW机组选用的标准转轮直径都相同。从几种水轮机的转轮运转综合特性曲线看，在水头变幅范围内，转轮运行于高效区，处于最优工况区。虽然HL110机组过流量比较小和效率差一些，但且该转轮气蚀系数小，可减少厂房开挖，节省土建投资。考虑枯水季节主要是800KW154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队水轮发电机组的运行期，吸出高度要求高，故本站800KW机组，选用HL110转轮，选定的水轮发电机组主要参数如下：3#水轮机型号：HL110-WJ-60A设计水头：94m设计流量：1.08m3/s额定出力：869kw额定转速：1000r/min飞逸转速：1470r/mi额定点效率：90.6%最高效率：91.5%气蚀系数：0.045安装高程：696.10m选配3#发电机型号：SFW800-6/1180额定功率：800kw额定电压：400v额定电流：1445A额定转速：1000r/min额定功率因数：0.8(滞后)6.1.3水轮机附属设备选择一、主阀新寨河四级电站机组供水方式为联合供水，供水由压力前池经压力本站采用3台水轮机共用1条引水压力钢管的联合引水方式。在每台水轮机前设置电动闸阀，当机组事故过速时，快速关闭导叶，防止机组飞逸。当一台机组检修时关闭闸阀，不影响另一台机组的正常运行。选用两台Z941H-16-φ800和一台Z941H-16-φ500型电动闸阀。二、调速器154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队依照选定的机组参数和厂家配套情况，结合工作容量计算和自动化要求，选用YWT—600型调速器三台，自身具有保护等功能，能与后台监控实现RS485通信。三、机组调节保证计算本站采用三台机共用1条引水压力钢管的联合引水方式。主管长169m，内径1.4m；最远一台机组支管长15.0m，内径由1.4m渐变为0.8和0.5m。设计流量按5.7m3/s计算，∑LiVi=953m2/s。机组额定转速1000r/min，飞逸转速2033r/min，机组转动惯量GD2=2.5ｔ.m2和1.2ｔ.m2。本电站属引水式电站，机组惯性时间常数Ta一般不大于5-6秒，水轮机组调节保证按调速器一段式进行调保计算，接力器关闭时间为5s。经计算调保计算成果表见6-2，转速上升值最大为βmax=37.5%，蜗壳压力上升值最大为1600kw机组，ξmax=21.8%。表6-2调保计算成果表Ts(s)(%)△Hc(m)βmax(%)50.23721.818.9837.5根据调节保证计算的标准，水轮机组甩去全负荷时，蜗壳允许的最大压力升高值应小于50%～70%，尾水管进口允许的最大真空度为8米水柱，转速升高允许值应小于50～55%。从以上计算可看出Ts一段式关闭时间5s，能满足调节保证计算。6.2厂房辅助系统6.2.1主厂房起重设备选定154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队根据电站所选定的机组资料，机组最重部件是发电机转子，重量为6.8t。为了满足机组安装检修、设备装卸的需要，选用一台10t的手动单梁起重机。结合主厂房布置，跨度取10m，最大起吊高度为6.0m。6.2.2油、水、气及水力监测系统一、油系统本站所用卧式机组油系统简单，透平油主要供机组轴承润滑、调速器液压操作用。本站装机规模小，电站距普安县城仅有32km，且普安县城110Kv变电站的绝缘油系统设施完备。为简化电站设施和投资，绝缘油处理和油分析化验设备在县城110Kv变电站有偿进行，故本站只设简单的透平油储存、处理系统。本站最大1台机组用油量为0.6m3，选用200L油桶4只，作为储油及处理中转设备。简单透平油处理系统仅选择LY-50压力滤油机、KCB-18.3移动油泵、DX-1.0滤纸烘箱和移动式油箱。二、水系统1、技术供水电站供水对象是机组轴承冷却器及站内少量生活用水。根据机组厂家资料，一台机组冷却用水量30t/h。加上其它用水，全站总技术供水量按100t/h计。本站发电水头95.0m，根据电站水头和规模，水系统中技术供水及生活供水采用自流减压供水，取水口设在各台机组的进水主阀前，减压阀的进水压力为1.0MPa，减压后的水压调整为0.30MPa，三个滤水器互为备用，技术供水总管选用DN100钢管道，全厂用一根供水总管连接各机组互为备用。冷却水经DSL—50型自动滤水器滤清后汇总到技术供水干管，由J145X—154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队10型电动遥控阀分配至各机组轴承冷却器，冷却后的冷却水直接排入下游尾水渠。2、消防供水本站发电机和主变压器的容量达不到设置水喷雾灭火系统的标准，故机电设备不设消防供水系统。为了防消电站设备及建筑物火灾，在厂内主机间的3个机组段设2个消防箱和厂房外共设1个消火栓，取于技术供水的水源减压阀前。3、厂内排水本站排水的主要任务是排除水轮机运行时端盖、闸阀等处的漏水和厂内渗水，根据已运行的混流式电站漏水情况和设计经验，采用厂内排水沟集中自流进入集水井，集水井设两台SLS100-125A排水泵，集中排往下游尾水渠。本站主厂房地面高程为695.40m，小于设计洪水位，且厂区行洪时间短，可不在洪水期间安排检修，对排水沟不能排的尾水室的少量集水，可临时采用潜水泵进行排水，故不设置专门的检修排水。三、气系统对机组制动、检修、清扫用气，全站共设一套低压气系统。即设一台低压空压机，储气罐为2m3的一个。本站调速器油压装置采用自动补气装置的调速器，初次使用时采用低空压机进行充气，故不设高压气系统。四、水力监测系统为了掌握电站运行情况，使机组经济、安全运行，结合电站监控系统的要求，本站设置下列监测项目：154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队1、前池水位；2、栏污栅后水位；3、进水阀前压力；4、蜗壳进口压力；5、尾水管进口真空；6、尾水渠水位。6.2.3机修设备本站装机规模较小，但地处偏僻山区。按照小水电站的运行经验，本着一般安装维护检修不出站，特殊和复杂的修理工作则送站外专业机械厂家处理的原则，机修车间设备配置见表6-3。表6-3机修车间设备配置1台钻Z4016maxφ16mm台11.2kw2砂轮机S3ST—150台10.3kw3电焊机BX1台120kw4气焊工具套15钳工工具套16台钻Z4016maxφ16mm台11.2kw7螺旋千斤顶LG—5台38钳工台个26.3电站采暖通风电站所在地气候温和，四季分明，多年平均气温13.7℃，极端最高气温33.4℃，极端最低气温-6.9℃，平均相对湿度80%，多年平均风速2.6m/s。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队本站为地面式厂房，根据电站主副厂房布置形式和该地区气象情况，主副厂房采用自然通风方式，通过窗口调节空气的换气量；发电机热风由专门的风道排出厂外。中控室的温度控制，采用1台柜式空调机；主机间在冬季可利用发电机的热风取暖，其余有采暖要求的房间可设置移动式取暖器。6.4水力机械主要设备布置主机室内布置3台卧式水轮发电机组，机组安装高程696.10m，地面高程695.40m。根据机组安装及检修抽发电机转子的需要，机组间距1#至2#机机组的中心距为9.0m，2#至3#机机组的中心距为8.8m，主机室长度30.15m，宽9.7m。在每台水轮机组前进水管段各布置1台电动闸阀，在水轮机上游侧布置有调速器、励磁屏、机旁屏等设备，水轮机下游侧则为主要通道。技术供水滤水器则布置在闸阀室内。厂内起重机安装在主内，根据机组最大件发电机定子的吊装要求，轨顶高程702.60m。安装间布置在主机室的右端，高程695.40m，长度为4.2m，宽与主厂房。技术供水的滤水设备布置在上游侧闸阀室内。主厂房和闸阀室内设排水沟自流进入集水井，集水井上面布置两台SLS100-125A排水泵，集中排往下游尾水渠。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队7电气工程7.1电站与电力系统的连接本站总容量为4000kw，在电力系统中承担基荷。普安县新寨河四级水电站位于普安县高棉乡杨棉花村，距高棉乡8公里。根据本站所处的地理位置，距电力系统最近的变电所是江西坡35kV变电站线路长16Km，该变电站是普安县中东部电网中的骨干变电站和负荷中心。根据本区域水能规划和电力系统规划，普安县新寨河四级水电站属于电力系统末端，近区已经有县电网的10KV网络系统供电，故不考虑近区供电的问题。新寨河四级水电站仅考虑以一回35kV路线从江西坡变电站联网进入电力系统。7.2电气主接线154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队本站装机3台，电站主变可拟定为1台和2台，现拟定三个主接线方案进行比较：方案一：三台发电机组共用一台变压器，发电机侧采用扩大单元接线，35kV侧为变压器—线路组接线。其优点是设备少，占地小，投资省，但运行费用相对较高，主变检修或事故时需全站停机。方案二：一台发电机组采用发电机－变压器组单元接线，另两台发电机组共用一台变压器，其发电机侧采用扩大单元接线，35kV侧采用单母线接线。其缺点是多1回主变间隔、35Kv多两台断路器，以及相应高压设备，占地面积相应增大，但可节省一台发电机6kV侧配电柜，与方案一相比，总体投资高，但可提高了电站电能外输的可靠性。方案三：两台1600KW发电机组共用一台变压器，其发电机侧采用扩大单元接线，另一台800KW发电机组采用发电机－变压器组单元接线，35kV侧采用单母线接线。如2#变高压侧采用高压侧选用隔离负荷开关加跌落式熔断器代替断路器，与方案一比多两台断路器、一台主变间隔及相应高压设备；与方案二比少一台断路器，但800KW发电机组可选用低压机组，并可在400/230V母线上引接厂用电源，可减少一台厂用变压器；与方案一相比总体投资相差差不大，但可提高了电站电能外输的可靠性。根据已建类似电站的成功经验和业主的要求，推荐本站采用方案三。本站厂用电源取自本站2#变的低压侧，即3#机端400/230V母线上，故不需要统计厂用电负荷和考虑厂用变容量。坝区及引水系统闸门的操作启闭机较小，均采用手动操作机构，故不设坝区供电系统。7.3主要电气设备选择154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队7.3.1短路电流计算根据安县城110Kv变电站的35kV母线短路容量215.054MVA，近似按安县城110Kv变电站变电站至电站25公里计算，短路点选定3个点，d1点在电站35kV母线上，d2点在发电机6.3kV母线上，d3点在3#发电机0.4kV母线上。计算结果见表7-1。表7-1短路电流计算成果表短路点平均电压(kV)短路电流有效值(kA)冲击短路电流ich(kA)短路全电流最大有效值Ich(kA)短路容量Sn(MVA)I″I0.2I∞d1371.621.551.554.142.47103.9d26.35.194.584.4913.247.8956.7d30.425.3324.0223.9564.5938.517.57.3.2主要电气设备一、水轮发电机选择（3台）按照选定的HLD46-WJ-60和HHL110-WJ-60A型水轮机及其厂家配套情况，配选SFW1600KW-6/1430和SFW800—6/1180型卧式水轮发电机。其主要技术如下：（1）1、2#水轮发电机：型号：SFW1600KW-6/1430台数：两台额定功率：1600KW额定电压：6300v额定电流：183.3A额定转速：1000r/min154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队额定功率因数：0.8(滞后)频率：50Hz相数：3相励磁方式：三相静止可控硅（干式励磁变压器）短路比：>1.0效率：93.0%绝缘等级：F/F级机组转动惯量：>2.5t·m2转子连轴重量：6.8t（2）3#水轮发电机：型号：SFW800—6/1180台数：一台额定功率：800KW额定电压：400v额定电流：1445A额定转速：1000r/min额定功率因数：0.8(滞后)频率：50Hz相数：3相励磁方式：三相静止可控硅（干式励磁变压器）短路比：>1.0效率：92.0%154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队绝缘等级：F/F级机组转动惯量：>0.98t.m2转子连轴重量：2.6t二、主变压器选择根据电站主接线方案和电能外输的要求，主变选定三相双绕组风冷S9—4000/35和S9—1000/35型各1台。其主要参数为：1#主变压器型号S9—4000/35容量4000kVA电压38.5±5%/6.3kV接线组Y，d11阻抗电压Ud%=72#主变压器型号S9—1000/35容量1000kVA电压38.5±5%/0.4kV接线组Y，yn0阻抗电压Ud%=6.5三、电力电缆选择1、2#水轮发电机发电机出口选用YJV—6/10—3×70型三芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆。其主要参数如下：截面3×70mm2154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队电压6.3/10kV载流量　　　220A（在空气中）3#水轮发电机发电机出口选用6根单芯YJV-0.6/1KV-1×400型交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆，每相采用两根并联。其主要参数如下：截面300mm2电压0.6/1kV载流量　　　795A（在空气中）2#变压器的35KV侧至35KV升压站选用YJV32—26/35—3×25型三芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆。其主要参数如下：截面3×25mm2电压26/35kV载流量　　　44A（在空气中）四、断路器及其它电力设备选择根据电站短路电流计算成果，选择常规的电气设备能满足本站要求。故选用新型的ZW7A-40.5/1600真空断路器作为35kV电压等级的开关设备，选定ZN28—10型真空断路器作为6kV电压等级的开关设备，选定隔离负荷开关GFW10-35KV/200A加跌落式熔断器PRWV3-35/200代替2#变压器35KV侧断路器，选定GD4-35D600A和GN30-10D1000A隔离开关。7.4防雷及接地7.4.1防雷及过电压保护为防止户外电气设备遭受直击雷的袭击，根据电站厂区地形条件，在电站的升压站旁架设1根25m避雷针，避雷针高程>700.0m154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队。经计算，保护范围可覆盖整个35Kv升压站设备、以及35kV线路门杆。为防止电站主要建筑物遭受直击雷的侵袭，在主厂房、开关室和控制室的屋顶，装设Φ10元钢接地带。为防止雷电侵入波和操作过电压对电力设备的侵害，在电站6kV、35kV母线上各设一组氧化锌避雷器，同时在35kV线路的进线段架设不小于1Kmm的避雷线。7.4.2工作保护接地为了保障运行操作人员的人身安全和满足电气设备运行需要，所有电气设备的金属外壳（外皮）均需可靠接地。计算机监控保护系统内电气相连的各设备的各种性质的接地由绝缘导线引至总接地板，再由总接地板与主接地网相连。为此，在电站主副厂房和主变场的地下埋设一组主接地网。根据厂区的岩石（多岩山地ρ=2000Ω·m），采用以水平接地体为主的接地方式，接地体采用-40×5镀锌扁钢，埋深1.0m。同时充分利用主厂房水下钢筋混凝土和压力引水钢管等自然接地体。其工频接地电阻不应大于4Ω。7.4.3防雷接地独立避雷针和厂房屋顶接地带，均设置独立的接地装置，接地体采用-40×5镀锌扁钢，使用降阻剂，埋深1.0m。其工频接地电阻不应大于10Ω。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队35kV线路进线段架空地线的接地，采用每基杆塔均设接地装置的分散接地方式。根据线路沿线地质情况，每基杆塔采用水平接地方式，埋深0.8m。所有防雷接地的独立接地装置，在地下与电站主接地网的最近距离Sk≥0.3Rch，并且不小于3m；避雷针体与其它电气设备、金属构架及建筑物在空气中的距离Sk≥0.2Rch+0.1hj，并且不小于5m。7.5综合自动化本站装机在电力系统中担负基荷。电站现地控制，接受电力系统的通信调度管理。为适应系统调度要求，根据国内中小型水电厂的运行经验，确定本站按少人值班运行方式设计，监控系统类型采用以计算机监控为主、常规设备为辅的系统。7.5.1系统结构及功能分配计算机监控系统采用分层分布开放式网络结构，分主控级和现地单元控制级，上下级间采用现场总线网通讯。主控级设备布置在中央控制室内，设1台操作员工作站、1台通讯兼工程师工作站、打印机和语音报警设备等。运行人员可以通过操作员工作站进行控制操作，负荷调节允许/禁止，有功/无功值设定，启动各种控制流程，报表召唤打印等。主控级功能主要包括全厂计算机监控系统的管理、历史数据管理和存储，系统时钟校时，打印机管理，报表管理和生成，操作票和操作指导，AGC/AVC功能等。现地单元控制级设有3个机组LCU（其中：3号机组的控制屏，选用DZWX低压机组智能型微机机组自动化控制系统屏），154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队1个公用LCU。各LCU功能分配如下：机组LCU（布置在机旁）：数据采集和机组发电量的自动累计；机组自动开停机，机组事故停机；机组自动准同期；机组事故顺序记录；机组温度巡检；发电机保护；提供现地人机界面，便于机旁监视和控制、调节操作；机组调速器、励磁装置及机组保护通过机组LCU与整个监控系统通讯。公用LCU（布置在中控室）：气、水等辅助设备的数据采集、控制及监视；前池水位监视；厂用电数据采集，倒闸操作和闭锁；与直流系统的数据通讯；1#主变和35kV线路的保护控制；35kV设备的数据采集和电度量的累计；35kV开关动作的事故顺序记录；35kV设备的倒闸操作和闭锁；提供人机界面，便于在屏旁监视和控制。7.5.2计算机监控系统的设备配置操作员工作站1套。采用高性能、多任务、多用户型的32位以上工控机，其配置为CPU为PentiumⅣ3.2GHz，内存3.2GBDDR并且具有３Ｄ图形功能，120GB以上硬盘驱动器，分辨率为1280×1024的21’彩色CRT，48倍速光盘驱动器，以及键盘、鼠标。通讯及工程师工作站1套，配置同操作员工作站，并能作为操作员工作站的后备。至少配有8个串行通信口，与网调、厂长终端、语音报警系统、水情测报系统（预留）、闸门测控系统等通信。同时配置1台24针宽行打印机；配备1套ＵＰＳ电源，容量为3kVA，后备时间为１小时；局域网为现场总线网通信系统。机组LCU　3套（其中：3号机组的控制屏，选用DZWX154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队低压机组智能型微机机组自动化控制系统屏，）。每套采用PLC可编程序控制器，用于机组的单元控制，配备通信管理单元用于与主控级进行通信；一个12″液晶显示屏，用于人机对话。同时配置电量和非电量摸块以及I/O模块、温度巡检装置、同期装置、逆变电源。公用LCU　1套。采用PLC可编程序控制器，用于机组辅助设备和变电站设备的控制，配备通信管理单元用于与主控级进行通信；一个12″液晶显示屏，用于人机对话。同时配置电量和非电量摸块以及I/O模块、同期装置、逆变电源；配置1#主变配置差动保护和后备保护，35kV线路保护。自动化元件：机组自动化元件配置和型式应满足少人值班对自动化和安全监控提出的要求，满足由一个操作指令即可完成机组工况的自动转换。为了保证机组及辅助设备、全厂公用系统安全运行，选配的自动化元件要保证正确可靠监视油、水及轴承、发电机定子等重要部位的运行参数与工况，为计算机监控系统提供可靠准确信息，能构成可靠的水力机械保护系统。7.5.3机组励磁方式励磁方式采用微机监控的静止可控硅自并激励磁系统，自身具有保护等功能，能与后台监控实现RS485通信。7.6继电保护电站的主设备的继电保护按《继电保护和安全自动装置规程》（GB14285-93）及有关标准、规定配置。采用微机型成套保护装置，按发电机、变压器、线路等不同的主设备分别组屏。发电机保护、主变保护、35kV154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队出线保护配置如下：一、1～2#发电机保护配置纵联差动保护；电压闭锁电流速断保护；发电机定子单机接地保护；过电压保护；过负荷保护；发电机励磁消失保护；发电机转子一点接地保护。二、3#发电机保护配置电流速断保护；定时限过电流保护；过电压保护；发电机定子单机接地保护；过负荷保护，以及ME-1600/3空气开关所带的一切保护。三、1#主变压器保护配置纵联差动保护；重瓦斯保护；电压闭锁电流速断保护；过负荷保护；轻瓦斯保护；温度过高保护；154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队四、2#主变压器保护配置采用高压侧选用隔离负荷开关加跌落式熔断器代替断路器的保护；以及变压器本身带的重瓦斯保护、轻瓦斯保护和温度过高保护；五、35kV线路保护配置电流速断保护；电流闭锁电压速断保护；过电流保护。7.7二次接线7.7.1电站二次设备选配测量系统分为电气测量及非电气测量。根据SDJ9-87《电气测量仪表装置设计技术规程》等有关规定，除现地保留少量必要的常测仪表，作为现场调试和备用监视表计外，需要集中监测和远传的电气量，均通过各现地单元级LCU进行采集、处理和显示，送主控级记录、打印。现地常测仪表及变送器，按不同机组、6.3kV系统、35kV系统、公用等单元分别装设。非电气测量包括水力监测、机组测温、转速测量等。根据电站主接线方案及运行要求，同期点选择在各发电机出口断路器和35kV线路断路器，同期方式采用自动准同期，每台机组在现地机组LCU上配有一套微机自动准同期装置及一套手动准同期装置。自动准同期作为机组的正常同期方式，手动准同期作为备用。电站在每台发电机出口及35kV线路出口处各设1组有、无功电度表，以便计量和统计，表计精度为0.2级。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队开关量输入经光电耦合隔离；温度量采用Pt100电阻输入；模拟量输入取自变送器并有光电耦合和软件滤波等抗干扰措施。各种电量、非电量变送器的输出值和模拟量的输出值均采用4～20mA。7.7.2电站测量设备电站电流互感器设置：1～2#机组机组中性点各和机组出口断路器柜各设3只，变比为300/5A；1B主变的6.3KV侧断路器柜设3只，变比为600/5A，35KV侧断路器内设3只，变比为75/5A；3#机组机组的出口低压自动化控制屏内6只，变比为2000/5A；35KV出线断路器内3只，变比为100/5A；电压互感器设置：1～2#机组机PT柜3只，变比为6//0.1//0.1/3KV，二次侧线圈为两组；6.3KV母线PT柜3只，变比为6//0.1//0.1/3KV，二次侧线圈为两组；励磁的电压互感器随主机供给。35KV出线PT1只，变比为3.5/0.1KV；35KV母线PT柜3只，变比为35//100//0.1/3KV，二次侧线圈为双组；3#机组机组的出口低压自动化控制屏内2只，其中：变比为380/100/100/3V的一组，变比为380/100V的一组。7.7.3直流系统154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队本站设220V直流电源系统，作为全厂控制、保护、操作、自动装置、逆变电源装置等的电源。并满足断路器的分、合闸及直流控制系统等直流负荷的要求，并提供事故照明负荷。为确保电厂的安全运行，便于维护，初步估算，选用1组65Ah免维护铅酸蓄电池，不带端电池。直流系统采用单母线接线，母线接一组蓄电池和一套充电浮充电装置。正常情况下蓄电池浮充电方式运行。充电浮充电装置采用高频开关电源，充电摸快采用移相谐振高频软开关电源技术和自冷设计，为3+1冗余。监控模块具有电池均充保护等功能，能与后台监控实现RS485通信。7.8电工试验室新寨河四级水电站不设专用电工试验室，电气试验及调试由设备成套服务商负责。仅在电站设置常用检测仪表：0.5级交流电流表0-5-10A一块和0-20A一块，直流表0-20A一块；0.5级交直流电压表0-600V两块；万用表二块；0.5级功率表(有功、无功)各一块；相序表一块；电阻箱0-1MΩ两块，及其它试验所需电工工器具。7.9通信通信采用程控电话和无线移动相结合的方式。7.10电气设备布置一、主厂房：本站内安装3台混流式卧轴水轮发电机组，在主机室的上游侧按机组段分别布置机组现地LCU自动屏、发电机微机励磁屏、机组制动测温屏等。根据水机辅助设备电气控制的需要，在闸阀室的墙上布置3只控制箱，分别控制水轮机进口主阀。二、中控室：中央控制室布置公共LCU单元屏、发电机微机监控保护屏、变压器及线路微机监控保护屏、直流屏及计量屏，以监控和通信管理监控工作站。三、6.3KV高压开关柜室：主要布置1～2#机的测量、控制等6.3Kv高压开关柜。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队四、电缆层：主要布置励磁变，电缆沟和吊架、低压空压机、工具及材料室等。五、升压站：本站主变2台，4000KVA的一台布置在35kV升压站内，另一台1000KVA的布置在靠3#机的进水支上，升压站高程与电站厂区地坪高程698.60m以上，35kV升压站主要部分占地15×28.5m2。五、照明设备布置主厂房照明采用顶部工厂型节能灯照明，四周用壁灯，照度要求在100LX。中控室采用带遮光栅荧光灯照明，度要求在150LX。其它地方为一般照明标准，照度要求在75LX，电站事故照明照度为20LX。六、闸门启闭机电气设备及布置大坝取水点的闸门、栏污栅，检修闸门，设置手动启闭机现场操作。前池的栏污栅，检修闸门，设置手动启闭机现场操作，闸门设置现地控制箱电动操作。在每台水轮机进口前的闸阀，设置现地控制箱电动操作，也能在中控室控制，电源由厂用屏通过电缆引出供给。7.11电气工程主要设备电气工程主要设备表，见表7—2。表7—2　电气工程主要设备表序号名称型号及规格单位数量备注1水轮发电机SFW1600KW-6/14301600KW台21000r/minSFW800—6/1180800KW台11000r/min2主变S9-4000/3538.5±5%/6.3kV台1Y，d11S9-1000/3538.5±5%/0.4kV台1Y，yn04断路器ZW7A-40.5/1600配CT操作台25隔离开关GW5—35组56负荷隔离开关GFW10-35KV200A组17电压互感器JDJJ2-3535/√3/0.1/√3/0.1/3只3154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队8电压互感器JDJ2-3535/0.1KV只19电流互感器LDZBJ2-10300/5A只610熔断器RW10—350.5A只511跌落式熔断器PRWV3-35/200200A只312避雷器YH5WZ-42/134只313高压开关柜XGN2-10块814发电机控制屏DZWX-8000.4KV800KW块115站用电屏GGD2-36(改)面118微机监控保护装置套119直流装置65Ah，220V套120电力电缆YJV—6/10　3×70mm2m60发电机出口21电力电缆YJVVV—0.6/11×300mm2m303#发电机出口21控制电缆各种规格km1.5(概算折合值)22防雷及接地型钢t4.58金属结构普安县新寨河四级水电站属于引水式电站，从北盘江一级支流西泌河干流新寨河段已建成的官田电站厂房下游400m处修建低坝取水，采用坝顶溢流的形式。工程由拦河取水枢纽、引水系统、电站厂房、升压站等建筑物组成。引水系统由取水口、引水隧洞、压力前池、压力钢管等组成。根据取水枢纽处地形，设拦水溢流坝段，在拦水坝左端设冲沙孔和取水口，取水口拦污栅1扇和工作闸门1扇；冲沙孔进口设置一道事故检修闸门槽，出口设置一扇弧形工作闸门；154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队在压力前池进水室设拦污栅1扇及工作闸门1扇，以及相应的一组冲砂的管道和闸阀；在厂房尾水出口一扇检修闸门（三台机共用）。压力钢管为单管联合供水，卜型钢管侧向进水。主管直径为1.3m，总长为212.35m，采用明管结构，设鞍形滑动支座支承；支管直径为Ф800、500mm，总长42.75m，采用埋管结构。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队本站的金属结构共计4个孔口，共设置拦污栅二扇，检修门槽四个，相应检修闸门二扇（尾水检修闸门共用），工作门槽三个，相应平板工作闸门二扇，冲沙弧型闸门一扇；冲沙管道和闸阀一组。闸门与拦污栅（含埋件）总重24.64t；液压摆动式启闭设备1套、卷扬启闭机1套、手摇螺杆式启闭机1套、手葫芦单轨小车2台，闸阀1个；压力钢管主管总重62.21t，其它重量18.21t，金属结构总工程量105.06t。电站闸门及拦污栅主要特征见表8-1，闸门及启闭机设备数量见表8-2、表8-3。压力钢管特性见表8-4。表8-1闸门及拦污栅主要特征表特征弧形冲沙闸门冲沙检修闸门隧洞进口工作闸门前池工作闸门尾水检修闸门隧洞进口拦污栅前池拦污栅孔口尺寸(宽×高m)3.0×3.03.0×3.02.6×2.62.6×1.692.8×2.22.6×5.03.2×5.5孔口形式潜孔潜孔潜孔潜孔潜孔明槽明槽设计水头(m)9.19.15.35.25.235.35.2支承形式滑动滚轮滚轮滚轮滚轮孔口数量(孔)1111111数量(扇)1111111操作条件动水启闭动水启闭动水启闭动水启闭静水启闭静水启闭静水启闭表8-2闸门及拦污栅明细表序号名称孔口尺寸（宽×高m）数量重量（t）门叶门槽门叶埋件备注1弧形冲沙闸门3.0×3.0114.101.502冲沙检修闸门3.0×3.0113.501.203隧洞进口工作闸门2.6×2.6113.001.204前池工作闸门2.6×1.69112.541.005尾水检修闸门2.8×2.2132.200.806隧洞进口拦污栅2.6×5.0111.70含埋件7前池拦污栅3.2×5.5111.90含埋件154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队合计7918.945.7024.64表8-3　启闭机明细表序号名称容量及型号数量扬程（m）设备重量（kg）吊距（m）单重总重1弧形冲沙闸门启闭机液压摆动式14.510001000单吊点2冲沙检修闸门启闭机手葫芦单轨小车112600600单吊点3隧洞进口工作闸门启闭机卷扬式11015001500单吊点4前池工作闸门启闭机手摇螺杆式18400400单吊点5尾水检修闸门启闭机手葫芦单轨小车15600600单吊点合计5表8-4压力钢管特性表序号名称规格长度（米）材料重量（t）1主管D0＝1.3m，δ=8、10、12mm212.35Q235C65.712叉、支管D0＝1.4m，δ=12mm42.75Q235C10.233加劲环Q235C1.454伸缩节3个Q235C3.03合计总重80.42t154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队9消防9.1工程概况及其特征普安县新寨河四级水电站主要由挡河取水枢纽、引水隧洞、压力前池、压力钢管、电站厂房、升压站等建筑物组成。工程的机电设备主要集中在电站厂房、变电站和电站管理区内，由于电站附近无其他单位和村庄，联系求援不便，故消防以自救为主。电站主厂房长30.15m，宽11.75m，布置有水轮机3台，发电机3台，装机容量2×1600KW+1×800KW。变电站占地28.5×15m，变压器两台，容量分别为4000KVA和1000KVA。变电站35KV引出联网线路1回路，长16Km。9.2消防设计9.2.1设计依据消防设计主要依据《水利水电工程设计防火规范》SDJ278-80及国家有关标准规定。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队9.2.2设计原则消防设计以“预防为主、防消结合”和“确保重点、兼顾一般、便于管理、经济适用”为原则。在确保消防安全的前提下，尽可能利用常用设备，减少投资费用，做到保证安全、方便、经济合理。9.2.3消防范围以机电设备为主，主要包括运行期间的厂房、变电站、生产管理区、压力前池的机电设备和施工期间的机电设备。9.3厂房建筑结构消防采用以消防水为主的消防方式，再辅以化学灭火机方式消防。按本站的主厂房设两个消防箱，产生及办公区的集中地点设一个室外消火栓。9.4油类消防本站室内油桶直径很小，不设油桶顶水喷雾头。油类的消防采用以化学灭火机为主，水消火栓为辅的方式。主要采用MFB-2型、MT24型等灭火机。9.5设备类消防设备类各机器、电器、电缆电线、材料等消防采用化学灭火机为主，水消火为辅的方式。主要采用MP11型、MFB-2型、MT24型等灭火机。按设备的布置就近设置，采用壁挂、置立方式放于通道和指定显要位置。9.6其他消防措施在主厂房和升压站旁设一定数量的沙袋、土袋、铁锹等抢险用防毒面具。表9-1消防设备配置表154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队序号名称规格型号单位数量备注1消火箱套2配Ф15喷枪2支2手提式泡沫灭火机MP11台83手提式二氧化碳灭火机MT24台84干粉灭火机MFB-2台155防毒面具套46铝合金伸缩爬梯副17铁锹把38土袋100Kg/袋只209沙袋100Kg/袋只2010施工组织设计10.1施工条件10.1.1工程条件一、电站位置及对外交通条件普安县新寨河四级水电站位于高棉乡棉花村，北盘江一级支流西泌河干流新寨河段已建成的官田电站厂房下游400m处，站址位置在新寨河出口与岔河出口的汇合处，距高棉乡乡政府8Km、320国道约20km、普安县城32km、州政府所在地兴义178km、省城贵阳245km。目前电站附近已有村级公路通到棉花村，电站上游新寨河的官田电站和岔河上的麻田电站已通进站公路，本工程只需要从官田电站新修0.4km进坝公路及从麻田电站新修0.5km的进站公路。工程对外交通主要由公路承担，主要设备由铁路运至兴义或安顺火车站后，再经公路转运至工地。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队二、建筑物组成及主要工程量该电站为引水式径流电站，电站主要建筑物有：取水枢纽、动力引水隧洞(总长4.592km)、压力前池、压力钢管（总长212.35m）、发电厂房和升压站等。主要工程量：土方（含淤泥）明挖：0.48万m3石方（含砂砾石）明挖：1.4万m3石方洞挖：4.2万m3土（石）方填筑：0.23万m3砌石：0.73万m3砼及钢筋砼：1.0万m3主要材料用量：钢材（钢筋）：280t木材：136m3水泥：3208t主要土建工程量分配见下图：154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队三、施工特点1、工程布置分散，施工作业面多，可全面施工，工期较短。2、工程地处亚热带地区，土建工程夏季施工较困难，主要工程施工须在冬、春季集中施工。3、引水隧洞和拦河取水枢纽工程为本项目的关键工程，应优先安排施工。10.1.2自然条件1、气象与水文流域地处亚热带春干夏湿温和气候区，具有高原性、季风性、湿润性的气候特点；谷地温热，高山凉润；冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛。根据普安县气象站观测资料，年平均气温13.7℃，年平均无霜期297天，年平均日照时数1659.2h，多年平均降雨量1438.9mm，一般五月中下旬即进入雨季，降水量集中在5～10月，占年总量的83.4%，为湿季；11月至次年4月降水量仅占全年总量的16.6%，为干季。暴雨主要集中在6～9月，多年平均水面蒸发量1364.8mm，年平均相对湿度82%，多年平均风速为2.6m/s。灾害性天气主要有暴雨、春旱、倒春寒、冰雹、风灾、秋季低温绵雨等。多年平均大风日数25.1天，雾日数74.8天，冰雹日数2.9天，雷暴日数80.9天。新寨河属北盘江一级支流，上游是以溶洞出流为主，中下游则以降水和地下径流补给。由于新寨河属山区雨源型河流，径流由降雨补给，径流特性与降水特性基本一致。2、地形与地质154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队区域位于云贵高原的东南延伸部分，地势是西北高，东北低，拔高程一般在650m至1500m之间，属中山地形。区域地貌以岩溶地貌及侵蚀地貌为主，在碳酸盐岩区,暗河溶洞等岩溶地貌较发育,以峰丛洼地分布较广,非可溶岩区,沟槽发育,区域位于北盘江峡谷区,河谷深切,两岸山高雄厚,地溶形陡峭,具有峡谷地貌特征。工程区一带以岩溶地貌为主,溶沟、槽较发育;河谷一带具有河谷地貌特征,并有阶地出露;新寨河为本区的排泄基准面。本工程拦河坝为低坝，建成后只抬高水位11m，回水长度也仅为400m左右。库区主要出露地层为灰岩及泥灰岩，稳定性较好；斜坡上堆积有少量坡积物，成分为砂壤土夹弧石，厚1～5m，回水后产生大规模滑动的可能性较小。除局部有小崩塌外，不存在水库大规模浸没塌岸问题。枢纽区出露地层为三叠系永宁镇组灰色灰岩，表层溶沟、槽较发育,坝区右岸覆盖层厚2～4m，左岸基岩出露，河床为砂卵石层覆盖，厚4～6m。引水隧洞总长4592m，穿越岩层为厚层灰岩，灰绿色泥灰岩及紫色砂页岩，工程区未见断层出露,岩层为单斜产出，裂隙率2～3条/m，围岩类别为Ⅲ～Ⅴ,地下水较少，成洞条件较好。由于该地层为岩溶地层，可能会遇到溶洞，对于进出口和薄弱地带需进行衬砌。压力前池出露地层为三叠系永宁镇组灰色灰岩，泥灰岩，未见断层构造，裂隙不发育。由于前池处于斜坡地带，需在斜坡上开挖一平台，平台开挖后基础均可座落于基岩层内，并作好防渗处理。泄水槽基础位于基岩层内，工程地质条件较好。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队压力管道管线基岩为三叠系永宁镇组灰色灰岩、泥灰岩,基岩基本裸露，除局部基岩完整性较差外，均能满足要求。厂址位于新寨河和岔河的冲击堆积体上，基岩为三叠系永宁镇组灰色灰岩,无断层构造迹象，堆积体为砂壤土及砂卵石夹弧石，厚约5～12m，物质成分较杂乱，均匀性较差，现阶段未发现滑动现象，但开挖产生新的临空面，易造成边坡失稳，需采取措施处理。3、建筑材料由于该区出露地层主要为三叠系永宁镇组灰色灰岩，天然建筑材料出露较多，大都可采取就地开采方案，根据工程情况规划两个料场；1＃料场位于坝上游约100m左岸，可开采储量约2万m3，可满足修建坝及部分隧洞衬砌使用，2＃料场位于位于厂房上游200m一带，可开采储量约3万m3，用于隧洞及厂房。另外开采隧洞的灰岩可用于加工碎石和砂,两个料场出露岩性均为灰色灰岩，单轴饱和抗压强度大于60Mpa,大部为中厚层状,容易开采,砂为灰岩砂机制砂,其质量和储量可满足工程建设要求工程所需钢材、汽油、柴油、水泥、炸药等商品材料均在普安县内购买。10.2施工导流10.2.1导流标准与导流时段1、导流建筑物级别根据《GB50201-94防洪标准》及《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338－89)(试行），该电站为小（2）型电站工程，工程等级为Ⅴ等，主要及次要建筑物均按5级设计。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队2、导流标准、导流时段及流量根据《SDJ338－89》规范的规定，本工程导流设计标准应按五年一遇（P=20%）枯季洪水，导流时段为11—4月考虑，故电站大坝施工期最大洪水可按14.8m3/s考虑。3、导流方式选定取水枢纽工程主要由拦河坝、冲沙孔、取水口等建筑物组成，施工场地相对开阔，根据坝址河段地形，经比较，施工导流选用方案为分期导流，即一期用土石围堰及导流明渠先围左岸进行冲砂闸、挡水坝段和溢流坝段的施工，二期利用冲砂闸孔导流，进行右岸挡水坝段和溢流坝段的施工。厂房位于河岸台地上，厂房地面高程高于常年洪水位，厂房基础和尾水渠可在一个枯水期内完成，不存在导流问题。10.2.2基坑排水基坑排水采用挖排水明沟，设置集水井汇集水流，集中抽排的方法。集水井设置按基坑开挖范围对角布置，施工中根据具体情况可适当调整，确保开挖工作面处于水面以上。集水井及排水管路的布置应不影响基坑开挖及砼浇筑的施工。由于施工期为冬、春季节，须计入天然降水量及堰体、基础渗漏水量，最大排水量约40m3/h。排水设备拟选用3台JQ－４－40型潜水泵。10.3主体工程施工10.3.1取水枢纽工程施工154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队拦河取水枢纽建筑物包括拦河坝、冲砂闸、取水口等，拦河坝为浆砌石重力坝，主要工程量有土石方开挖7329m3，浆砌石4962m3，砼及钢筋砼3208m3。主要施工方法：石方开挖用手持式风钻钻孔爆破，5t自卸汽车出渣，浆砌石用人工砌筑，砼就近拌合机搅拌，斗车、胶轮车入仓，人工立模浇筑，充分振捣养护。10.3.2引水系统施工引水系统包括隧洞、压力前池、压力钢管等。主要工程量有土石方开挖8031m3，洞挖石方41778m3，浆砌石182m3，砼及钢筋砼5166m3。1、引水隧洞：采取从进出口二个工作面、1#、2#支洞四个工作面同时开挖，采用手持式风钻钻孔光面爆破，采用轻轨斗车和小型自卸汽车出碴运至弃碴场堆放。隧洞衬砌砼就近拌合机搅拌，运输采用人工运至仓面，人工立模浇筑，充分振捣养护。隧洞通风及照明，各工作面附近的最小风速不得低于0.25m/s，最大风速不超过4m/s，通风方式均采用混合式，通风设备采用11kw轴流式通风机。洞内照明均采用安全电压36v，每10m安设照明灯（60w）一盏。2、压力前池：石方采用风钻造孔爆破，斗车、胶轮车运至弃碴场堆放。砼就近拌合机搅拌，采用斗车、胶轮车运输就位入仓，人工立模浇筑，充分振捣养护。3、压力钢管道：管槽石方采用风钻造孔爆破，出渣均用人工运至与开挖高程相适应的台地上，对可用料应就近堆放，压力钢管安装，沿管槽设滑轮，5t～10t卷扬机自下而上进行安装。10.3.3厂区工程施工154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队厂区由主、副厂房和升压站等组成，主要工程量有土石方开挖5212m3，浆砌石2187m3、砼及钢筋砼1613m3。场地平整及厂房基础等土方、砂砾石开挖采用反铲式单斗挖掘机，5t自卸汽车运至弃碴场堆放。砼就近拌合机搅拌，斗车、胶轮车运输入仓，人工立模浇筑，充分振捣养护，厂房墙体和上部结构采用脚手架施工。10.3.4机电设备安装机电设备的安装包括起重机、水轮机、发电机、主阀及电气设备安装等。本工程为卧式机组，设备安装工程量不大，除预埋件外，其余设备在土建施工完成后安装。　　　　　　10.4施工交通运输10.4.1对外交通一、交通现状工程区距南昆铁路最近站顶效站163km，距贵昆铁路最近站安顺站155km。从贵阳到普安江西坡镇公路227km，经贵～黄公路、320国道。其中：贵～黄路为一级路；黄果树～普安江西坡镇为三级路。从江西坡镇到高棉乡11km，均为乡村公路。二、运输任务施工期间，外来物资机电设备需由铁路运输，再通过汽车转运至工地；水泥、钢材、炸药等采用汽车运输。三、对外交通运输线路选择（一）铁路运输为南昆线或贵昆线，转运站为顶效站或安顺站。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队（二）公路运输公路运输物资主要有水泥、钢材、火工材料等，工程所用由普安供应，经普安～高棉乡、官田电站或麻田电站公路运输至工地，来至贵阳方向的设备及材料可经贵～黄公路、320国道运至江西坡镇在转乡道运输至工地。10.4.2场内交通目前电站附近已有村级公路通到棉花村，电站上游新寨河的官田电站和岔河上的麻田电站已通进站公路，本工程只需要从官田电站新修0.4km进坝公路及从麻田电站新修0.5km的进站公路，压力管线在部分地段修建施工便道解决场内材料及弃渣等的转移运输，考虑水轮发电机组的运输需要，应对已建成的进官田、麻田电站公路部分路面进行必要的改造。10.5施工工厂设施10.5.1砂石料加工系统本工程除少部分块石可选用各建筑物的开挖料外，大部分由料场供应。隧洞弃渣大部分用作砂，碎石骨料加工，在料场开采块石，采用风钻造孔爆破，人工解料；加工系统选配PE1200颚式破碎机4台作粗碎加工，PE250颚式破碎机4台作中碎，Peø750×500破碎机4台作细碎加工，相应配备筛分和给料设备，人工堆料。10.5.2砼拌和系统根据本工程的特点，坝区、厂区各设固定砼拌合系统一套，其他配置小型移动拌合机8台，即可完全满足取水枢纽、引水隧洞154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队、压力前池、压力管道等部位砼拌合强度要求。10.5.3供风系统本工程枢纽建筑相对集中，引水坝和隧洞进口采用20m3/min空压机一台，厂房和隧洞出口采用20m3/min空压机一台，隧洞支洞采用20m3/min空压机二台，料场采用12m3/min空压机二台。10.5.4供水系统施工用水可直接从河中抽提解决，生活用水则需经净化处理方能使用，在坝址选用50m扬程的水泵一台，在830高程修50m3水池一座，厂房、生活区选用120m扬程各一台，在820m高程修50m3水池一座。引水隧洞的施工用水从洞内出水解决。10.5.5供电系统施工用电由附近官田、麻田电站提供，需要架设10KV线路0.9km，取水枢纽大坝（靠隧洞进口）设置50KVA变压器一台，隧洞中部设置50KVA变压器两台，前池设置50KVA变压器一台，厂房附近设置50KVA变压器一台。10.5.6通讯采用高棉乡地方程控电话和无线移动相结合的通信方式。10.6施工总布置根据本工程条件，分三个工区分别负责取水枢纽区、引水系统、厂区的施工。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队施工临时设施和生活区沿取水枢纽、压力前池、厂区平缓地带布置，弃碴场布置各建筑物左右的平缓地带。施工场内修建临时便道2.6km，临时房屋400m2，以及租用地方民房。10.7施工进度计划本工程计划总工期2年（不包括第一年8～11月筹建工期），取水枢纽考虑在两个枯水期施工完成，即两个11—4月枯水期施工完成；隧洞于第一年11月开始施工到第三年的10月完成；压力管道、厂房工程于第二年1月开始施工到第三年的5月完成底完工；机电设备安装及调试工程于第三年6月开始安装至10月底安装调试结束；送出工程于第三年3月开始施工第三年的5月底完工。本工程共需17.8万劳动工日，施工高峰人数为365人。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队11水库淹没处理及工程永久占地普安县新寨河四级水电站为引水式径流电站，利用官田电站至岔河口之间的自然落差开发水能，采用低坝取水，形成的库容都小于10万m3以下，取水枢纽不存在任何淹没问题。本工程永久占地、临时占地、淹没处理及占地补偿数量，是依照《水电工程水库淹没处理规划设计规范》规定，并结合本工程实际情况，根据1：1万地形图量算并实地复核确定。引水隧洞道布置在新寨河左岸，厂区及生活区布置在新寨河左岸台地，经量算和复核，工程永久占地14亩，均为荒山、荒坡，施工期临时占地5亩。对于永久性淹没土地和工程占地，当地乡政府具体负责，并按《中华人民共和国土地管理法》和贵州省的有关规定，结合当地的实际情况，按单产量测算，实行一次性赔偿，赔偿价按照普安县人民政府规定办理。对于施工临时占地，根据普安县有关规定，结合当地情况进行有价赔偿，工程完工后尽可能恢复原状耕作田地，对不能恢复的按永久性占地办法处理。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队12环境保护设计12.1自然环境状况水质现状与评价：新寨河地处黔西南州中东部，地处亚热带温暖湿润的季风气候区，两岸植被较好。电站所在河段无实测水质资料，由于区内人烟稀少，无工业污染，径流主要由降雨补给，但河道较小，鱼类资源不多；由于水流湍急，基本无水生植物，河道内未发现国家保护的水生动、植物，也未发现国家保护的珍稀植物和野生动物。12.2社会环境状况新寨河四级水电站位于普安县所属的高棉乡，全乡12个村,4562户，18556人，耕地面积2.48万亩，已村村通公路，交通方便。电站附近，主要居住布依族和汉族。电站所在河段耕地及居民很少，据调查，没有发现有地方流行病发生，附近无文物古迹。12.3环境影响预测评价普安县新寨河四级水电站水库不淹没耕地，也不存在移民搬迁对环境的影响。根据工程特性和当地自然和社会环境特点，本工程环评工作侧重为施工对环境的影响。12.3.1工程施工对环境的影响1、本工程弃渣4.57万m3（自然方），需永久占用地14亩，均为荒山、荒坡，施工期内对植被有一定破坏，并会新增一定数量得水土流失。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队2、工程在施工中将产生一定的生产废水和生活污水。生产废水主要来自砼、砂浆拌合、砂石料加工等，属无毒废水，PH值和悬浮物含量较高。生活污水主要来自施工人员的生活排放，主要污染物为BOD5、COD、SS。需对生产废水及生活污水采取适当的处理措施，减少对施工河段和下游一定距离河段的水体质量的影响。3、施工期大气污染物主要来自施工机械和车辆等燃油排放的废气，料场和开挖爆破产生的废气和粉尘，道路扬尘等。工程施工期产生的大气污染物主要有CO、SO2、NOX、飘尘等。由于施工期不长，施工高峰较短，预计施工过程中对大气环境的影响不会太大。4、施工噪声主要来源于施工过程中的车辆运输，施工机械运行和机械加工修配等，以及施工开挖、钻孔、料场爆破、砼搅拌等产生的噪声，参照其他水利水电工程施工期的监测，大部分机械设备所产生的噪声在85Db(A)以上，这对施工期内和周围地区的施工人员产生一定的影响。5、工程施工期间，工区的人口密度增加，尤其是外来人口的进驻，可能增加传染疾病传播的风险，将对工期及周围地区的社会环境带来影响，应加强疫情监测和防治。12.3.2对减水河段的影响新寨河四级水电站建成后，大坝以下至厂房尾水之间的河段将在枯水期出现减水现象，形成约4.5Km长的季节性减水河段。由于减水河段两岸无居民及耕地很少，因此季节性减水河段的形成主要对河道的景观及水生动物有一定影响，对其他影响很小，本工程考虑0.4m3/s的常年生态用水量。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队12.4环境保护措施及费用概算12.4.1施工期环境保护措施1、工程弃渣4.57万m3（自然方），工程量分散，工程区大部分耕地稀少，因此考虑将弃渣就近堆放于台地、缓坡上，完工后植草植树封闭即可,其植草费用在水土保持费用中列支。2、生活污水和生产废水需经过处理后才能排入河道，垃圾就地深埋处理。3、对长期接触粉尘和长期工作在噪声环境中的施工人员，上岗时须配戴相应的防护工具。4、工程竣工后，所有废弃物要统一进行处理；对各工程段的生产生活设施临时占地及开挖的迹地，要植草植树覆盖，该费用在环保费中列支。5、要做好施工期的卫生防疫工作，随季节变化注射或服用预防药。其费用在施工费用中列支，疫情检查防护费在环保费用中列支。12.4.2水土保持措施1、工程措施“三废”中的废水、废气对环境影响甚微，唯有废渣是“三废”中的重点，若不予及时处理，将形成工程新增水土流失。另外，工程开挖的裸露边坡、回填边坡若不处理，也将形成新的水土流失，因此应结合景观恢复，将施工迹地一并纳入水保设计。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程建筑施工中的弃碴，部分可以回收利用，大块石可作浆砌石料，小粒径可作砼骨料料源，其余弃碴可以堆放在堆碴场内，对于厂区其它田地的洪水浸蚀，可采用设置部分拦砂墙，以及集中排水引水处理；施工弃碴尽量回收使用，其余放入定点堆碴场，堆碴场设置专门挡墙及绿化区，以减少水土流失；施工道路采用截水沟集中排水，临时道路完工后尽量恢复；生活生产废水设沉淀池，经处理后排入原河道内。2、植物措施工程完工后，应结合景观要求，对渣场和开挖的迹地要全部植草或种树覆盖，永久道路两旁种树。3、水保投资概算由于无特殊的水保工程措施，故只列15.0万元种树、植草费、修建挡墙等费用，最终投资以水土保持方案审批的报告书为准。12.4.3环保投资概算本工程环保费用主要用于施工期疫情检查防护及三费处理，共按5.0万元列支，最终投资以环保部门审批的环境影响报告书为准。12.5综合评价结论12.5.1工程兴建对环境的主要有利影响兴建普安县新寨河四级水电站对环境的有利影响主要体现在工程的功能效益方面：1、电站装机4000KW，年平均发电量1509kw.h，可为普安县中东部提供一个新的电源点，解决中东部江西坡镇、高棉乡等生产生活用电的电能质量；2、利用水能发电，可减少村民砍伐树木逐步实现以电代燃料，减少烟尘排放，能对保护生态环境，更好地实现“天保工程”154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队起到积极作用。12.5.2工程兴建对环境的主要不利影响兴建新寨河四级水电站对自然环境影响很小，对环境的不利影响主要表现在取水枢纽以下至厂房尾水之间在枯水期出现约4.5Km长的季节性减水河段，对该段河道的景观及水生动物的生存有一定影响。12.5.3结论综上所述，从环境影响角度看，没有制约本工程开发的环境问题，兴建普安县新寨河四级水电站是可行的。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队13工程管理新寨河四级水电站工程是一座以发电为主的小（2）型水电工程。主要建筑物由取水枢纽、输水系统、发电厂、升压站四大部分组成等组成，总装机容量4000KW。电站管理机构要对电站管辖范围内的所有设施、设备以及水土保持、环境保护等进行经常性的养护和定期检查，保证设备、设施良好，运行正常。对电站的运行管理应根据电站特点，制定水工、机械、电气等运行规章制度，并在相应场所、位置挂牌明示；对运行管理人员要进行必要的上岗前培训及在岗教育，确保电站安全正常运行。公司的管理及保护范围主要包括：枢纽建筑物的运行、监测及维护；机组的正常运行（包括检测、监控及检修）；电费的收取等。本工程项目法人为普安县新寨河水电开发有限责任公司。该公司全面负责水电站项目的建设、运行和经营管理。根据《水利水电工程管理单位编制定员试行标准》（SLJ705—80）规定，并结合本工程具体情况，拟定全部生产、管理及服务人员如下：1、运行人员（水工、机电）：12人2、检修调试人员：2人3、技术管理人员：2人4、行政管理人员：2人合计：18人为了便于管理维修，考虑了值班人员的休息宿舍。生产管理用房建筑面积初拟为：办公兼职工住宅450m2，仓库、机修车间100m2，共计550m2。因电站距普安县城较远，为方便职工生活及子女就读，下阶段拟在高棉乡建职工家属宿舍1500m2。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队14概算14.1工程概况普安县新寨河四级水电站位于黔西南州普安县高棉乡棉花村，引用北盘江一级支流西泌河中上游新寨河段的水利用当地天然落差发电，站址位于新寨河下游与岔河的汇合处，距高棉乡政府所在地8Km，距普安县城32km，有乡村公路相通，交通条件一般。该电站为引水式径流电站，电站主要建筑物有：取水枢纽、动力引水隧洞(总长4.592km)、压力前池、压力钢管（总长212.35m）、发电厂房和升压站等。工程对外交通主要由公路承担，主要设备由铁路运至兴义或安顺火车站后，再经公路转运至工地。主要工程量：土方（含淤泥）明挖：0.48万m3石方（含砂砾石）明挖：1.4万m3石方洞挖：4.2万m3土（石）方填筑：0.23万m3砌石：0.73万m3砼及钢筋砼：1.0万m3主要材料用量：钢材（钢筋）：280t木材：136m3154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队水泥：3208t工程总工期为2年，总工日为17.8万个工日，施工期高峰人数为365人。14.2投资主要指标工程概算静态总投资为2207万元，总投资2295万元。其中：建筑工程1298万元；机电设备及安装工程515万元；金属结构及安装工程119万元；临时工程41.3万元；其他费用149万元；基本预备费63.7万元；水土保持及环境保护费20万元；建设期贷款利息88万元。14.3编制依据概算编制水平年为2007年。1、概算编制原则和依据本工程投资概算执行贵州省黔水建(1999)110号文颁发的《贵州省水利水电工程设计概(估)算费用构成及标准》；项目划分执行贵州省黔水建(2000)32号文颁发的《贵州省水利水电工程概算编制规定》。2、人工、主要材料、施工供风、水、电、砂石料等基础单价的计算依据。（1）人工预算单价人工预算单价执行贵州省黔水建(1999)110号文的计算方法，标准工资132元/月，施工津贴2.5元/人.天进行计算，其结果为17.92元/工日。砂石备料工程按8.00元/工日。（2）主要材料预算价格154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队材料预算价格按黔水建(1999)110号文规定：进入工程单价水泥250元/t，钢筋2500元/t。用于调差的材料预算价格按市场调节价加运杂费、采保费计算。（3）砂石料单价进入工程单价的砂石料按黔水建(1999)110号文规定：砂25元/m3、碎石20元/m3、块石15元/m3。调差的砂石料根据地质提供的建材地点和施工组织设计提供的加工机械及工艺流程按定额计算，其中砂、碎石大量采用隧洞开挖渣石，经计算单价为：砂37.15元/m3碎石36.52元/m3块石38.36元/m3（4）风、水、电单价采用当地电价结合类似工程取定。风0.08元/m3水0.5元/m3电0.5元/度（5）设备价格的确定：主要设备价格按2007年机组设备行业和厂家询价，其他设备按设计部门目前掌握的资料及工程类比计列。3、定额采用依据建筑工程：定额采用原水电部颁发的《水利水电建筑工程概算定额(1988)》。缺项部分采用水利部颁发的《水利水电建筑工程补充预算定额(1994)》。机电设备、金属结构及安装工程：采用水利部颁发的《水利水电设备及安装工程定额(1986)》。机械台班费定额：采用部颁《水利水电工程施工机械台班费定额(1992)》，其机械台班一类费用按黔水建(1999)110号文规定乘1.35系数。4、费用计算标准及计算依据154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队执行贵州省黔水建(1999)110号文《贵州省水利水电工程设计概(估)算费用构成及标准》。定额中用金额表示的其他材料费、零星材料费和其他机械使用费，根据规定，从1990年起，逐年乘以1.05的调价系数至1998年为1.55。费用标准：（1）、其它直接费：建筑工程按直接费的1.5％取；安装工程按直接费的2.7％取。（2）、现场经费：土石方工程按直接费的4％取；砼工程按直接费的5％取；安装工程按人工费的50％取。（3）、间接费：土石方按直接工程费的5％取；砼工程按直接工程费的5％取；安装工程按人工费的60％取。（4）、计划利润：按直接工程费和间接费之和的7％取。（5）、三税税金：按直接工程费、间接费和计划利润之和的3.22％取。5、其他工程和费用（1）工程永久占地、临时占地、淹没处理及占地补偿数量结合本工程实际情况，根据施工总体布置和水工专业提供的数据确定，费用标准按国家有关规定和普安县人民政府规定办理，计算投资为13.32万元。（2）勘测设计费参照国家计委、建设部计价格（2002）10号颁发的《工程勘测设计收费管理规定》的收费标准计算。（3）其他费用详见附件计算书。14.4工程总投资，分年度投资及贷款利息154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队工程总投资中列入基本预备费，按一至五部份合计投资的3%计算，计算出基本预备费63.7万元。根据业主提供银行贷款1200万元。年利率为7%，计算出截至施工期末的工程贷款利息为88万元。14.5总概算表总概算表万元序号工程或费用名称建安工程费设备购置费其它费用合计Ⅰ水电站工程　　　2123　第一部分：建筑工程1298　　1298一拦河取水枢纽工程211　　2111坝体工程128　　1282冲砂孔工程50.1　　50.13隧洞进口工程33.1　　33.1二引水工程882　　8821隧洞工程821　　8212压力前池22.6　　22.63压力管道工程39.0　　39.0三发电厂房工程156　　156四升压站8.73　　8.73五交通工程12.8　　12.8六房屋建筑工程24.8　　24.8七其他工程2.00　　2.00　第二部分机电设备及安装工程36.2479　515一发电机设备及安装工程25.4317　3421水轮机设备及安装12.8118　1312发电机设备及安装9.48150　1603进水管主阀设备及安装0.7925.8　26.64起重设备及安装0.8712.1　13.05水力机械辅助设备及安装1.4610.8　12.3二升压站设备及安装工程10.7162　1731主变、高压设备及安装4.1476.6　80.72母线、电缆、金具设备及安装0.707.61　8.313控制、保护设备及安装4.4553.8　58.34厂用电系统设备及安装0.114.38　4.49154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队5防雷接地及工作接地系统1.1312.2　13.36升压站屋外配电置0.222.37　2.597通讯及其他工程　5.25　5.25第三部分：金属结构设备及安装工程59.460.0　119总概算表一拦河引水枢纽工程15.715.6　31.3二引水工程43.441.9　85.2三发电厂房工程0.392.55　2.94　第四部分：临时工程41.3　　41.3一拦河引水坝导流工程6.83　　6.83二交通工程2.30　　2.30三房屋建筑工程4.00　　4.00四其他临时工程28.1　　28.1　第五部分：其他费用　　149149一建设管理费　　38.838.8二建设及施工场地征用费　　13.313.3三生产管理单位准备费　　13.713.7四科研勘测设计费　　64.964.9五其他　　18.518.5　一至五部分合计　　　2123　基本预备费(3%)　　　63.7　主体工程静态总投资　　　2187II水土保持及环保投资　　　20.0一水土保持费　　　15.0二环境保护费　　　5.00III工程总投资合计　　　　　静态总投资　　　2207　建设期贷款利息（7%)　　　88.0　动态总投资　　　2295154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队15经济评价15.1评价依据15.1.1概述普安县新寨河四级水电站位于黔西南州普安县高棉乡棉花村，电站是利用官田电站至岔河汇合处的天然落差进行发电。电站距320国道离约20km、距普安县32km、州政府所在地兴义178KM、省城贵阳245KM，交通条件较为方便。该电站为引水式径流电站，电站设计水头93.25m，引用流量6.5m3/s，总装机容量4000kw，电站主要建筑物有：取水枢纽、引水隧洞（总长4592m）、压力前池、压力钢管（长212.35m）、发电厂房、升压变电站等。总工期为两年。工程项目建成后,多年平均发电量1509万KW.h，年利用小时数3772h，电能输往江西坡35kV变电站，与普安县地方电网相联运行。15.1.2投资费用建设总工期为两年，工程动态总投资2295万元，其中：1200万元向银行长期贷款，年利率为7.0%；其余1095万元由普安县新寨河水电开发有限公司自筹解决。建设期利息按复利计算，共计88万元；流动资金按40元/kw取，共计16万元；15.1.3评价依据和方法154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队（1）以《建设项目经济评价方法与参数》（第二版）、《水利建设项目经济评价规范》（SL72—94）、以及国家、地方现行财税制度为依据。（2）参照《小水电建设项目经济评价规程》（SL16—95）有关规定。（3）参照（项目可行性研究指南（试行））（2002版）的有关规定。（4）全部投次的财务基准收益率采用10%，社会折现率采用12%。（5）工程总工期2年，生产期30年，计算期32年。基准点定在开工年初。由于新寨河四级水电站总装机容量在6000KW以下，施工期不大于三年，全部机组投产期在一年内。故采用经评规范中6000kw以下电站按简化计算公式。简化评价方法主要简化内容为：假定投资在施工期内各年末均匀投入；施工期末即可达到生产能力，投产后年运行费及年效益均视为常数；还贷资金可按利润额和基本折旧费的某一比率计算。15.2财务评价一、基础数据：总投资I2295万元其中：贷款1200万元装机容量N4000KW年发电量1509万KW·h单位千瓦投资5738元/KW单位电能投资1.521元/KW·h财务基准收益率IC10%154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队(1)财务内部收益率FIRR简化计算式：(2)财务净现值与财务净现值率简化计算式：(3)固定资产投资贷款偿还期Pd简化计算式：二、有关参数贷款Id＝q·I;1200万元年收益B=α·N·h·(1-η)·S;298万元年运行费C=ρc·φ·N·KN;18.4万元基本折旧费D=ρd·φ·N·KN;64.3万元税金及附加T=ξ·B;19.8万元还贷资金A=αp·（B-（C+D）-T）+αd·D217.9万元式中：m—建设期;取m=2n—计算期;取n=32h—装机利用小时；3773小时S—计算电价（元/KW·h）取S=0.21α—有效电量系数;取α=0.95η—厂用电及网损率;取η=1.0%ρc—年运行费率;取ρc=1.0%φ—固定资产形成率;取φ=0.80ρd—综合折旧率;取n=3.5%ξ—税率;取n=6.66%αp—利润还贷因子;取αp＝0.95αd—折旧费还贷因子;取αd＝0.50q—贷款额占投资的比重;取q=52.29i—贷款综合利率；取i=7.0%154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队SV—计期末回收固定资产余值.取SV=0.1三、财务评价经计算：FIRR=10.20%财务内部收益率试算值FNPV=32.85万元财务净现值FNPVR=1.65%财务净现值率Pd=9.52年贷款偿还期经分析计算，项目全部投资财务内部收益率为FIRR=10.20%，大于财务基准收益率10%；财务净现值FNPV=32.85万元，财务净现值率FNPVR=1.65%，均大于零；贷款偿还期Pd=9.52年，满足贷款机构要求。电站正常运行期资产负债率较低，具有较强的偿债能力。盈利能力较强，该项目具有一定的抗风险能力。综上所述，本电站财务指标优越，在财务上是切实可行的。15.3国民经济评价经济评价一、基础数据：总投资I2180.25计算影子电价S＝(K1·K2·K3)×(西南网平均影子电价)=0.2570式中：网平均影子电价（元/KW·h）0.1931K1—与大网关系的调整系数1.10K2—缺电情况调整系数1.10K3—交通运输条件的调整系数1.10社会折现率Is12%(1)经济内部收益率EIRR简化计算式：(2)经济净现值与经济净现值率简化计算式：154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队二、有关参数年收益B=α·N·h·(1-η)·S;364.76万元年运行费C=ρc·φ·N·KN;21.80万元式中各式意义同前三、财务评价经计算：EIRR=14.50%经济内部收益率试算值ENPV=359.96万元国民经济净现值ENPVR=19.54%国民经济净现值率经分析计算，国民经济内部收益率EIRR=14.5％，大于社会折现率Is=12%；国民经济净现值ENPV=359.96万元，国民经济净现值率ENPVR=19.54%，均大于零。工程项目的国民经济评价是合理、可行的。15.4综合评价与结论本电站装机容量4000kw，年发电量近期年发电量为1509万kw.h，它的兴建不仅可缓解普安县电网供电紧张的局面，而且可带动该地区的发展。电站财务评价和国民经济评价均可行，且独具有较强的抗风险能力，故本电站综合评价可行。另外，社会对电力需求量越来越大，同时国家对电价也将逐步改革，采用的上网电价具有一定的上提空间，对项目进行投资风险较小且具有较强的赢利能力。综上所述，本电站具有显著的社会、经济效益，其经济上合理，财务上可行，具有抗风险能力。总之,154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队普安县新寨河四级水电站工程的兴建,为解决普安县的缺电现状,提高当地人民的生活水平,解决部分人员就业、推动“以电代燃料”生态工程建设和促进普安县的经济发展将起着重要的作用,且该工程项目经济效益显著,建议尽快审批兴建。154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154 普安县新寨河四级水电站初步设计（代可研）报告普安县水利局勘测设计队154'