学士学位论文—-一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告.doc

'连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告工程特性表序号项目单位现状改造后备注一水文特征㈠大坝1集雨面积km223.082水陂以上干流长度km7.213平均坡降‰304设计洪水位（P=1%）m867.365设计洪峰流量（P=1%）m3/s454.606校核洪水位（P=0.1%）m868.237校核洪峰流量（P=0.1%）m3/s636.308正常蓄水位m866.009年平均降雨量mm2143.0110多年平均径流深mm1500㈡厂房1集雨面积km29.082厂址以上干流长度km4.43平均坡降%18.64设计洪水位（P=5%）m433.165设计洪峰流量（P=5%）m3/s205.736校核洪水位（P=2%）m433.397校核洪峰流量（P=2%）m3/s239.648设计引用流量m3/s1.952.246二主要建筑物㈠挡水建筑物A主坝1型式均质土坝2坝顶部高程m869.803防浪墙顶高程m870.604最大坝高m38.55坝顶宽度m6.66坝顶长度m12096 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告B副坝1型式粘土斜墙土坝2坝顶部高程m869.503防浪墙顶高程m870.204最大坝高m12.55坝顶宽度m5.36坝顶长度m102㈡泄水建筑物1型式开敞式2堰顶高程m862.003过水净宽m3.54洞内径m直墙高2.8～1.8m,拱顶半径为1.75m5进口段长度m126陡坡段长度m233.67出挑流段长度m20.188消能方式挑流消能9闸门型式4.3×3.5弧形闸门10启闭机型号QPQ-2×5固定式卷扬机㈢电站输水建筑物1圆形隧洞隧洞长度m2665断面尺寸m洞径2.2底坡‰2.52梯形明渠　明渠长度m102.5断面尺寸m1.9×2.53底坡‰2.53　暗渠　暗渠长度m73断面尺寸m2.2×2.35底坡‰2.596 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告4压力管m钢管长度m1742管径m1圆形闸门型式1.8×1.8平板闸门5启闭机机型号QP-16固定式卷扬机6检修启闭机型号MD5-9电动钢丝绳葫芦㈣供水建筑物1　型式圆形涵管3　主管长度m50003　主管尺寸mφ1.8～2.04　支管尺寸mφ0.4三电站水头及厂房1水头m3983952主厂房结构形式砖混平面尺寸m27.90×11.60主厂房高度m9.1发电机层地面高程m434.80地面高程434.803副厂房结构形式砖混平面尺寸m12.22×16.66副厂房高度m5.2地面高程m434.80四机电设备㈠水轮机台21型号CJA237-W-125/1×12.5CJA475-40-W-105/2×9.22额定水头m3983953额定出力kw4单机设计流量m3/s0.9751.1235水轮机额定效率%8896 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告㈡发电机台21型号SFW3200-10/1730SFW3600-8/17302功率kw320036003电压V630063004装机总容量kv640072005发电机额定效率%96㈢水轮发电机组综合效率%84.48㈣变压器台111变压器S7-8000/35S11-10000/353电压kv3535五工程效益指标1发电效益2装机容量kw640072003保证出力kw445.184多年平均发电量万kwh2501.94（近三年平均）3008.76增加20.26%5年利用小时h39094179六经济指标㈠静态总投资万元1总投资万元1095.952建筑安装工程费万元66.013机电设备购置费万元868.094独立费用万元109.665基本预备费万元52.19㈡经济指标1单位千瓦投资元/kw15222单位电度投资元/kwh2.163发电经营成本万元58.444上网电价元/kwh0.54445项目年收益万元246.396财务内部收益率%15.367国民经济内部收益率%19.8296 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告1前言1.1基本情况板洞一级水电站坝址工程位于连南瑶族自治县寨岗镇板洞村境内，距县城约78km，有乡村公路直达电站厂区及大坝，交通条件十分便利。坝址在北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地，坝址以上集雨面积为23.08km2，干流河长7.21km，干流河床平均比降30‰。根据板洞水库食水工程电站总体规划，计划梯级开发二级电站，现状二级电站均已投产发电，本工程电站为梯级开发的第一级。工程始建于1990年5月，并于1994年8月完成投产，现有装机容量为2×3200=6400kw，为年调节的引水式水力发电站。该电站业主为连南县板洞水电发展有限公司，以“板洞水电”为“龙头”的县属国有企业。电站运行多年，为缓解连南县电力供需矛盾，促进工农业生产发展发挥了极其重要的作用。水库还解决连南县大麦山、南岗、三排三个石灰岩乡镇15个管理区，78个自然村的瑶族同胞用水困难，可改善下游2.7万亩土地的灌溉。电站业主连南瑶族自治县板洞一级水电站申报该站列入农村水电增效扩容改造项目。2012年2月由连南瑶族自治县板洞一级水电站委托我院承担《连南县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告》的调研与编制工作。在本次初步设计工作中，收集电站近年来的运行资料，针对原电站的运行现状，存在的问题进行了调查，并对相关水工建筑物、水力机械、电气、金属结构等设备进行安全性分析和效益分析，做出增效扩容改造必要性的评价，提出需改造的内容。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告由于本次设计周期短、设计基础资料不足，为完成好设计任务，我院及时组成项目组开展相关工作，有关领导和工程技术人员在第一时间就技术改造工程的问题对板洞一级水电站进行了实地调查，实地调研及收集有关资料，针对本工程的特点和存在的主要问题，推荐维持工程总布置和大坝正常蓄水位现状，更换或更新机电设备的增效扩容改造方案，形成本报告供审查。本次增效扩容改造后电站总装机容量7200kW,年平均发电量可达3008.76万kW·h，与实际年发电量相比增加506.82万kW·h。板洞一级水电站增效扩容改造工程总投资1095.95万元，改造后单位千瓦投资为1522元/kW，新增电量成本为2.16元/kW·h。1.2工程建设过程板洞一级水电站始建于1990年5月9日，1994年3月15日堵洞下闸蓄水；电站于1991年11月动工，1994年8月8日投产；水库工程目前已运行了18年。本枢纽工程主要包括大坝（主坝和副坝）、泄洪洞、供水隧洞和灌溉发电输水隧洞、压力管道、发电厂房及升压站等，现有规模2×3200=6400kw。板洞一级水电站工程主要建设过程及大事纪要如下：1、1990年5月正式动工。2、1989年冬黄连北校至板洞进库公路开工，1992年冬完成。3、1990年5月9日输水隧洞动工开挖，1994年6月输水隧洞完工。4、1991年6月1日泄洪（含导流）洞正式开挖，1991年11月16日开挖完成。5、1991年11月主坝动工，1994年6月完成。6、1991年11月副坝动工，1992年春完成。7、1994年3月15日导流隧洞堵洞截流，1994年4月10日竣工，水库开始蓄水。8、1994年6月30日泄洪洞开始泄流。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告9、1994年7月16日输水隧洞开始充水，8月3日电站转入正常运行。10、1994年8月2台机组投产发电。11、1994年6月主坝左岸山坡受洪水冲刷，土层松软850～858m高程，1995年2月至5月进行防渗灌浆。12、1997年板洞水库首期工程（水库枢纽工程）竣工验收。13、2009年该电站水库工程完成安全鉴定加固工作。1.3工程现状存在的主要问题根据现场调查及查阅电站历史运行资料，板洞一级水电站为上世纪90年代初期建设的，电站运行至今已18年，该电站水库工程于2009年完成安全鉴定加固工作。虽然在运行期间经多次维护和完善，但仍存在着相当多的问题，该电站存在机电设备磨损、效率低、金属结构锈蚀、变形等众多问题，电站大修、小修不断，但检修效果甚微，发电量呈逐年减少趋势，效益明显下降，电站机电设备故障频繁、运行效率低是引起工程发电量和效益下降的主要原因。根据电站水文水能计算及电站建成初期发电量及效益分析，该电站资源优势明显，水能充足，电站尚有增容的空间，电站效益增长潜力较大。为充分利用水能资源，最大限度发挥电站效益，本次对该电站进行全面改造（增容）是非常必要的。1.4增效扩容改造初步设计工作开展过程受连南县板洞水电发展有限公司委托，我院承担板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计任务，任务承接后，我院马上安排技术人员于2012年2月至电站现场进行了调查、实地测量、地质勘察等野外踏勘任务，收集了电站建设及运行相关资料，为工程的初步设计工作做了充分的前期准备。2012年396 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告月对电站现状主要建筑物结构进行分析及计算，对电站基本参数、水文、电能及装机等进行了合理性分析，并经方案比较，提出了本工程主要改造方案，编制了《连南县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告》（即本报告）、相关图纸及工程概算。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告2现状分析及改造必要性评价2.1水资源概况板洞一级水电站工程所属流域为北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地，坝址以上集雨面积为23.08km2，干流河长7.21km，干流河床平均比降30‰。根据板洞水库食水工程电站总体规划，计划梯级开发二级电站，现状二级电站均已投产发电，本工程电站为梯级开发的第一级，为年调节的引水式水力发电站，流域梯级开发及水资源利用情况详见表2-1。流域梯级开发情况表表2-1项目单位I级II级备注电站名称板洞一级水电站径口电站装机容量kw64006000合计：12400kw板洞一级水电站建成投产后，开始几年，由于流域内植被条件较好，人类活动较少，电站运行效益显著，电站年发电量基本能达到2780万度左右，但随着流域内人类活动的逐渐频繁，上游村民挖山冲砂、矿产业等的逐渐兴起，流域内水土流失情况严重，河水中含砂量逐渐增加，导致拦河坝坝前及引水系统淤积严重，实际引用流量减少，另外受当时设备技术落后等因素的影响，电站设备老化严重，特别是水轮机受含沙量的影响，设备磨损严重，且长期得不到更换和大修，电站发电量逐渐减少。根据电站运行人员调查反映，近几年来，电站设备老化、漏水严重，特别是汛期时，大量径流从坝顶溢流而去，而机组却达不到额定出力，机组效率低是发电量减少的主要原因。另外，根据水文水能计算，板洞一级水电站现状装机6400kw，年利用小时3909h，发电量2501.94万kw·h，。根据理论计算：按现状装机6496 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告00kw，理论年利用小时4344h，发电量2780.38万kw·h。综上所述，从电站运行记录及水文水能计算，该电站水能资源还是有保障的，甚至还有增容机组，合理利用汛期水能的潜能。2.2工程现状及存在的问题2.2.1水工建筑物现状及存在的主要问题板洞一级水电站主要水工建筑物及发电流道图如下：板洞水库（拦河坝、泄洪洞）→明渠→暗渠→输水隧洞→压力管道→电站厂房→尾水渠。根据实地调查及查阅电站相关资料，板洞一级水电站主要水工建筑物及存在的主要问题分述如下：2.2.1.1拦河坝（主坝）基本参数：均质土坝，最大坝高38.50m，坝顶高程869.80m，坝顶长120m，坝顶宽6.60m（包括防浪墙及排水沟），其中防浪墙顶高程870.60m，宽0.50m。迎水坡分二级，▽869.80～850.50坡比为1:2.81，采用干砌石护坡，850.50m高程平台宽为2.50m；▽850.50～832.50m坡比为1:2.91。背水坡分三级，采用草皮护坡，▽859.62～849.50m坡比为1:2.67，849.50m高程平台宽为2.40m，▽849.50～837m坡比为1:2.94，837m高程平台宽为2.80m，▽837m以下为干砌堆石排水棱体，坡比为1:2。现场检查项目主要有坝顶、迎水坡、背水坡、观测设施、排水系统等。现状分析及存在的主要问题：本水库工程于09年完成大坝安全鉴定工作。①坝顶防浪墙砌体简易平缝，墙脚长满杂草；②迎水坡砌石尺寸小，坡面平整；③背水坡主要为草皮护坡，局部为浆砌石护坡，坝容相对较好，坡面形状规则，排水沟和人行步级基本完好；④大坝安全监测设施不齐全；⑤大坝有防汛照明设施。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告总体看来，拦河坝本身满足挡水取水要求，结构满足要求，渗漏形态安全，需增加水文自动观测设施等。2.2.1.2拦河坝（副坝）基本参数：粘土斜墙土坝，最大坝高12.50m，坝顶高程869.50m，坝顶长102m，坝顶宽5.0m（包括防浪墙），其中防浪墙顶高程870.20m，宽0.50m。迎水坡分二级，采用干砌石护坡,▽869.50～859.10坡比为1:2.83，859.10m高程平台宽为2m；▽859.10～855.50m坡比为1:2.88。背水坡分一级，采用草皮护坡，▽869.50～857.00m坡比为1:2.63,▽857.00m高程平台宽为2m，▽857.00m以下为干砌堆石排水棱体,坡比为1:1.5。现场检查项目主要有坝顶、迎水坡、背水坡、观测设施、排水系统等。现状分析及存在的主要问题：①坝顶为泥结石路面，防浪墙砌体简易平缝，墙脚长满杂草；②迎水坡砌体完好，坡面平整；③背水坡坝容较好，坡面形状规则；④大坝未设有沉降、位移及水位监测设施。2.2.1.3泄洪洞基本参数：泄洪洞为无压城门式隧洞，全长265.78m，其中进水口12m，陡坡段233.60m，出口挑流段20.18m。进口采用有闸控制，堰型为a型驼峰堰，堰顶高程862.00m，闸门为一扇3.5×4.30m的弧形闸门。隧洞采用C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为0.30～0.50m，洞净宽均为3.5m，拱顶半径为1.75m，侧墙高由3m渐变为1.80m。出口采用挑流消能，鼻坎高程834.07m,挑射角20度。泄洪闸现状分析及存在的主要问题：①启闭机为手电两用,设有备用电源,启闭较好；②启闭机室内设有控制屏；③工作闸门为弧形钢闸门，得到很好的维护，无锈蚀。泄洪洞现状分析及存在的主要问题：①由于进水口段紧靠山体，山体陡峭，岩石风化较严重，时常有小石头掉下来，可能发生局部塌方，影响公路通行；②96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告进口处两侧侧墙完好，其高度超过7m，墙顶设有设置相应的栏杆。2.2.1.4明渠及暗渠基本参数：明渠段长102.5m，渠底宽2.20m，高2.53m，断面形式为梯形，边坡为1：1.50，为0.30m厚浆砌石护坡，底板高程853.00m。暗渠段为两侧挡墙加混凝土顶拱方式，进口设有拦污栅，全长73m，渠底宽2.20m，高2.53m,底板高程为854.00m，坡降2.5‰，侧墙净高1.70m，底板为0.20m厚C15混凝土。侧墙及底板均为浆砌块石衬砌。现状分析及存在的主要问题：①明渠及暗渠均为短渠，经过流能力复核，过流能力均大于设计引用流量，满足要求；②衬砌结构完好，未出现过开裂、崩塌等不良现象，结构稳定。③由于引水坝的坝前淤积，导致区内有淤砂现象，占用过流断面，及时清淤即可。2.2.1.5输水隧洞基本参数：输水隧洞为灌溉发电洞，洞身段长2665m，隧洞为圆形有压隧洞，洞径为2.2m。现状主要检查项目有隧道进水口、启闭设施、洞身段等。现状分析及存在的主要问题：①进口拦污栅维护较好；②工作闸门维护较好；③洞身运行良好，衬砌未出现裂缝、渗漏、坍塌等情况；④出口处调压井简体结构稳定。2.2.1.6压力管道基本参数：本电站压力管道共1条，采用双机单管供水形式，管道全线用钢管，管径为1.0m，管壁厚20mm，管道总长度为1742m，管道全线设浆砌石镇墩29个。现状分析及存在的主要问题：根据原设计及运行资料，板洞一级水电站压力管道运行记录较好，未出现过大的事故和险情，各镇墩结构较稳定，无开裂、位移等不良情况。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告2.2.1.7电站厂房基本参数：板洞一级水电站厂房为混凝土屋面结构，起重机为手动桥式起重机，现状主厂房平面尺寸为11.60m×27.90m，高9.1m，副厂房平面尺寸为12.22m×16.66m，高5.2m，位于河道右岸，与河道轴线平行布置，厂房内安装2台卧室水轮发电机组及发电配套屏柜设施，机组呈“一”字型布置，地面高程434.80m。电站投入使用至今，现状结构较完好，经水文计算（详见第三章节）厂房防洪满足要求。2.2.1.8升压站及其他附属设施基本参数：升压站位于厂房下游靠山体侧，四面为砖砌围墙，围墙高2.0m，站内安装主变一台及真空开关、电流电压互感器等升压设备，出线电压35kv一回，平面尺寸32.0m×13.5m，地面高程434.80m。厂区周围均为围墙维护，厂区内还包括职工宿舍楼、职工食堂、篮球场、仓库等附属设施，场地开阔，现状良好。现状分析及存在的主要问题：根据现场调查，升压站围墙、主变基础等土建设施均较完好，进厂公路为混凝土路面，路面条件较好，其他辅助设施均较完善。2.2.2机电设备现状及存在的主要问题2.2.2.1发电机组设备基本参数：根据现场调查，板洞一级水电站共装2台水轮发电机组，呈“一”字型布置，单机容量3200kW，总装机容量6400kW。水轮发电机组为卧轴冲击式，由重庆水轮机厂生产制造。1994年8月全部安装完毕发电。水轮机、发电机型号及主要技术参数见表2-2。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告机组设备现状表表2-2水轮机型号CJA237-W-125/1×12.5设计水头398m最大水头不详设计流量0.975m3/s额定功率3368额定转速600r/min飞逸转速1162r/min出厂时间1992年11月生产厂家重庆水轮机厂发电机型号SFW3200-10/1730额定功率3200kw出线电压6300v功率因子0.8接线方式2Y额定转速600r/min出厂时间1992年11月生产厂家重庆水轮机厂调速器型号YT-600进水蝶阀φ0.5m蝶阀现状分析及存在的主要问题：根据现场调查，从以上机组参数看，机组均为上世纪九十年代生产的机组，效率低，板洞一级水电站的水轮发电机组及其辅助设备经过18年运行，设备严重老化，安全隐患多，发电效率极低，经济效益差。水力机械存在的主要问题如下：（1）水轮机运行至今已有18年，设备严重老化，效率低下。（2）水轮机导水叶立面、端面产生局部空蚀，转轮叶片产生空蚀并磨损严重，造成间隙漏水损失。需增加水轮机过流量，才能达到水轮机额定出力的要求，使电站耗水量增加，影响发电效益。（3）水轮机主轴密封漏水严重，造成漏水损失，使得水轮机效率达不到设计要求。（4）因计算机技术发展水平的限制，原设计所选调速器为机械液压式，技术落后，设备陈旧，不能与微机监控系统匹配。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告（5）进水主阀设备运行时间久，阀体外壳铁锈腐蚀厉害，工作、检修密封漏水严重，缺乏自关闭功能和远程监控功能。（6）技术供水系统原电站采用射流泵供水，射流泵经18年的运行，喷嘴腐蚀严重，效率低下。（7）滤油机、空压机等辅助设备经过多年的使用，设备已严重老化。综上所述，板洞一级水电站发电机组及水力设备存在的问题比较突出，设备老化、磨损是致使机组运行效率低的主要原因。2.2.2.2电气设备（1）发电机定子、转子线圈老化，线圈温度较高，绝缘等级低（B级），电气性能差。发电机运行至今已近18年，设备严重老化，效率低下。（2）主变压器采用铝芯变压器S7型，损耗大，存在漏油现象。（3）励磁系统采用老式晶闸管励磁系统，该系统运行时间已久，老化严重，经常出现建压不了，调节电阻失灵，出现电压不稳定现象。（4）户内6.3kV高压柜采用的是GG-1A柜，该高压柜运行时间已久，设备陈旧老化，有些高压柜已无“五防功能”，操作不灵活、安全性、可靠性差。（5）户内0.4kV低压柜，该低压柜运行时间已久，设备陈旧老化，安全性能差。（6）户外35kV断路器采用DW1型多油断路器，运行维护困难。（7）户外35kV隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、跌落式熔断器等户外设备运行时间已久，设备老化严重，操作困难，维护不便。（8）发电机出线电缆以及其它动力电缆、控制电缆因运行时间已久，绝缘老化，已不能满足安全输电及控制要求。（9）96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告控制保护系统采用常规控制保护，系统设备陈旧老化，零部件更换困难，运行状况不稳定，准确度、灵敏度太低。2.2.3金属结构现状及存在的主要问题根据调查，板洞一级水电站主要金属结构为拦污栅、冲砂闸、进水闸、压力管道铸铁管等，其主要参数及存在的问题在水工建筑物现状中已基本说明，现统计如下：金属结构统计表表2-3设备名称位置形式结构尺寸数量存在的主要问题进水闸1泄洪洞进水口弧形闸门3.5×4.3m1扇维护良好进水闸2大坝接渠道取水口处平板闸门2.2×3.0m1扇维护良好冲砂闸1主坝左侧平板闸门2.1×2.7m1扇维护良好冲砂闸2副坝左侧平板闸门2.1×2.7m1扇维护良好拦污栅1大坝接渠道取水口处扁钢及角钢焊接2.7×3.0m1扇维护良好拦污栅2输水隧洞进水口扁钢及角钢焊接2.2×2.6m1扇维护良好2.3增效扩容改造的必要性1）从工程建筑物及机电设备现状看，板洞一级水电站为上世纪90年代初期建设的，由于当时受资金、技术等的影响，工程建设本身就存在开工仓促、前期工作不扎实、抢抓进度、配套设施不完善等因素，电站运行至今已18年，虽然在运行期间经多次维护和完善，但仍存在着相当多的问题，从上面对电站的现状分析，该电站存在机电设备磨损、效率低等众多问题。2）从电站近年来运行来看，该电站发电量呈逐年减少趋势，效益明显下降，调查现实，电站机电设备故障频繁、运行效率低是引起发电量下降的主要原因。据近3年来的统计，机组单机最大出力仅2750Kw,机组全发实际出力仅达到5500Kw,年平均发电量仅为2501.94万kW.h。根据电站运行单位提供的实测数据，电站近三年来年发电量记录详见下表。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告近三年来年发电量统计表（单位：万kwh）表2-4年份2009年2010年2011年年平均发电量理论发电量板洞一级水电站年发电量2330.122867.942307.762501.942780.383）从电站发展前景看，随着社会经济的发展，国家对电能的需求日益增大，同时根据国家宏观调控方针政策、节能减排的总体趋势及国家对水利投资的大力扶持，特别是结合我省我市的小水电资源优势，小水电行业前景一片大好。结合本工程的实际情况，从电站建成初期发电量及效益看，该电站资源优势明显，水能充足，且根据运行管理资料及水能计算成果，电站尚有扩机增容的空间，电站效益增长潜力较大。总上所述，板洞一级水电站资源优越，效益明显，发展空间巨大，现状因设备老化等原因致使电站未能发挥正常的社会和经济效益，为充分利用水能资源，最大限度发挥电站效益，因此本次借国家相关政策的东风，对该电站进行全面改造（增容）是非常必要的。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告3水文分析3.1流域概况板洞一级水电站工程所属流域为北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地，坝址以上集雨面积为23.08km2，干流河长7.21km，干流河床平均比降30‰。根据板洞水库食水工程电站总体规划，计划梯级开发二级电站，现状二级电站均已投产发电，本工程电站为梯级开发的第一级。板洞一级水电站属于跨流域引水发电工程，厂房位于连南瑶族自治县大麦山镇黄莲管理区茶子坪附近的黄莲水左岸。3.2气象特征工程所在地属中亚热带季风性湿润气候区，年平均气温19.4℃，多年平均湿度为79%，平均霜期12月11日至2月3日。参照《广东省水文图集》成果，工程所在流域区内雨量较充沛，多年平均降雨量2143.01mm，年内降雨分配不均，汛期（4～9月）占年雨量的76.8%左右,9月起雨量显著减少。多年平均径流深1500mm，多年平均最大风速11.6m/s。3.3水文基本资料本次改造的板洞一级水电站坝址位于连南瑶族自治县寨岗镇板洞村，该电站水库坝址以上集雨面积为23.08km2，且为年调节功能的引水式发电站。流域内无水文测站，本工程没有实测水文资料，水文资料非常缺乏，降雨资料主要采用同一流域的白芒雨量站雨量资料（相距11km），多年平均降雨量2143.01mm。本次收集了白芒雨量站1961年至2009年共49年的实测降雨资料，详见表3-1。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告白芒雨量站实测降雨资料表3-1序号年份降雨量全年丰水期枯水期年月－年月mmmmmm(1)(2)(3)(4)(5)161.4—62.32560.602123.20437.40262.4—63.32490.002036.40453.60363.4—64.31544.60766.10778.50464.4—65.31928.201547.70380.50565.4—66.31835.001321.10513.90666.4—67.31762.201257.40504.80767.4—68.31878.801535.70343.10868.4—69.32556.802040.70516.10969.4—70.31572.001089.00483.001070.4—71.32414.001865.00549.001171.4—72.31774.001384.00390.001272.4—73.32711.001743.00968.001373.4—74.33374.402751.00623.401474.4—75.32265.001485.00780.001575.4—76.32368.801678.10690.701676.4—77.32060.001694.00366.001777.4—78.32301.901738.90563.001878.4—79.32016.201503.90512.301979.4—80.31909.301487.10422.202080.4—81.32192.601640.50552.102181.4—82.32186.301576.80609.502282.4—83.32566.201361.601204.602383.4—84.31843.801408.20435.602484.4—85.31888.901383.40505.502585.4—86.31634.401261.20373.202686.4—87.31924.901522.10402.802787.4—88.32071.301465.50605.802888.4—89.31840.201419.10421.102989.4—90.31711.301135.30576.003090.4—91.31666.901168.80498.103191.4—92.31776.00809.60966.403292.4—93.31709.401352.40357.003393.4—94.32256.501776.60479.903494.4—95.32800.402248.20552.203595.4—96.32186.301307.00879.303696.4—97.32135.401646.30489.103797.4—98.33068.302214.80853.5096 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告3898.4—99.32409.101892.70516.403999.4—00.32152.001742.40409.604000.4—01.32093.501444.30649.204101.4—02.32419.501912.00507.504202.4—03.32544.531854.50690.034303.4—04.31749.201503.30245.904404.4—05.31728.601343.00385.604505.4—06.32099.201481.00618.204606.4—07.32503.001804.00699.004707.4—08.32020.001441.50578.504808.4—09.32338.001787.00551.004909.4—10.32169.001481.50687.5044合计105007.5377431.9027575.6345多年平均2143.011580.24562.77本工程所在的绥江流域为北江流域一级支流，流域内河道上无大的蓄水、引水、提水工程，用水主要以农村生产、生活用水为主，水资源开发利用程度较低，流域基本保持天然状态，流域面积相差不大，因此，选取白芒雨量站作为本次板洞一级水电站改造工程的水文参证站。白芒雨量站与本工程区相距最近，且雨量站实测资料系列长，实测资料可靠，可作为工程区暴雨分析的参证站。3.4径流3.4.1降雨根据白芒雨量站1961年2009年共49年的实测降雨资料统计计算得，多年平均降水量：Xp=2143.01mm，降水量变差系数Cvx全年=0.19，枯水期平均降雨量X枯p=562.77mm，Cvx枯=0.33，计算详见附表3-2、3-3。查《广东省水文图集》（广东省水文总站1991年）得：多年平均径流深：Yp=1500mm，变差系数：Cvy=0.25，96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告Cs采用3.5Cv。3.4.2典型年选择及典型年年内分配板洞一级水电站在坝址以上河道狭窄，河床坡降较陡，库容较大，故调节程度较好，拟用丰、平、枯三个典型年进行水文计算，由于缺乏径流资料，拟用雨量资料为依据分析选定。本站设计保证率按85%计，径流年内分配选择丰水年为15%，中水年为50%，枯水年为85%，三个典型年进行计算。按多年平均降雨量变差系数Cvx全年=0.19，枯水期多年平均降雨量变差系数Cvx枯=0.33，采用皮氏Ⅲ型曲线Cs=3.5Cv查得模比系数Kp值，由多年平均降水量Xp=2143.01mm计算出各典型年降雨Xi如下表3-2。设计年降水量计算表表3-2频率P全年（mm）枯水期（mm）（%）KpXpXi=KpXpKpXpXi=KpXp151.1932143.012556.611.343562.77755.80500.9842143.012108.720.938562.77527.88850.8132143.011742.270.693562.77390.00对白芒站49年全年及枯水期降雨量统计值按大小顺序排频，对照典型年降雨量值选择出典型年丰水年（P=15%）是：1982年4月至1983年3月；中水年（P=50%）是：2005年4月至2006年3月；枯水年（P=85%）是：1989年4月至1990年3月。由Xi与所选择的典型年降雨量进行调配，使调配出的典型年降雨量频率符合丰水年15%，中水年50%，枯水年85%。详见附表3-3。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告设计年径流计算表表3-3频率P(％)Kphp=YpKp(mm)Wp(104m3)∑WpW深层W地面151.2651897.504379.43437.943941.49500.9601440.003323.52332.352991.17850.7471120.502586.11258.612327.503.4.3径流计算根据本流域多年平均径流Cvy=0.24，采用Cs=3.5Cv皮氏Ⅲ型曲线查得模比系数Kp值，由多年平均径流深Yp=1500mm计得设计年径流量如表3-3。其中，深层补给取10.0%。根据所调配后的各典型年内旬降雨量计算旬径流分配，从而计得各典型年内旬平均流量和多年平均流量，多年平均流量为1.20m3/s，河道生态流量取多年平均流量的10%，为0.12m3/s。旬平均径流计算表如下表3-4。旬平均径流计算表表3-4序号月旬天数降水量水量分配深层补给地面径流径流总量平均流量频率mm%104m3　　m3/s%(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)14上10212.238.30612.00327.38339.384.320.922中1066.802.61412.00103.05115.041.461.833下104.500.17612.006.9418.940.242.7545上10157.256.15412.00242.57254.573.243.675中1083.833.28112.00129.32141.321.804.596下11103.074.03413.20158.99172.191.995.5076上1012.090.47312.0018.6530.650.396.428中10223.358.74112.00344.53356.534.547.349下10306.9212.01212.00473.44485.446.188.26107上10215.948.45112.00333.09345.094.399.1711中1022.940.89812.0035.3947.390.6010.0912下118.380.32813.2012.9326.130.3011.01138上1080.923.16712.00124.83136.821.7411.9314中1069.632.72512.00107.40119.401.5212.8415下11186.207.28713.20287.22300.423.4813.76169上101.940.07612.002.9914.990.1914.6817中1044.831.75412.0069.1581.151.0315.6096 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告18下100.00012.000.0012.000.1516.511910上102.780.10912.004.2916.290.2117.4320中100.00012.000.0012.000.1518.3521下111.460.05713.202.2615.460.1819.272211上1038.811.51912.0059.8671.860.9120.1823中1017.280.67612.0026.6638.650.4921.1024下100.00012.000.0012.000.1522.022512上100.00012.000.0012.000.1522.9426中1047.011.84012.0072.5184.511.0823.8527下1137.781.47913.2058.2871.480.8324.77281上1036.611.43312.0056.4768.470.8725.6929中1074.692.92312.00115.21127.211.6226.6130下11146.445.73113.20225.90239.102.7727.52312上1026.361.03212.0040.6652.660.6728.4432中1027.821.08912.0042.9254.920.7029.3633下873.222.8669.60112.95122.551.9530.28343上10184.527.22112.00284.63296.633.7831.1935中1023.430.91712.0036.1448.140.6132.1136下1116.110.63013.2024.8538.050.4433.03374上1039.711.8839.1156.3265.430.8333.9438中10168.237.9789.11238.62247.733.1534.8639下1051.982.4659.1173.7482.841.0535.78405上10143.256.7939.11203.19212.302.7036.7041中10248.9211.8049.11353.09362.194.6137.6142下1170.243.33110.0299.63109.641.2738.53436上1066.713.1649.1194.63103.741.3239.4544中10225.6510.7019.11320.08329.194.1940.3745下10200.039.4869.11283.74292.853.7341.28467上1011.960.5679.1116.9626.060.3342.2047中1016.330.7749.1123.1732.270.4143.1248下1178.243.71010.02110.98121.001.4044.04498上1015.370.7299.1121.8030.910.3944.9550中1067.253.1899.1195.39104.491.3345.8751下1193.724.44410.02132.94142.951.6546.79529上1045.582.1619.1164.6573.760.9447.7153中105.550.2639.117.8716.980.2248.6254下1032.131.5249.1145.5754.680.7049.545510上100.0009.110.009.110.1250.4656中100.0009.110.009.110.1251.3857下1115.030.71310.0221.3231.330.3652.295811上101.110.0539.111.5710.680.1453.2159中1063.793.0259.1190.4899.581.2754.1360下100.0009.110.009.110.1255.056112上103.330.1589.114.7213.830.1855.9662中100.0009.110.009.110.1256.8863下1118.530.87910.0226.2836.300.4257.8096 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告641上105.550.2639.117.8716.980.2258.7265中1072.153.4229.11102.35111.451.4259.6366下110.00010.020.0010.020.1260.55672上102.130.1019.113.0312.130.1561.4768中1030.311.4389.1143.0052.100.6662.3969下882.403.9087.28116.88124.171.9863.30703上1020.490.9729.1129.0738.170.4964.2271中1016.650.7909.1123.6232.720.4265.1472下11196.409.31310.02278.58288.603.3466.06734上1042.732.3947.0955.7262.800.8066.9774中10108.486.0787.09141.46148.551.8967.8975下107.740.4337.0910.0917.170.2268.81765上10149.508.3767.09194.95202.032.5769.7277中10107.496.0227.09140.17147.251.8770.6478下1151.812.9037.7967.5675.360.8771.56796上10220.6612.3627.09287.73294.813.7572.4880中1027.261.5277.0935.5442.630.5473.3981下10214.7212.0307.09279.99287.073.6574.31827上100.810.0457.091.068.140.1075.2383中1013.220.7417.0917.2424.330.3176.1584下1125.101.4067.7932.7340.520.4777.06858上1066.033.6997.0986.1093.181.1977.9886中10103.185.7807.09134.54141.621.8078.9087下1160.903.4127.7979.4187.201.0179.82889上1075.114.2087.0997.94105.031.3480.7389中1075.924.2537.0999.00106.081.3581.6590下101.620.0917.092.119.200.1282.579110上100.0007.090.007.090.0983.4992中103.970.2227.095.1712.260.1684.4093下110.0007.790.007.790.0985.329411上100.0007.090.007.090.0986.2495中1034.731.9467.0945.2952.380.6787.1696下100.0007.090.007.090.0988.079712上1015.860.8897.0920.6827.770.3588.9998中100.0007.090.007.090.0989.9199下1143.142.4177.7956.2564.050.7490.831001上107.140.4007.099.3116.390.2191.74101中1071.534.0077.0993.27100.361.2892.66102下1137.432.0977.7948.8156.600.6693.581032上1049.962.7997.0965.1572.230.9294.50104中100.0007.090.007.090.0995.41105下836.002.0175.6746.9552.610.8496.331063上100.160.0097.090.217.290.0997.25107中1010.470.5867.0913.6520.730.2698.17108下11122.286.8517.79159.45167.241.9499.0896 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告3.5洪水3.5.1工程等级及洪水标准根据国家《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），板洞一级水电站为以发电为主的引水式电站，该电站现有装机6400kw，库容为3792万m3。工程等别为Ⅲ等，拦河坝等建筑物的级别为3级，渠道、厂房等次要建筑物为5级。根据板洞水库食水工程电站总体规划，计划梯级开发二级电站，现状二级电站均已投产发电，本工程电站为梯级开发的第一级。拦河坝的设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；厂房设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。3.5.2洪水特征板洞一级水电站拦河坝及发电厂房均位于北江上游段，河床两岸高山峻岭，森林茂密，河道坡降陡。该流域属于亚热带季风气候区，受海洋性东南亚热带风暴影响很大，极易发生洪涝灾害。洪水主要由暴雨产生，径流的时空分布与降雨分布基本一致。具有年际变化大，年内分配不均的特点。丰水年降雨量几乎是枯水年降雨量的两倍。年内分配方面，暴雨80％以上集中在5～8月份，多为锋面雨在这个时期洪涝灾害频繁且严重。9～10月份因台风侵袭也常有暴雨洪水发生，11～4月份降雨明显减少。3.5.3洪水计算3.5.3.1暴雨资料板洞一级水电站坝址以上流域面积23.08km2，厂址集雨面积9.08km2，域内无水文测站，本工程没有实测水文资料，水文资料非常缺乏，降雨资料主要采用同一流域的白芒雨量站雨量资料（相距11km）。本次收集了白芒雨量站有1961～2009年的降雨资料。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告根据要求，推求设计洪水有关参数取值可采用广东省水文总站1991年编的《广东省水文图集》和《广东省暴雨径流查算图表使用手册》，本工程采用《广东省暴雨径流查算图表》中的广东省综合单位线法进行计算设计洪水，有关计算参数如下：由于工程集水区域刚好位于《广东省暴雨径流查算图表》分区为北江上游分区V，计算时采用北江上游设计雨型进行计算：采用暴雨低区点面换算系数的at～t～F关系图，内陆区产流参数；广东省综合单位线滞时m1～θ关系图中的大陆地区关系线（即B线），取m1=0.85；集水面积F=23.08km2<500km2，应采用广东省综合单位线Ⅱ号无因次单位线ui～xi；多年平均降雨量2143.01mm，多年平均径流深1500mm。洪水计算有关暴雨参数见表3-5。暴雨参数表表3-5项目1h6h24h72hHt4688140208Cvt0.380.490.500.48at0.9550.9760.9870.991KptP=3.33%1.862.152.182.12P=1%2.232.702.742.65P=0.1%2.903.713.793.633.5.3.2洪水推求2009年该电站水库工程完成安全鉴定加固工作，根据设计资料及表3-5中有关参数，本次洪水计算采用安全鉴定报告中的成果，采用《广东省暴雨径流查算图表》中的广东省综合单位线法进行计算。计算结果详见表3-6。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告设计、校核洪水计算成果表表3-6计算方法、比值单位线法引水坝设计洪峰流量Qmax454.60m3/s引水坝校核洪峰流量Qmax636.30m3/s厂址设计洪峰流量Qmax205.73m3/s厂址校核洪峰流量Qmax239.64m3/s3.5.4防洪复核3.5.4.1调洪演算计算1、水位～库容关系曲线复核水位～库容关系曲线计算采用实测和参考原设计成果，据调查，水库为运行年限不长，该流域植被保存良好，库区泥沙含量小，库容变化不大。经复核计算，原设计成果符合精度要求，详见表3-7。水位～库容关系曲线表表3-7水位H（m）854855856857858859库容V（万m3）99011301278.4145516071785水位H（m）860861862863864865库容V（万m3）196021612363256727802998.9水位H（m）866867868869库容V（万m3）32203476.1373040002、泄洪洞泄流量计算原水库设计水位～下泄量关系如下表3-8：原水库水位～下泄量关系表表3-8水位862.0863.0864.0865.0866.0867.0868.0下泄量0.006.3018.7034.3052.9071.4091.20本次改造重新演算下泄流量，水库泄洪采用泄洪洞，为无压隧洞，进口设弧形闸门控制，进口堰型为a型驼峰堰，堰高1m，堰顶高程862.00m，洞净宽3.50m。泄洪泄流参考《溢洪道设计规范》（SL235-2000）附录A有关公式计算，计算成果表3-7。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告Q=εmbσQ—洪峰流量，见表3-6（m3/s）σ—淹没系数,根据下游水位按中国水利水电出版社出版的《水力计算手册》进行查算。m—流量系数，根据计算断面水流条件及堰型结构，按《水力计算手册》进行取值。b—河道或堰顶净宽，（m）H0—包括行近流速的河道或堰顶水深（m）ε---收缩系数，根据实际过流条件及堰型结构，按《水力计算手册》进行取值。泄洪洞下泄流量计算成果表表3-9水位H（m）862863864865866867868869H0（m）01234567m00.4140.4330.4450.4530.4600.4650.470ξ0.980.960.940.920.900.880.86Q(m3/s)06.2418.2233.6651.6871.6993.25116.00比较表3-8与表3-9可知，各设计水位对应的下泄量基本一致，本次改造选取本次技术结果进行调洪演算。3、调洪演算结果根据选定的《广东省暴雨径流查算图表》计算的洪水过程线结果及表3-7、表3-9中有关数据，采用省水利厅推广应用《调洪演算程序》TH-3进行调洪演算。起调水位取866.00m，为偏安全考虑，调洪时不考虑输水隧洞管的下泄流量，成果见表3-10。调洪演算成果表表3-10洪水频率洪峰流量洪水位相应库容下泄流量96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告Qmax（m3/s）H（m）V（万m3）Q（m3/s）死水位854.00990.0正常蓄水位866.003220.0P=3.33%（866m起调）357.5866.883444.569.23P=1%（866m起调）454.60867.363568.779.56P=0.1%（866m起调）636.30868.233791.898.463.5.4.2厂房防洪计算板洞一级水电站厂房位于连南瑶族自治县大麦山镇黄莲管理区茶子坪附近的黄莲水左岸，该电站为跨流域引水发电电站，厂址以上集雨面积9.08km2,厂址处河道宽47m，河床高程431.00m。根据该电站坝址及厂房处实际情况，洪水为计算采用堰流计算公式（引水坝堰型为WES实用堰，厂房处近似采用宽顶堰）进行计算，计算公式如下：Q=εmbσQ—洪峰流量，见表3-6（m3/s）σ—淹没系数,根据下游水位按中国水利水电出版社出版的《水力计算手册》进行查算。m—流量系数，根据计算断面水流条件及堰型结构，按《水力计算手册》进行取值。b—河道或堰顶净宽，（m）H0—包括行近流速的河道或堰顶水深（m）ε---收缩系数，根据实际过流条件及堰型结构，按《水力计算手册》进行取值。根据以上计算方法及取值说明，计算得厂址水位～流量关系如表3-11，洪水位成果详见表3-12。厂址水位～流量关系计算成果表表3-1196 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告厂址处流量(m3/s)022.9564.92119.27183.62256.62337.34厂址处水位(m)431.00431.50432.00432.50433.00433.50434.00厂址洪水位计算成果表表3-12参数板洞一级水电站厂址P=2%P=5%流量（m3/s)239.64205.73河床高程(m)431.00河床宽(m)47.00流量系数m0.3120.312洪水位（m）433.39433.16地面高程(m)434.80规范要求超高（m）0.33.5.4.3防洪结论根据防洪复核计算，大坝的坝顶高程为869.80m。坝址1000年一遇（P=0.1%）校核洪峰流量为636.3m3/s，相应洪水位为868.23m，加上安全超高0.3m，则大坝的校核防洪高程应为868.53m，小于大坝坝顶高程869.80m，故大坝的防洪高程满足要求。厂房的发电机层地面高程为434.80m。厂址50年一遇（P=2%）校核洪峰流量为239.64m3/s，相应洪水位为433.39m，加上安全超高0.3m，则厂房的校核防洪高程应为433.69m，小于厂房地面高程434.80m，故厂房的防洪高程满足要求。3.6泥沙本工程河段无实测泥沙资料，流域内也没有泥沙颗粒级的资料。本次只能根据电站运行及相关调查资料，对本工程流域泥沙情况进行估算分析。根据调查，板洞一级水电站坝址工程所在位置为连南瑶族自治县寨岗镇板洞村，距县城约78km，坝址在北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告，该流域内均为高山峡谷地貌，河道坡降较陡，植被茂密，人烟稀少，受人类活动影响小，水土流失情况甚微，河流属少沙河流。查《广东省水资源》，该设计流域中心处侵蚀模数约为165.9T/km2，径流的平均含沙量为0.14kg/m3，但至2000年以来，随着人类活动的逐渐增多，特别是近10年来，由于流域内旅游、开矿、洗砂等经济产业的兴起，对地表的破坏原来越严重，水土流失呈逐年增大趋势，致使河流中含沙量不断升高，特别是洪水期，由于河道陡，大量山体砂石冲入河道，河水浑浊，跟由于河道的体积开发，大量砂石在坝前淤积，现状电站拦河坝基本已淤满，且部分引水渠道和隧洞也淤积严重，影响发电，因此，需做好冲砂排砂工作，减少对引水坝的淤积影响。3.7上、下游水位板洞一级水电站坝址以上集雨面积23.08km2，干流河长7.21km，河流平均坡降30‰，为年调节的引水式发电站。该电站为板洞水库食水工程电站总体规划梯级开发的第一级，本电站拦河坝正常蓄水位为866.00m，厂房正常尾水位高程433.00m，本电站所在流域下一级电站径口电站陂址处正常蓄水位为430.60m。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告4工程地质板洞一级水电站坝址工程位于连南县寨岗镇板洞村，距离县城约78km，坝址在北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地，坝址以上集雨面积为23.08km2。工程始建于1990年5月，于1994年9月通过竣工验收,于2009年通过安全鉴定。该电站水库主要解决连南县大麦山、南岗、三排等三个石灰岩乡镇15个管理区、78个自然村的瑶族同胞用水困难，可改善下游2万多亩土地的灌溉。另外水库保护下游耕地4.14万亩,人口8.70万人。水库总库容3792万m3，是一座以供水为主，兼顾防洪、发电、灌溉等综合利用的中型水库。枢纽工程主要由主坝、副坝、泄洪洞、发电输水隧洞、供水隧洞(这里不作描述)及电站厂房等建筑物组成。4.1区域地质概况4.1.1地形地貌板洞一级水电站跨越不同的地形地貌。水库和坝址位于侵蚀剥蚀的高山区，海拔高程825～1300m。输水隧洞穿越天堂山山体，进口高程854m，出口到一级电站地形转为中低山区，引水渠道大部分穿越在溶蚀剥蚀的中低山区，至大麦山的二级电站地面高程降到160m左右。4.1.2地层岩性板洞一级水电站96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告主要颁在燕山期侵入的连阳花岗岩体的东北部，以及该岩体北部的上古生界泥盆系和石炭系地层中。水库坝址、输水隧洞以及一级电站，皆位于花岗岩体上，该岩体为粗中粒斑状黑云母花岗岩。在库区西侧有近南北向分布的盆系砂岩捕虏体，并在坝址右侧和副坝范围内有近南北向分布的矽卡岩矿化带。自一级电站转入引水渠道后，除部分渠道位于花岗岩体内，大部分工程皆位于石炭系石灰岩或白云岩地层中。总的来说，板洞水库工程所跨越的地层和岩性较简单。4.1.3地质构造板洞一级水电站处于东西向构造带和北东向华夏式构造的复合部，区内近东西向分布的连阳岩体内，主要发育有近东西向和近南北向两组断裂，前者规模较小，后者较大，以库区东侧的桐油顶～桃花水断裂规模较大，断裂产状N10°E/NW∠70～80°，宽10-30m,主要为硅化构造岩，长约20km,其南、北两端已切穿连阳岩体，并切过下白垩系红色岩层。4.1.4水文地质板洞河属连江的支流，总体上由西向东流入连江，汇入北江。区内气候湿润，雨水充沛，但季节性较强，山体植被茂盛，储水条件良好，地下水主要有储藏于沿河冲积层和坡洪积层中的孔隙水及储藏于基岩裂隙中的裂隙水。4.1.5地震据《连南县板洞水库坝址初级设计阶段工程地质勘探报告》，区内新构造的特点是，自第四纪以来处于整体间歇性缓慢上升为主，全新世以来，这种上升趋势几乎停顿。同时，本区处于地热热释放值极低的范围，地壳活动相对微弱，水库及外围地区的现代地壳运动较弱，板洞水库所在地块比较稳定，不具备发生强震（≥5级）的构造条件。根据1：400万GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度小于0.05g。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告4.2库区工程地质条件4.2.1地形地貌水库区地形开阔，为一发育在高中山区的山间盆地或微向南倾斜的河谷盆地，东向300～500m，南北长2500～3000m。库盆四周均为高中山环绕，植被良好。4.2.2地层岩性库区地层岩性主要为燕山三期的黑云母中细粒花岗岩，在库区西侧（右岸）有近南北向分布的泥盆系捕虏体，主坝址右岸至副坝址区范围岩性为侏罗系矽卡岩矿化带。库区风化层一般较厚，最大可达20m以上。河流附近发育第四系冲堆积物，由砾石英钟、砂及粘土等组成。4.2.3地质构造水库位于连阳岩体北面，工程分面在由上古生界以来至新生界组成的北北东向的寨岗向斜地带，其东西两侧分别有寨岗东逆断裂和寨岗西逆断裂。其中寨岗东逆断裂产状N25°E/SE∠70～80°，宽5～10m，全长近30km：寨岗西逆断裂产状N30°E/NW∠70～80°，宽200～300m，全长近36km。4.2.4水文地质库区以上流域地层较复杂，地下水储量相对较丰富，地下水主要有储藏于沿河冲积层和坡洪积层中的孔隙水及储藏于基岩裂隙中的裂隙水。总体上地下水受降水和地表水补给，流域内地表水和地下水沿沟谷排泄汇集于连江河。区域水位主要随季节河流水位而涨落，近岸区地下水的动态与库水密切相关。4.2.5库区工程地质条件(1)库区渗漏、稳定96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告库盆四周均为高中山环绕，植被良好，盆底基岩主要是花岗岩，不存在库水向外渗漏的条件，工程地质条件良好。自水库建成蓄水18年以来，库岸无大的残坡积物堆积体和滑坡（崩塌）物堆积体，表明库岸稳定性好。库区两岸山体稳定完整，无大断裂构造，不具备水库诱发地震的条件。(2)固体径流库区四周是剥蚀构造—堆积区，外营力以侵蚀下切作用为主，堆积较不发育，植被良好，水土保持良好,水质清澈,除人为破坏外，发生固体径流的可能性较小。(3)其它库区内无居民住，无农田、庄稼及果园等，因此不存在淹没问题,也没有发现有价值的矿产资源及文物。4.3主体工程地质条件4.3.1地形地貌及地层岩性主坝位于板洞河峡谷进口段，坝顶高程869.8m，坝顶长120m，坝顶宽6.6m，坝底最大坝宽约150m,最大坝高38.5m。河流流向由北而南，河谷横剖面呈不对称的“V”字形，两岸坡度均较陡，左岸稍缓，35～40°左右，右岸地形较陡，40～45°左右，河床高程825～835m；受上下游两条近东西向的冲沟切割，山体较单薄，山坡见众多弱风化状孤石；右岸山体较完整雄厚，山顶高程916m，坝顶路面边坡见弱风化基岩。根据现场调查，结合前期勘察资料，坝址山体左岸、河床及右岸少部为燕山期黑云母中粗粒花岗岩，右岸山体大部分为侏罗系矽卡岩。坝区的地层有：坝体人工填土、冲洪积土、，基岩——燕山期黑云母中粗粒花岗岩、侏罗系矽卡岩。自上而下分述如下。①人工填土Qs（1）96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告主坝填土主要有三类：1、路基土，灰色，主要由碎块石土组成，块径5-8cm，稍湿，松散状，分布在坝顶表层0-0.8m；2、矽卡岩全风化土，黄褐色，主要呈粉质粘土状，含少量强风化岩块，稍湿，可塑状，分面在坝顶表层0.8-4.5m；3、花岗岩全风化土，灰黄色～红黄色，呈粘土质砂状，土质较均匀，多砂，粘性一般，稍湿～湿，稍密～中密。②冲洪积土Qal(2)土层以灰白～灰黄色为主，成分主要为中粗砂、块石、漂砾等，主要分布在河流两侧的漫滩上。③坡积土QdI（3）坝址坡积层的成分因基岩的岩性而不同，左岸以土黄、浅黄为主，由黑云母中细粒花岗岩风化土坡积而成，成分主要为石英颗粒及粘土类矿物，呈砂质粘土或粘土质砂状，稍湿，具粘性，可塑性较差，含较多弱风化孤石。右岸以褐黄为主，由矽卡岩风化土坡积而成，成分主要为粘质粉土，稍湿，松散状。④基岩主坝基岩有两种，分布在左岸和河床的燕山期黑云母中细粒花岗岩和分布在右岸的侏罗系矽卡岩。按岩石风化状态，可划分为全风化带V、强风化带IV及弱风化带Ⅲ，分述如下。全风化带（V）花岗岩全风化土，灰黄色～褐黄色，呈砂质粘土、粘土质砂状，稍湿，硬塑～坚硬状，局部含强风化岩块。本层广泛分布在坝址左岸，，属中等透水。矽卡岩全风化土，灰黄～褐黄色，呈粉质粘土状，土质较均匀，粘性较好，稍湿，可塑状。本层广泛分布在坝址右岸，在库区公路边坡上有出露，层厚约2m96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告左，属中等透水。强风化带（IV）强风化花岗岩，灰黄色，岩质较硬，岩体完整性差，岩石破碎，呈碎石状，风化不均，含约40%全风化土。本层分布较广，属中等透水。强风化矽卡岩，褐黄色，岩质较硬，岩体完整性差，岩芯破碎，呈碎石状，风化不均，含约20%全风化土。弱风化带（Ⅲ）：弱风化花岗岩，浅灰色，岩质坚硬，岩体较完整，发育近直立的裂隙，裂面平直，稍粗，锈黄，微张。本层广泛分布,属弱透水性,局部中等透水.弱风化矽卡岩,岩质较硬,岩体较完整,陡倾角裂隙发育,裂面平直,稍粗,锈黄,微张～张开，属弱透水性，局部中等透水。4.3.2地质构造(1)断层根据地表测绘,结合前期限质勘察资料,主坝坝区附近断裂可分为以下四组,其中规模较大、延伸较长的是②、④两组。①近EW向组，包括N80°W和N78°E，倾向N，陡倾角为主；②近SN向组，包括N0～15°W，部分N10°E，倾向SW，陡倾角；③N40～60°W组，倾向SW，倾角70～85°；④N30～55°E组，倾向SW，倾角60～85°。（2）裂隙坝址的裂隙发育方向、特征与断层相似，其中平缓裂隙比较发育，在地表和钻孔中均常遇到，主要有下列四组：96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告①N5°W/SW∠8～26°，裂隙走向变化大，呈波状起伏延伸，裂面上常见有垂直擦痕；②N30～60°W/NE∠5～10°，裂隙短小，断续延伸；③N10～15°E/SE∠33～43°断续延伸，总长度较大，并常被陡倾角裂隙切断；④卸荷裂隙，顺坡倾向，分布较多，在夹层中成束出现。4.3.3水文地质条件坝址区地下水类型有赋存在填土层、坡积层、全风化土层中的潜水和赋存在强、弱风化中的基岩裂隙下。地下水受大气降水补给，向河流、水库排泄。根据《广东水科院勘察设计院》2009年4月工程地质勘察报告，环境水对混凝土存在HCO3分解类溶出型中等腐蚀性。4.3.4主坝工程地质条件评价根据勘察资料分析,主坝左岸山体单薄,风化较深,地下水位低于水库正常高蓄水位和现在库水位,风化土渗透系数较大,存在绕坝渗漏隐患。主坝右岸山体较完速雄厚，右岸公路边坡上可见有地下水出露地面，出露高程高于水库正常高蓄水位和现在库水位，这表明右岸山体地下水补给水库，所以产生右岸绕坝渗漏的可能性不大；因此工程地质条件相对一般。4.4副坝工程地质条件4.4.1地形地貌及地层岩性板洞水库副坝位于主坝右岸条形山分水岭的一个坳口处,距离主坝约500m,坝顶高程869.5m最大坝高12.5m,坝顶长约102m,坝底最大坝宽约85m.坳上游地形平缓开阔,坡度约5°,下游地形较窄,坡度较大,约10°,两岸山体较雄厚,山顶高程均大于900m96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告,地形较平缓,左岸10～20°,右岸14～18°。据本次现场调查，结合前期勘察资料，副坝基岩为侏罗系矽卡岩，右岸距坝体约50m处为泥盆系石英岩与侏罗系矽卡岩的接触带。副坝址区地层有：坝体人工填土、坡积土和侏罗系矽卡岩。自上而下分述如下。①人工填土Q(1)副坝填土主要有两类:1、坝体斜墙填土，黄红色，主要由粉质粘土组成，稍湿，可塑状，分布在坝前斜墙；2、坝体筑填土，灰褐色，主要由矽卡岩全风化土组成，呈粉质粘土状，土质较均匀，粘性较好，稍湿，可塑状，表层含碎石较多，分布在斜墙之外的坝体内。③坡积土Qdl(3)副坝址坡积层由矽卡岩风化土坡积而成,成分主要为粉质粘土,土质较均匀,具粘性,与风化土性质相似,稍湿,松散状。④基岩副坝基岩岩性单一，主要是侏罗系矽卡岩J。按岩石风化状态，可划分为全风化带V、强风化带IV及弱风化带Ⅲ，分述如下。全风化带（V）：矽卡岩全风化土，灰黄～灰褐色，呈粉质粘土状，土质较均匀，粘性较好，稍湿，可塑状。本层广泛分布在副坝坝址区，属中等透水。强风化带（Ⅳ）：强风化矽卡岩，褐黄色，岩质较硬，岩体完整性差,属中等透水。弱风化带（Ⅲ）：96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告弱风化矽卡岩，岩质较硬，岩体较完整，多呈柱状，少量块状，陡倾角裂隙发育，裂面平直，稍粗，锈黄，微张～张开。本层埋藏较深。4.4.2地质构造根据地表测绘，结合前期地质勘察资料,副坝坝址区风化较深,坝址附近地表未见断层经过。4.4.3水文地质条件与主坝相似,副坝区地下水类型有赋存在填土层、坡积层、全风化土层中的潜水和赋存在强、弱风化中的基岩裂隙水。地下水受大气降水补给，向水库和低洼地方排泄。根据《广东水科院勘察设计院》2009年4月工程地质勘察报告，环境水对混凝土存在HCO3分解类溶出型中等腐蚀性。4.4.4副坝工程地质条件评价副坝两岸山体较雄厚,现场可见山体地下水补给库水,因此，副坝产生渗漏的可能性不大,工程地质条件相对好。4.5泄洪洞、发电输水隧洞工程地质条件隧洞进出口上部为为基岩全风化层,中部为基岩强风化层,下部为基岩弱风化层的，节理不发育，无断裂构筑通过，岩石透水性差的，边坡较稳定,因此,工程地质条件较一般。4.6厂区工程地质条件厂区内包括压力管道、厂房等工程设施，其工程地质条件如下：（1）供水压力管工程地质条件供水压力管线镇墩坐落于弱风化花岗岩，两崖边坡稳定,因此，供水压力管工程地质条件相对好。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告（2）厂房工程地质条件厂房位于河谷岸山坡，厂址所处山坡地面坡度20～38°。厂房基础大多数置于弱风化岩体上，少数置于河床边冲洪积层上，因此工程地质条件一般。4.7天然建筑材料4.7.1石料水电工程区内为深沟狭谷地区，覆盖层及强风化带以上的无用层厚度均较薄，储量丰富，各工程点所需的块石及碎石骨料均可就地取材，完全满足工程需要。若当地政府不准开采，可在距离寨岗镇3公里外的亚田石场购买。4.7.2砂料水电工程区各河段均为漂石、卵砾石等粗碎屑堆积物，分选性很差，极少有符合混凝土所需的骨料，或有其储量也很少，不能满足集中开采需要，因此到电站外围的3公里星村砂厂购买。4.8结论主坝左岸山体单薄,风化较深,地下水位低于水库正常高蓄水位和现在库水位,风化土渗透系数较大,存在绕坝渗漏隐患。主坝右岸山体较完速雄厚，右岸公路边坡上可见有地下水出露地面，出露高程高于水库正常高蓄水位和现在库水位，这表明右岸山体地下水补给水库，所以产生右岸绕坝渗漏的可能性不大；因此工程地质条件相对一般。副坝两岸山体较雄厚,现场可见山体地下水补给库水,因此，副坝产生渗漏的可能性不大,工程地质条件相对好。库盆四周均为高中山环绕，植被良好，盆底基岩主要是花岗岩，不存在库水向岭谷渗漏的条件，工程地质条件良好。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告泄洪洞、发电输水隧洞工程地质条件一般。压力管地段内均无大断裂带通过，基础大多数座落于弱风化花岗岩上,局部座落微风化花岗岩上，因此工程地质条件相对好。厂房基础大多数置于弱风化岩体上,少数置于河床边冲洪积层上,因此工程地质条件一般。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告5工程任务和规模5.1地方社会经济发展概况连南瑶族自治县是广东省三个少数民族自治县之一，也是全省16个扶贫开发重点县之一。连南县位于广东省西北部，处于东经112º2´2´´至112º29´1´´，北纬24º17´16´´至24º56´2´´之间。东北与连州交界，东面与阳山相连，南面紧接怀集县，西部毗邻连山壮族瑶族自治县，西北部与湖南省江华瑶族自治县接壤，县境东西宽45km，南北长71km，全县总面积1305.929km2。其中山地面积1149.218km2，占全县总面积的88%；平原丘陵面积156.711km2，占12%。板洞一级水电站坝址工程位于连南瑶族自治县寨岗镇板洞村，寨岗镇位于连南瑶族自治县境的东南部，距县城约38公里。全镇总面积275平方公里，是全县人口最多的一个汉瑶民族杂居的镇。寨岗镇有丰富的水土资源，全镇耕地面积2.8万亩，有效灌溉面积1.61万亩。寨岗镇除粮食生产外还形成了以柠檬、蔬菜为主导产品的绿色生态农业长廊。另外该乡乡镇境内还储量较多铜、铁矿。5.2工程建设的必要性据现场调查及查阅电站历史运行资料，板洞一级水电站为上世纪90年代初期建设的，电站运行至今已18年，虽然在运行期间经多次维护和完善，但仍存在着相当多的问题，该电站存在机电设备磨损、效率低等众多问题，电站大修、小修不断，但检修效果甚微，发电量呈逐年减少趋势，效益明显下降，电站机电设备故障频繁、运行效率低是引起工程发电量和效益下降的主要原因。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告根据电站水文水能计算及电站建成初期发电量及效益分析，该电站资源优势明显，水能充足，电站尚有扩机增容的空间，电站效益增长潜力较大。为充分利用水能资源，最大限度发挥电站效益，本次对电站进行全面改造（增容）是非常必要的。5.3工程任务复核本工程为板洞一级水电站增效扩容改造工程，主要以机电设备更新改造为重点，提高机组的安全性能和电站的发电效益，对工程承担的开发任务和工程规模特征参数未作调整，即工程开发任务和工程规模仍维持原设计成果不变。本次设计，经调查无新增工程任务要求，故板洞一级水电站工程任务仍维持水力发电。5.4工程等级与洪水标准复核根据国家《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），板洞一级水电站为以发电为主的引水式电站，经实地勘测论证、水文水能计算及装机容量方案比选，本电站增效扩容后装机7200kw，库容为3792万m3。工程等别为Ⅲ等，拦河坝等建筑物的级别为3级，渠道、厂房等次要建筑物为5级。拦河坝的设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；厂房设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。5.5特征水位复核5.5.1正常蓄水位库区正常蓄水位：866.00m。5.5.2厂房防洪水位厂房正常尾水位：433.00m。5.6水能计算96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告水能计算参考一般水轮机、发电机效率，本电站为年调节的引水式电站，电能计算采用三个典型代表年法，按设计频率（P=15%、50%、85%）选择三个典型年，用其各旬径流流量及电站上下游水位差计算多年平均发电量。计算成果见表5-1、表5-2。发电流量计算表表5-1序号月旬天数平均流量生态流量库存流量弃水发电流量14上104.3210.1201.95502.2462中101.4650.1201.05402.2463下100.2410.120001.17545上103.2410.1200.87502.2465中101.7990.1200.30802.2466下111.9930.120002.18176上100.3900.120000.2708中104.5390.1202.17302.2469下106.1800.1205.98702.246107上104.3940.1208.01502.24611中100.6030.1206.25202.24612下110.3020.1204.18802.246138上101.7420.1203.56402.24614中101.5200.1202.71802.24615下113.4770.1203.82902.246169上100.1910.1201.65402.24617中101.0330.1200.32102.24618下100.1530.120000.3541910上100.2070.120000.08720中100.1530.120000.03321下110.1790.120000.0592211上100.9150.120000.79523中100.4920.120000.37224下100.1530.120000.0332512上100.1530.120000.03326中101.0760.120000.95627下110.8270.120000.707281上100.8720.120000.75229中101.6200.120001.50030下112.7670.1200.40102.246312上100.6700.120000.95132中100.6990.120000.57933下81.9500.120001.830343上103.7770.1201.41102.24635中100.6130.120001.90436下110.4400.120000.32096 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告374上100.8330.120000.71338中103.1540.1200.78802.24639下101.0550.120001.723405上102.7030.1200.33702.24641中104.6110.1202.58202.24642下111.2690.1201.48502.246436上101.3210.1200.44002.24644中104.1910.1202.26502.24645下103.7280.1203.62702.246467上100.3320.1201.59302.24647中100.4110.120001.88448下111.4000.120001.280498上100.3940.120000.27450中101.3300.120001.21051下111.6550.120001.535529上100.9390.120000.81953中100.2160.120000.09654下100.6960.120000.5765510上100.1160.12000056中100.1160.12000057下110.3630.120000.2435811上100.1360.120000.01659中101.2680.120001.14860下100.1160.1200006112上100.1760.120000.05662中100.1160.12000063下110.4200.120000.300641上100.2160.120000.09665中101.4190.120001.29966下110.1160.120000672上100.1540.120000.03468中100.6630.120000.54369下81.9760.120001.856703上100.4860.120000.36671中100.4170.120000.29772下113.3400.1200.97402.246734上100.8000.120001.65474中101.8910.120001.77175下100.2190.120000.099765上102.5720.1200.20602.24677中101.8750.120001.96178下110.8720.120000.75296 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告796上103.7530.1201.38702.24680中100.5430.120001.81081下103.6550.1201.28902.246827上100.1040.120001.27383中100.3100.120000.19084下110.4690.120000.349858上101.1860.120001.06686中101.8030.120001.68387下111.0090.120000.889889上101.3370.120001.21789中101.3510.120001.23190下100.1170.1200009110上100.0900.12000092中100.1560.120000.03693下110.0900.1200009411上100.0900.12000095中100.6670.120000.54796下100.0900.1200009712上100.3540.120000.23498中100.0900.12000099下110.7410.120000.6211001上100.2090.120000.089101中101.2780.120001.158102下110.6550.120000.5351032上100.9200.120000.800104中100.0900.120000105下80.8370.120000.7171063上100.0930.120000107中100.2640.120000.144108下111.9360.120001.81696 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告电能计算成果表表5-2序号月旬天数平均流量出力出力排列出力差值频率△Ni*P发电量累计电量QNNi△NiP△EΣEm3/skw%kw104kwh(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)14上102.2467200.007200.000.000.920.000.003008.762中102.2467200.007200.000.001.830.000.003008.763下101.1753766.707200.000.002.750.000.003008.7645上102.2467200.007200.000.003.670.000.003008.765中102.2467200.007200.000.004.590.000.003008.766下112.1816991.637200.000.005.500.000.003008.7676上100.270866.147200.000.006.420.000.003008.768中102.2467200.007200.000.007.340.000.003008.769下102.2467200.007200.000.008.260.000.003008.76107上102.2467200.007200.000.009.170.000.003008.7611中102.2467200.007200.000.0010.090.000.003008.7612下112.2467200.007200.000.0011.010.000.003008.76138上102.2467200.007200.000.0011.930.000.003008.7614中102.2467200.007200.000.0012.840.000.003008.7615下112.2467200.007200.000.0013.760.000.003008.76169上102.2467200.007200.000.0014.680.000.003008.7617中102.2467200.007200.000.0015.600.000.003008.7618下100.3541134.827200.000.0016.510.000.003008.761910上100.087280.197200.000.0017.430.000.003008.7620中100.033105.017200.000.0018.350.000.003008.7621下110.059188.837200.000.0019.270.000.003008.762211上100.7952548.247200.000.0020.180.000.003008.7696 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告23中100.3721192.947200.000.0021.100.000.003008.7624下100.033105.017200.000.0022.020.000.003008.762512上100.033105.017200.000.0022.940.000.003008.7626中100.9563064.547200.000.0023.850.000.003008.7627下110.7072267.457200.000.0024.770.000.003008.76281上100.7522409.947200.00208.3725.6953.5346.893008.7629中101.5004807.076991.63705.2526.61187.64164.372961.8730下112.2467200.006286.38182.7227.5250.2944.062797.50312上100.9513048.626103.6564.1128.4418.2315.972753.4432中100.5791856.766039.5489.6129.3626.3123.052737.4733下81.8305867.335949.9382.5930.2825.0121.902714.42343上102.2467200.005867.3346.7331.1914.5812.772692.5235中101.9046103.655820.6018.2832.115.875.142679.7536下110.3201026.985802.32124.3833.0341.0835.992674.61374上100.7132285.745677.94154.5233.9452.4545.952638.6238中102.2467200.005523.42127.9334.8644.6039.072592.6739下101.7235523.425395.4993.2635.7833.3729.232553.60405上102.2467200.005302.23382.8736.70140.50123.082524.3741中102.2467200.004919.36112.2937.6142.2437.002401.2942下112.2467200.004807.07642.9438.53247.74217.022364.29436上102.2467200.004164.1259.3439.4523.4120.512147.2744中102.2467200.004104.7823.9240.379.668.462126.7645下102.2467200.004080.85135.9141.2856.1149.152118.30467上102.2467200.003944.9443.0942.2018.1815.932069.1596 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告47中101.8846039.543901.8621.7943.129.408.232053.2248下111.2804104.783880.07113.3744.0449.9243.732044.99498上100.274876.803766.7055.4944.9524.9421.852001.2650中101.2103880.073711.2131.5445.8714.4712.671979.4151下111.5354919.363679.67261.3246.79122.27107.111966.73529上100.8192625.623418.35353.8147.71168.79147.861859.6353中100.096308.283064.5415.9248.627.746.781711.7754下100.5761846.993048.62197.7849.5497.9885.831704.995510上1000.002850.84225.2250.46113.6499.551619.1556中1000.002625.6262.3351.3832.0228.051519.6057下110.243777.892563.2815.0552.297.876.891491.555811上100.01651.212548.24136.9653.2172.8863.841484.6559中101.1483679.672411.281.3454.130.720.631420.8160下1000.002409.94110.4355.0560.7853.251420.186112上100.056179.742299.5113.7755.967.716.751366.9362中1000.002285.7418.2956.8810.409.111360.1863下110.300962.142267.45275.8357.80159.42139.661351.07641上100.096308.261991.62134.8758.7279.1969.371211.4165中101.2994164.121856.769.7759.635.825.101142.0466下1100.001846.9994.0160.5556.9249.861136.94672上100.034110.531752.9811.1361.476.845.991087.0868中100.5431741.851741.8526.4762.3916.5114.461081.0869下81.8565949.931715.39522.4563.30330.72289.711066.62703上100.3661173.361192.9419.5864.2212.5711.01776.9196 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告71中100.297950.911173.3638.5465.1425.1121.99765.8972下112.2467200.001134.8216.1066.0610.649.32743.90734上101.6545302.231118.7191.7366.9761.4353.82734.5874中101.7715677.941026.9864.8467.8944.0238.56680.7675下100.099316.19962.1411.2468.817.736.77642.20765上102.2467200.00950.9174.1169.7251.6745.26635.4377中101.9616286.38876.8010.6670.647.536.60590.1778下110.7522411.28866.1488.2571.5663.1555.32583.57796上102.2467200.00777.8929.3472.4821.2618.63528.2580中101.8105802.32748.55140.3373.39103.0090.23509.6281下102.2467200.00608.22146.6574.31108.9895.46419.40827上101.2734080.85461.57145.3875.23109.3795.80323.9383中100.190608.22316.197.9176.156.035.28228.1384下110.3491118.71308.280.0277.060.010.01222.85858上101.0663418.35308.2623.9577.9818.6816.36222.8486中101.6835395.49284.324.1378.903.262.85206.4887下110.8892850.84280.1991.3679.8272.9263.88203.63889上101.2173901.86188.839.0980.737.346.43139.7589中101.2313944.94179.7464.2381.6552.4545.94133.3290下1000.00115.504.9882.574.113.6087.389110上1000.00110.535.5283.494.614.0383.7892中100.036115.50105.010.0084.400.000.0079.7493下1100.00105.010.0085.320.000.0079.749411上1000.00105.0153.8086.2446.4040.6579.7496 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告95中100.5471752.9851.2151.2187.1644.6339.1039.1096下1000.000.000.0088.070.000.000.009712上100.234748.550.000.0088.990.000.000.0098中1000.000.000.0089.910.000.000.0099下110.6211991.620.000.0090.830.000.000.001001上100.089284.320.000.0091.740.000.000.00101中101.1583711.210.000.0092.660.000.000.00102下110.5351715.390.000.0093.580.000.000.001032上100.8002563.280.000.0094.500.000.000.00104中1000.000.000.0095.410.000.000.00105下80.7172299.510.000.0096.330.000.000.001063上1000.000.000.0097.250.000.000.00107中100.144461.570.000.0098.170.000.000.00108下111.8165820.600.000.0099.080.000.000.0096 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告5.7装机容量选择考虑到板洞一级水电站开发现状条件和工程布置现状限制，尤其引水建筑物过流能力的限制和其改造的难度，本改造方案拟维持工程布置现状、着重于机电设备更新增效，因此，根据其现有引水能力和机组更新容量，改造后总装机容量为7200kW。5.8装机容量复核板洞一级水电站现有装机2台，本次改造从节约投资出发，不考虑新增机组台数，根据装机容量发电量关系曲线图，按2×3200kw=6400kw（现状）、2×3600=7200kw、2×4000=8000kw三种装机容量比选，根据上节水能计算，比较其装机容量～年利用小时～年发电量之间的关系以及改造投资经济技术比较，详见下表5-3。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告装机容量～年利用小时～年发电量关系表表5-3项目单位装机容量（kw）2×32002×36002×4000水轮机型号CJA237-W-125/1×12.5CJA475-40-W-105/2×9.2CJA237-W-110/2×11发电机型号SFW3200-10/1730SFW3600-8/1730SFW4000-8/1730多年平均发电量万kw.h2780.383008.763050.44年利用小时h434441793813多年平均售电量万kw.h2502.342707.882745.40多年平均产量万元1362.271474.171494.59投资万元950.021095.951351.03增容差值Kw800800多年平均发电量差值万kw.h228.3841.68增容年利用小时h2855521投资差值万元145.93168.80多年平均售电量差值万kw.h205.54237.512增容产值差万元111.9020.42增容单位电度投资元/kw.h0.714.5增容单位千瓦投资元/kw1824.192110.05现在分析三个方案的优劣:1)第一方案（现状）：发电量也比二、三方案少约9%至10%，而投资效益比也较差；2）第二方案：发电量比第一方案增加约9%，增容单位电度投资及增容单位千瓦指标较优；3）第三方案：由于装机容量增加，流量也随之增大，现有压力钢管不能满足增容后的流量，如若不改变现状压力钢管，必然会影响机组出力。若要改造现有压力管道，投资会大幅增加。综上所述，板洞一级水电站本次增效扩容改造方案采用第二方案：2×3600kw=7200kw。相应的水轮机机型为：2台CJA475-40-W-105/2×9.2，单机设计引用流量为：1.123m3/s,配套的发电机型为：SFW3600-8/1730。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告5.9能量指标及特征水头改造后，板洞一级水电站水库正常蓄水位866.00m，发电引用设计流量2.246m3/s，电站总装机容量共7200kW，机组台数2台，单机额定流量1.123m3/s。其主要能量指标及特征水头见表5-4。　　能量指标及特征水头表5-4项目单位数量备注装机容量kW7200保证出力kW445.18P=85%多年平均发电量万kW·h3008.76年利用小时h4179毛水头m420设计水头m39596 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告6改造设计6.1设计总体方案根据工程现状分析和本次工程规模规划，本次板洞一级水电站增效扩容改造的总体方案是：工程改造维持工程现状总布置，装机台数维持原规模，增加总装机容量，不影响大坝和河道现有泄洪能力，在发电厂房原址进行配套改造。仅对机电设备进行更新增效扩容改造，增设全厂自动化监控系统一套，安装一套简易的视频监控系统。6.2设计依据6.2.1主要技术规程规范《农村水电增效扩容改造项目初步设计指导意见》（水利部水电［2011］437号文）《工程建设标准强制性条文—水利工程部分》《小型水电站初步设计报告编制规程》（SL179-2011）《小型水电站技术改造规范》（GB/T50700-2011）《防洪标准》（GB50201-94）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）《水利建设项目经济评价规范》（SL72—94）《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44—93）《水利水电工程施工组织设计规范（试行）》（SL252—2000）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077—1997）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191—96）《水电站引水渠道及前池设计规范》（SL/T205—97）《水电站厂房设计规范》（SL266—2001）96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告《水力发电厂机电设计技术规范（试行）》（SDJ173—85）《水电站进水口设计规范（试行）》（SD303—88）《水利水电工程围堰设计导则》（DL/T5087—1999）《浆砌石坝设计规范》（SL25—91）《水闸设计规范》（SL265—2001）《水工建筑物抗震设计规范》（SL5073—2000）《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74—95）《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》（GB/T14173—2008）《水电水利工程启闭机设计规范》（DL/T5167—2002）《水利水电工程启闭机制造、安装及验收规范》（DL/T5019—1994）《水工金属结构防腐蚀规范》（DL/T5358—2006）《水轮发电机组安装技术规范》（GB/T8564—2003）《水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定》（DL/T5066—1996）《水轮机基本技术条件》（GB/T15468—2006）《水轮机通流部件技术条件》（GB/T10969—1996）《发电机基本技术条件》（GB7894—2001）《水轮发电机组自动化元件（装置）及其系统基本技术条件》（GB/T11805—1999）《水轮机调速器与油压装置技术条件》（GB/T9652.1—1997）《水轮机调速器与油压装置试验验收规程》（GB/T9652.2—1997）《给水排水管道结构设计规范》（GB50332—2002）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—97）《小型水力发电站自动化设计规定》（SL229—2000）96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告《水力发电厂计算机监控系统设计规定》（DL/T5065—1996）《水电厂计算机监控系统基本技术条件》（DL/T578—1995）《水电厂计算机监控系统试验验收规程》（DL/T822—2002）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169—2006）《导体和电器选择设计技术规定》（L/T5222—2005）《35～110kV变电所设计规范》（GB50059—92）《3～110kV高压配电装置设计规范》（GB50060—92）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062—92）《供配电系统设计规范》（GB50052—95）《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053—94）《低压配电设计规范》（GB50054—95）《建筑物防雷设计规范》（GB50057—94）《电力工程电缆设计规范》（GB50217—94）《建筑电气安装工程质量检验评定标准》（GBJ303—88）6.2.2设计基本资料⑴工程等级和设计安全标准1）工程等级和洪水标准根据国家《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），水库库容为3792万m3，工程等别为Ⅲ等，拦河坝等建筑物的级别为3级，渠道、厂房等次要建筑物为5级。拦河坝的设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇；厂房设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。2）抗震设计标准96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告工程区地震动峰值加速度小于0.05g，相应地震基本烈度小于6度。根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL5073—2000)；规定，建筑物可不进行抗震设计。⑵设计基本资料1）气象资料多年平均气温19℃，极端最高气温38.7℃，极端最低气温-5.2℃，多年平均最大风速11.6m/s，历年最大风速23m/s。2）泥沙资料坝址多年平均输沙量为0.14万t。3）电站特征水位与流量水库正常蓄水位866.00m水库设计洪水位(P=1%)867.36m水库校核洪水位(P=0.1%)868.23m厂房正常尾水位433.00m发电引用流量2.246m3/s，单机额定引用流量1.123m3/s。6.3水工建筑物改造设计6.3.1取水建筑物改造设计板洞一级水电站引水建筑物包括引水主坝及副坝，本水库工程于09年完成大坝安全鉴定加固工作，根据本次现场调查及复核计算，本次对该电站的引水水位不变，该电站主、副坝主体结构基本完好，本次拟安装水库水位观测装置。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告6.3.2引水渠道及引水隧洞改造设计6.3.2.1引水渠道及引水隧洞改造措施板洞一级水电站有引水明渠102.5m，暗涵73m，引水隧洞2665m。根据现场调查，电站引水系统结构较完好，存在的主要问题为渠道淤积。根据该电站引水渠道及引水隧洞现状及存在的主要问题，本次采取的主要改造措施为：对引水渠道及引水隧洞全线进行清淤处理。具体措施详见表6-1。引水系统改造主要措施表表6-1编号断面形式断面尺寸（宽×高）m全长m存在的主要问题改造措施明渠梯形，浆砌石衬砌1.90×2.53102.5局部淤积清淤暗涵梯形，浆砌石衬砌2.20×2.5373局部淤积清淤隧洞圆形有压隧洞洞泾2.202665局部淤积清淤合计2840.56.3.2.2引水渠道及引水隧洞过流能力复核板洞一级水电站引水系统现状结构基本完好，根据本次对该电站水文水能计算及机电设备的增容改造措施，特别是水轮机型号、出力、额定过流流量均发生了改变。板洞一级水电站现状装机容量为2×3200kw=6400kw，额定引用流量为2×0.975=1.95m3/s，本次增效扩容后装机容量为2×3600kw=7200kw，额定引用流量为2×1.123=2.246m3/s。该电站改造完成后，额定引用流量有所加大，因此，需对电站现有引水系统过流能力进行复核，该电站引水渠道为无压均匀流，引水隧洞为有压隧洞，过流能力计算采用明渠均匀流计算公式，公式如下：96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告Q=AC（Ri）0.5Q---断面过水流量（m3/s）A---断面过水面积（m2）C---谢才系数（C=R1/6/n）R---水力半径（R=A/X）X---湿周长度（m）n---糙率系数，根据引水建筑无边界条件进行取值。（浆砌石n=0.018）i----水力坡降计算参数及计算结果详见表6-2。引水系统改造后水力计算成果表表6-2编号断面宽（m）断面高（m）过水深（m）超高（m)底坡I糙率n全长（m）流量（m3/s）明渠1.92.531.021.510.00250.018102.57.085暗涵2.22.530.961.570.00250.018737.085隧洞2.22.22.200.00250.01826657.085根据以上引水系统成果表可以看出，该电站改造后引水系统额定引用流量为2.246m3/s；隧洞为有压隧洞，过流能力为7.085m3/s大于2.246m3/s，所以引水系统过流能力能满足电站改造后引用流量的要求。6.3.3压力管道改造设计板洞一级水电站压力管道共1条，采用双机单管供水形式，管道全线用钢管，管径为1.0m，管道长度为1742m，管道全线设浆砌石镇墩29个。该电站改造完成后，设计引用流量为2.246m3/s，额定引用流量有所加大，故对管径和钢管厚度进行复核。1、管道内水流流速计算根据公式Q=3.14r2V可知，水流流速V=Q/3.14r2，经计算得：V=2.80m/s。96 连南瑶族自治县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告2、水头损失计算沿程损失按∑△h沿=amLQ1.9/0.63D4.9(式中a=0826，m=1.02)计算，经计算得：∑△h沿=10.37m。局部水头损失按hj=ξV2/2g计算得：∑hj=14.63m，则水头总损失为25m。板洞一级水电站净水头为395m。3、管径复核钢管直径采用下式进行复核D＝[5.2*(Q最大)^3/H]^(1/7)式中：D—钢管直径，单位为m；Q最大—压力钢管的最大设计流量，单位m3/s；H—电站设计水头，单位m；带入数值经过计算得D＝0.75m