板子沟一级电站初步设计报告说明.doc

'Ⅰ综合说明1.1绪言1.1.1电站概况汶川板子沟一级电站位于四川省阿坝州汶川县绵池镇境内，电站距汶川县城12km。首部枢纽位于岷江一级支流板子沟内与一小沟交汇下游约30m距沟口约5.5km处，引水路线布置在板子沟右岸，经4.027km引水路线至下游距沟口约500m处的板子沟右岸建厂房。电站的开发方式为引水式，无调节性能，除发电外，无其他综合利用要求，电站引用流量为1.5m3/s，设计工作水头为550.m，装机2×3200kw，多年平均年发电量为3204.2万kwh，保证出力为1237kw，年发电利用小时数为5006h。1.1.2设计工作进度情况经阿坝州和茂县有关部门批准，本站由汶川浙丽电力有限责任公司投资开发，作为汶川地方电网的骨干电站，并经35KV上网。受业主委托，我队对该站的建设条件、开发规模、投资效益进行实地勘测、比选、设计和论证，编制本报告。1.2水文、气象1.2.1流域概况板子沟一级电站位于汶川县绵池镇境内，坝址在板子沟上游与一小沟交汇处，厂址位于板子沟距沟口的板子沟右岸，从取水口至沟口有乡村公路与国道213线相连，全流域基本情况概述如下。板子沟系岷江上游右岸一级支流，发源于汶川绵池镇与草坡乡交界的雪隆包，河源分水岭海拔5314米。主要支流上游正沟沿北东15°~20°方向至福烟沟汇合称福烟沟，从福烟沟再沿北东30°~40°方向流至绵池镇板子沟村高坎汇入岷江，河流全长15.5公里，相对高差4024米，板子沟流域总面积58.5平方公里，河流平坡度为149.7‰，流域下游呈窄长形，上游呈扇形，中下河谷狭窄，河道坡度陡，水流湍急， 板子沟流域以西南为汶川草坡河上游的长河坝，南与马念坪相邻，西与理县的浦溪沟相连，东与汶川板桥沟隔江相望，沟内地势西高南低，群山起伏，峰峦重叠，地貌崎岖，河 槽切割深度较大，形成高山峡谷，河谷两岸陡峭，沿河阶地不发育，河床多系块卵石组成。板子沟流域地处四川西北高原的东缘，地势高亢，从西北向东南倾斜，流域上游山原地形，山顶海拔在4000m以上，至岷江汇河口处约1300m，流域平均海拔在2800m左右。流域形状大致呈扇形，全流域平均宽度约6.5km；中、上游平均宽度约8km；下游平均宽度约4km。中、上游河床深切，水流湍急，比降较大，断面多呈“v”型；两岸陡峻，由石块、砂卵石组成。沿河沟系发育，支流较多。下垫面森林植被良好，覆盖率在80％以上，与流域下游及岷江河谷地带绝然不同，存在着显著地差异。一定程度上说明了：域内降水量较域外降水量要丰沛得多。板子沟一级电站坝址距沟口约5.5km，控制流域面积45.34km2，域内河长10.0km，建设区河段平均坡降104.6‰；电站厂址距沟口约0.3km，，控制流域58km2，域内河长15.2km，平均坡降128.5‰。1.2.2气象板子沟流域无气象资料。属川西高原气候区，冬季较长，11月至翌年3月气候寒冷少雨，4月份气温开始回升，高山积雪融化径流逐渐增大，5月至9月为主汛期，气候湿润温和。根据汶川县气象站（距板子沟一级电站12km）1959-1980年气象资料统计,概述板子沟附近的气候特性。多年平均气温13.5，极端最高气温发生在8月份为34.0℃；极端最低气温发生在1月份为-6.8℃。全年日照数为1705.5小时，霜期从11月上旬至翌年3月上旬，多年平均霜日为46天，多年平均相对湿度69%，瞬时最大风速17m/s，最大积雪厚度70mm，多年平均水面蒸发量（20cm口径蒸发器）为1858mm。根据桑坪水文站1977-2001年降水资料统计，多年平均降水量512mm，主要集中在4-9月，占全年的85.8%。年最大1日52.5mm（2001年9月），大于50mm的暴雨日数有1次，大于30mm的降水日数24次。 1.2.3径流板子沟一级电站所处的板子沟流域无实测径流资料，板子沟是岷江上游的一条小支流，流域中上游植被良好（本电站取水口以上），流域的中上游与雨水较丰的草坡河、理县浦溪沟相连，因而板子沟流域与杂谷脑河流域在地貌、植被等下垫面因素比较相似，气候降水等气象因素差异也不大，故其径流特征也具有较好的相似性。根据杂谷脑河下游桑坪水文站提供的资料分析，其多年平均流量为110.0m3/s，最枯年1959年平均流量为91.9m3/s，最丰年1963年年平均流量为122m3/s，丰枯水之比为1.327，丰枯水年与多年平均流量相比为1.109倍和0.835倍，故年际变化较小，从年内分配来看汛期5~10月）的径流占年径流的79%，枯水期（11~4）月占全年径流的21%，年内分配较不均匀，枯水期径流变化不大，较稳定。在杂谷脑河上的下游有桑坪水文站，往上有杂谷脑水文站，两站均具有长期实测水文资料经审查复核资料具有可能性、一至性和代表性，能够满足工程设计要求，经分析，设计流域与桑坪水文站控制流域在气候、地貌、植被等自然地理因素上基本一至，在径流、降水、暴雨洪水等方面具有相似性，因此把桑坪水文站和杂谷脑水文站作为本电站水文分析计算的参证站。板子沟的上游与草坡河和理县浦溪沟相连，中上游的水文气象特征介于杂谷脑水文站与桑坪水文站之间，其中杂谷脑水文站控制流域面积2404km2，利用两站同步系列资料，推求出两站之间的区间径流深，并对区间径流深进行频率计算。经验频率采用P=×100%计算，理论频率曲线选用P—Ⅲ型，其频率计算成果见表1—2—1。板子沟一级电站（取水口）设计径流计算成果表表1—2—1多年平均径流量（m3/s）CvCs/Cv设计年径流量(m3/s)P=10%P=50%P=90%0.9500.11721.0820.9440.823根据区间径流深的频率计算结果，结合典型年选取的原则，在桑坪水文站实测年径流系列中选取丰水年（P=10%）、平水年（P=50%）、枯水年（P=90 ）三个典型年，并把其分配模型移置到板子沟设计流域，作为板子沟一级电站年内分配模型进行年径流年内分配计算，其计算成果见表1—2—2。板子沟一级电站（取水口）设计代表年各月平均流量表表1—2—2单位：m3/S项目代表年P（%）123456789101112年平均丰1960100.2790.2570.250.4051.1792.4392.1761.8041.8481.2090.6850.451.08平1979500.3260.2910.2870.4541.2481.6121.5491.1792.121.2470.60.4130.944枯1967900.2720.2360.2350.3151.4411.7231.8690.891.1350.940.490.3270.8231.2.4洪水设计流域无实测洪水和历史洪水调查资料，域内地势较高，水气充沛，时常有暴雨发生。从河床及两岸沟壑的冲刷痕迹表明，暴雨强度大、历时相对较短，山势陡峭，汇流时间短，洪峰形成快，峰型尖瘦，挟沙能力强，推移质显著。据1984年《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》（以下简称《84手册》）分析，流域附近年最大24h雨量均值35mm左右。通过移用桑坪站25年的年最大6h、24h实测暴雨量，得出的坝、厂址设计暴雨频率值，采用《84手册》中的推理公式，即Q=0.278ψiF。计算方法和取用参数均按《84手册》的要求进行，其计算过程不作详述。由以上设计暴雨及产、汇流参数，计算各设计频率的洪峰流量，1.2.3泥沙 板子沟泥沙主要来源于汛期大气降水引起的地表侵蚀和水流对河床的下切，以及沿河小支沟两岸滑坡崩塌等重力侵蚀。在暴雨期，洪水挟带着大量的悬移质泥沙和稚移质泥沙侵蚀沟谷。推移质泥沙主要来源于坡度较陡的地段和各支沟。从河床的结构分析，以粒径较大的卵石居多，以至直径在0.2-1m左右的漂卵石和滑坡带来的大块石；其它时期坡面侵蚀不大，泥沙相对较少；平、枯水期河水清澈，泥沙更少。电站坝址以上流域森林植被覆盖率在80％以上，水土保持良好，多年平均年输沙量在0.985万吨左右。设计流域无实测泥沙资料，因此从地区上通过对多站泥沙资料的分析计算，找寻其地区变化规律。参照《79手册》多年平均悬移质年输沙模数等值线图，采用其比较均衡的杂谷脑站的年输沙模数作为电站坝址的年输沙模数。即电站坝址多年平均悬移质年输沙模数为252t/km2，多年平均悬移质年输沙量0.985万吨。根据设计流域的实际情况，以河流悬移质输沙量与推移质的比例关系，估算电站坝址处多年平均推移质输沙量。即推移质输沙量按悬移质输沙量的15％估算，其值为0.148万吨。因此，估算板子沟一级水电站坝址多年平均输沙总量为0.985＋0.148＝1.133万吨。1.3区域地质概况工程建设区河段内出露的地层，除有各种成因类型的全新统和更新统第四系松散堆积物分布于沟谷、斜坡、平台、山顶夷平面外。主要出露地层为古生界泥盆系月里寨群下组（Dyl1）岩层和古生界志留系茂县群第二组（Smx2）岩层和元古界黄水河群下部岩组（Pthn1）岩层。工程建设区位于雪隆包花岗岩体的东侧，其大地构造位置处于龙门山华夏构造体系中段与薛城～卧龙“S”型构造的交汇处。与工程相关的地质构造为区域性的具有活动性的深大断层～茂汶断层，地质构造比较复杂，该断层规模宏大，延展深远，沿之具有多期岩浆活动，电站工程建设区位于茂汶断层东支断层（F1）与中支断层（F2）和西支断层（F3 ）之间的长条形镜状断块内，该断层系一活断层，自晚更新世以来曾有明显活动，尤以茂县～草坡一带为甚，沿之既有顺扭蠕滑亦有地震活动。根据国家地震局发布的地震潜在危险区划资料和福堂水电站地震地质研究及场地地震安全性评价，草坡～汶川～茂县地段，茂汶断裂带属潜在地震危险区，震级上限为7级，地震烈度≥Ⅷ度，工程建设区紧邻汶川且位居断裂带上，其最大地震烈度也可能达到Ⅷ度以上，区域地质构造稳定性差。参照福堂水电站、中坝闸址地震动参数取值，50年超越概率为10%的烈度值和基岩地震动峰值加速度，应分别≥7.9度和194cm/s2。故建议工程建设区地震动峰值加速度取0.20，按Ⅷ度抗震设防。1.3.1建筑物区域工程地质条件与评价1.3.1.1首部枢纽取水建筑筑物～底格栏栅坝位于距板子沟沟口约5.5km左右的河段上。取水枢纽处河流流向由北西向南东流经坝区，河谷宽约12～40m。左右岸地势开阔平缓，高出河水面约3～5m左右，系河流冲积形成的高河漫滩和一级阶地，其地层岩性为漂卵砾石夹砂组成，结构较为紧密，透水性强，其承载能力完全满足底格栏栅坝对地基的要求。建议处理好左右坝与漂卵砾石夹砂的接头，由于坝接头为漂卵砾石夹砂层，存在绕坝渗漏的条件，应采取相应的工程技术措施防止绕坝渗漏，并对坝接头和坝上下游两岸边坡作好抗冲刷工程措施。因谷底堆积物无勘探资料以资论证，根据岷江的大小支流的沉积规律分析，谷底堆积物深厚，松散覆盖层厚度至少大于20m。主要为漂卵砾石夹砂，该层结构较为紧密，透水性强，其承载能力完全满足底格栏栅坝对地基的要求。但由于河道变迁及洪枯水力条件的差异，谷底堆积物中可能存在泥砂或砂层透镜体，在坝基开挖中应注意清除。坝基持力层的均匀性较差，且透水性强，具有产生坝基不均匀变形和渗透变形的可能性，为此必须采取适宜的抗不均匀变形工程措施和防渗工程措施进行处理。1.3.1.2引水线路 引水线路位于板子沟右岸，由取水口至隧洞出口长约4066.62m之地段内，岸坡高耸，地形陡峻，多为悬崖峭壁或陡坡，根据地形地貌特点及岩性、构造条件、施工条件的难易程度，经认真分析研究认为宜采用暗涵、沉砂池、隧洞、调压井相结合的右岸引水方案。1.3.1.3压力管道压力管道沿隧洞出口的山坡斜向板子沟布置，斜坡平均坡度约35°左右，分12段布置，共设镇墩13个，隧洞出口为0#镇墩，厂房为12#镇墩。0#至2#镇墩基础置于元古界黄水河群下部岩组（Pthn1）的岩体上；3#至11#镇墩基础置于第四系崩坡积层（QCoL+dl4）亚粘土夹块碎石层上，12#镇墩基础置于第四系冲积层（Qal4）漂卵砾石夹砂层上。综上所述，其承载能力均能满足墩基对地基的要求。由于墩基置于不同的地层上，设计上应注意防止管道墩基的差异性变形问题。但考虑到松散堆积体其组成成份较为复杂，应注意防止墩基的不均匀沉陷问题。1.3.1.4厂房厂房位于距板子沟沟口上游约500m左右的右岸一级阶地上，厂基表层为耕作土，厚0.5～2m，下部为河流冲积之漂卵砾石夹砂层，阶地顺河流方向分布，长150m，宽40～60m，高出河水面约2～5m，阶地平缓开阔，堆积物深厚厚度大于20m。结构较为紧密，透水性强，其承载能力完全满足厂房基础对地基的要求。在施工中应先将耕作土全部清除，将厂房基础置于较密实的漂卵砾石夹砂层上。但由于河道变迁、地形和水动力条件的差异，漂卵砾石层内可能有泥砂或砂层透镜体，当其分布于持力层内时，将存在不均匀变形问题。由于厂基地层结构复杂，均匀性差，未进行勘探论证，尚难肯定地基持力层内有无易压缩变形的软弱夹层，为此，建议在施工开挖至建基面高程后，应进行浅井勘探，查明持力层内有无软弱夹层，以便采取相应的工程措施进行处理。1.3.2天然建筑材料板子沟水电站工程所需天然建筑材料，除块石及围堰土料可就近，就地采取外，粗骨料碎石可利用隧洞开挖出来的中硬岩洞碴，用碎石机加工后使用，从质量到数量均能满足工程要求。细骨料砂，工程建设区内板子沟只有少量的砂，远远无法满足工程需求，只能从离工程建设区约4km处的岷江上，下游10km的范围内的砂石料场购运，从质量到数量均能满足要求。 1.4工程任务和规模1.4.1社会经济概况及建设的必要性1.4.1.1社会经济概况汶川县位于四川盆地西北部边缘，地处岷江上游青藏高原东部和成都平原西部之间的过渡地带，居于东经102°51′至103°44′与北纬30°45′至31°43′之间。东邻彭州市和都江堰市，南与崇州市、大邑、芦山毗邻，西与小金、宝兴接壤，西北和东北分别与理县和茂县连接，地跨岷江两岸，是川西高原和川西平原的交通要道。全县东西宽84公里，南北长105公里，其中高山面积占73.5%，河谷平坝占26.5%，汶川县现共有森林面积275.128万亩，森林覆盖率44.92%，全县辖8乡6镇，126个村，428个村民小组，根据汶川县统计资料，全县共有人口11.27万人，总户数21889户，其中非农业人口37547人，城镇总户数7589户，农业人口密度每平方公里26.5人，为羌族聚居区，羌族占总人口的31.02%；汉族占总人口的50.54%；藏族占总人口的16.93；其它散居民族占人口的1.51%。2004年全县完成国内生产总值万元，实现工业增加值82528万元，农业实现增加值12523万元，第三产业实现增加值22646万元，改革开放后，汶川县工业、农业、旅游业得到了快速发展，在新的时期提出了强农业、兴旅游、重基础，开水电的经济发展战略。1.4.1.2电站建设的必要性1.4.1.2.1板子沟一级电站的建设符合汶川县电力发展要求汶川县北部已有几个县级以下小型水电站，其总装机约6800kw，但这些电站均是径流式电站，容量小，很不适应当地工、农业生产发展的需要，特别是在冬季，常在低压状态运行，供需矛盾十分突出，缺电现象较严重，本电站建成后，县内北部县级以下小水电站总装机可达11800kw ，能基本满足，拟建电灌、旅游、新增设备和城乡用电发展要求，对汶川经济振兴起飞起着极其重要的作用。另外随着川电外送，四川电力供不应求，整个省网缺电也较严重，为开拓外部市场提供了条件。板子沟一级电站预计在2006年左右建成，其电量是能够为电力市场所吸收，开发板子沟一级电站，对改善汶川县对外开放、招商引资的环境，促进当地资源的可持续利用，增加地区财政收入，调整经济结构和第一、二、三产业的协调发展，提高人民生活水平，促进民族经济的共同频荣和进步，保持地区稳定具有重要作用，开发板子沟一级电站的建设既符合目前“西部大开发”的要求，又能适应电力市场的变化，并可促进板子沟流域的滚动开发，同时对振兴地方经济也起到积极作用，因此，修建板子沟一级电站是非常必要的。1.4.2流域规划根据板子沟地质条件和实地勘察结果及流域分布情况，此沟流域干流上内规划电站二座，分别是板子沟一级电站2×3200KW、板子沟二级电站2×1000KW。板子沟一级电站板子沟下游段，为径流式电站，板子沟一级电站取水建筑物～溢流坝位于板子沟与一小沟交汇处下游约30m左右河段上取水，本电站根据所处地的地形、地质、水文条件采用引水式开发，利用河道落差为570.m,由于取水口河段狭窄，两岸又为陡岸，河底坡降又大，无成库的地形条件。故取水口采用低滚水闸坝取水，其正常拦水位根据水工布置,确定为1889.5m，经右岸65.16m暗涵、通过3973.m引水隧道、再经1065m压力管道输水至岷江一级支流板子沟距河口约300m左右处的板子沟右岸的一级阶地上建发电厂房，装设2台CJ20—W—90/2×9型冲击式水轮机，发电机额定出力3200千瓦。电站拟采用发—变组单元接线，35kv进出线一回，至棉篪变电站上网。板子沟二级电站在板子沟一级电站的上游，取水口控制流域面积30.78km2，取水口集雨面积较小,可引用的流量较低,加之,取水口河段狭窄，两岸又为陡岸，河底坡降又大，无成库的地形条件,保证出力较低,因此,板子沟二级电站只能装机在1600kw—2000kw之间。板子沟二级电站取水后经右岸100m明渠、2800m的引水隧洞、550m压力管道引至板子沟沟一级电站坝区上游一开阔地建发电厂房，装设2台CJA237—WJ—70/1×7型冲击式水轮机，发电机额定出力800千瓦。电站工作水头288米，引用流量0.68米3/秒，保证出力325千瓦，多年平均发电量1086万千瓦小时，年利用小时为5124小时。1.4.3水利动能据水能计算水电站的保证出力为1137kw，设计引用流量在0.934～1.86m3/s区间内选用。对应的出力为4000～8000kw 。再结合电力系统的特点、负荷情况，拟定2×2000kw、2×2500kw、2×3200、2×4000kw四种装机方案，进行动能经济比较，推荐2×3200kw为设计装机方案，其多年平均发电量为3204.2万kwh，装机年利用小时数5006h，装保比5.62倍。1.4.4供电范围、设计保证率板子沟电站位于汶川县绵池镇，电站建设后投入汶川地方电网运行，供电区主要为汶川县城，以及附近城镇、厂矿、风景旅游区等。多余部分通过地方电网进入大网销售，按电站在电力系统中的比重，重要性确定板子沟一级电站设计保证率采用90%。1.4.5水电站规模板子沟一级电站位于汶川县绵池镇板子沟下游段，为径流式电站，板子沟一级电站取水建筑物～溢流坝位于板子沟与一小沟交汇处下游约30m左右河段上取水，本电站根据所处地的地形、地质、水文条件采用引水式开发，利用河道落差为570.m,由于取水口河段狭窄，两岸又为陡岸，河底坡降又大，无成库的地形条件。故取水口采用低滚水闸坝取水，其正常拦水位根据水工布置,确定为1889.5m，经右岸65.16m暗涵、通过3973.m引水隧道、再经1065m压力管道输水至岷江一级支流板子沟距河口约300m左右处的板子沟右岸的一级阶地上建发电厂房，装设2台CJ20—W—90/2×9型冲击式水轮机，发电机额定出力3200千瓦。正常尾水位根据水轮机的布设，厂房防洪等因素确定为1321.04m，电站毛水头为563.84m，工作水头为550.0m。1.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程等级及设计标准汶川县板子沟一级电站为单一发电工程、径流、引水式电站，装机6400KW（2×3200KW）。电站由首部枢纽、输水系统及厂区枢纽组成。闸坝下游无重要城镇及交通干线，根据《GB50201—942》的规定，本工程属5等工程，主要建筑物按5级建筑物设计，次要建筑物按5级建筑物设计。根据规程，本工程首部枢纽的设计洪水按三十年一遇设防，校核洪水按二百年一遇设防。厂区枢纽设计洪水按三十年一遇设防，校核洪水按一百年一遇设防。 另外，根据《GB18306—2001》（中国地震动力参数区划图），确定本工程场地基本烈度为7度，因此本工程主要建筑物按7度设防。1.5.2工程布置通过勘测设计人员和业主工程技术人员多次实地共同踏勘。拟定了两个坝址方案比较,选定在板子沟与两支沟交汇处建坝,既不影响二级电站的开发，又可以减少工程的投资。.引水系统布置在板子沟的右岸,由引水暗涵,沉沙池,调压井,与压力管道组成。引水隧洞全长约4027.262m，纵坡比降为1/1500，设计流量为1.5m3/s的有压隧洞，断面为城门洞形,尺寸（b×h）为1.5m×1.85m，全隧洞共有4个转弯点,调压井位于板子沟右侧的山顶平台上，上接引水隧洞。调压井直径2.0m，井高19.427m，井顶高程1902.440m,井中心线在引水隧洞(含暗渠)桩号4+016.665m处，隧洞末端桩号4+038.422m连接压力管道进口。压力管道轴线长1065m，由于管道长，采用联合供水方式。在管道桩号1+063.06m处设分岔管，将主管分为两根支管分别与两台水轮机组连接。厂区枢纽布置在距离板子沟口约500米的板子沟右岸的二级台地上,该处地势开阔,台地宽有40米,长有200米,河岸筑有浆砌块石永久防洪堤,堤上是新修的砼乡村公路通过吊桥与国道213线相连,新的都-汶高等级公路建成后距厂房只有30米,交通十分方便.而且有较好的压力管道和厂房布置条件,尾水直接排入板子沟,排水顺;距离短.在该处建厂基本没有什么附加工程.可节约工程投资.厂区枢纽由主厂房、副厂房、升压站及进场公路等组成。1.5.3主要建筑物通过本阶段选址、推荐取水枢纽位于在板子沟与两支沟交汇处建坝,在距离板子沟口约500米的板子沟右岸的二级台地上布置厂房，电站由首部枢纽、引水系统及厂区枢纽三部分组成。1.5.3.1首部枢纽首部枢纽位于板子沟上游5.5公里的两支沟交汇处，此处河床宽约40m，河岸基岩裸露，两岸覆盖层厚大约20m ，河床堆积物为冲积砂卵砾石含漂石层，厚20m，能满足底格拦栅坝对地基的要求。1.5.3.2底格拦栅坝方案底格拦坝栅兼有进水和泄水作用，于选择的坝址处，河床中部布置6m长底格拦栅坝段，在两岸布置护坡相连，底格拦栅坝段长12m，坝顶高程为1889.50m，坝顶宽均为2.25m，坝底宽均为6.0m，于坝前设13.95m的C10砼铺盖，厚0.30m，坝后设长6.0m的C25砼护坦，护坦末设低于河床2.8m的深齿槽及防冲槽。底格拦栅槽宽1.5m。通过水力计算确定坝前设计及校核洪水位为：坝前设计洪水位为：1891.72m（P=3.33%，Q=116m3/s）坝前校核洪水位为：1892.55m（P=0.5%，Q=149m3/s）在右岸设置21.3m的暗渠,暗渠尺寸（b×h）1.5m×0.96m，壁厚0.2m，比降i=0.02。暗渠后布置长32.0m，净宽3.0m，正常水深1887.725m的单厢式沉沙池，沉沙池底设冲沙廊道，并于末端设冲沙控制闸。沉沙池溢流堰长10.0m，溢流堰顶高1387.755米。沉沙池末端接65.16m长，纵坡为1/1500，净宽尺寸为（b×h）1.5m×0.96m的钢筋砼箱涵至D04点挂口进洞。1.5.3.3引水建筑物1引水隧洞引水隧洞全长约4027.262m，纵坡比降为1/1500，设计流量为1.5m3/s的有压隧洞，断面为城门洞形,尺寸（b×h）为1.5m×1.85m，全隧洞共有4个转弯点,隧洞接调压井底板高程为1881.163m.2.调压井调压井位于板子沟右侧的山顶平台上，上接引水隧洞，下接压力钢管。调压井所处位置基岩裸露，该处地势较宽，因此调压井采用露天式布置。调压井直径2.0m，井高19.427m，井顶高程1902.440m,井中心线在引水隧洞(含暗渠)桩号4+016.665m处，隧洞末端桩号4+038.422m连接压力管道进口。3.压力管道压力管道轴线长1065m，由于管道长，采用联合供水方式。在管道桩号1+063.06m 处设分岔管，将主管分为两根支管分别与两台水轮机组连接。管道采用明管敷设方式，共设12个镇墩，支墩间距为8-10m。管道线经过的大部分地方基岩出露，镇墩设在基岩上，稳定性较好。个别镇墩布置在覆盖层上基础须作处理.主管内径为0.8m，长1028.03m(其中埋管长22.237m)，管内流速为3.0m/s（设计流量1.50m3/s时）。支管总长37.06m,支管直径50cm。管道钢材选用16MnRo或Q345（C、D级）。由于管道长，各段管道承受的水压差别很大，所以将主管分成5段，以各段末承受最大的水压设计管壁厚度，壁厚分别为10~18mm。各段管道厚度δ与直径D之比δ/D>1/125，所以不存在抗外压失稳的问题，不用设加劲环。由于镇墩在基岩上，经核算，地基强度及抗滑稳定均满足规定的要求。1.5.3.4厂区枢纽厂区枢纽由主厂房、副厂房、升压站及进场公路等组成。主厂房安装2台CJ20-W-90/2x7,水轮机发电机组，容量2×3200KW。水机为冲击式机组，转轮直径0.9m，发电机为SFW3200—6/1730，卧式机组。按厂家提供的机组尺寸，采用机组间距9.4米。主机段长度为8.26m，采用5m标准柱距，能满足机组上部和下部相关尺寸的要求。主厂房长26.14m,宽11.4m,高14.7m,其中地坪以上10.4m,地坪以下2.7m。主机段横向，为照顾主阀的吊装和转子的吊装，采用DQ20/5，LK=8.5m吊车。由机组性能要求，设计洪水位应低于尾水出口，本站设计洪水相应的尾水出口洪水位为1321.04m，由此确定水机安装高程为1323.90m。按机组尺寸要求相应水机发电机层地坪高程1323.00m。副厂房布置在主厂房后面。副厂房高5米，中控室与开关室布置在主厂房上游端。开关室地坪与主厂房地坪高程一致。开关站位于副厂房上游端，平面尺寸长50m，宽35m，布置主变及开关设备。主厂房与乡村水泥相连由于厂区布置在河滩阶地上，靠河边较近，需沿沟边加高和加固原有浆砌块石防洪堤，即可解决厂房的防洪问题。 1.6水力机械、电工及金属结构1.6.1水力机械1.6.1.1机型选择根据电站工程布置，本站的特征水位和水机水头为：首部取水口设计水位1891.72m调压井设计水位1886.502m尾水设计水位1321.0m水力损失13.75m水轮机工作水头550.00m根据本电站开发河段水文、动能计算结果，本电站装机方案定为2×3200kw，选择CJ20转轮，经技术、经济，选出水轮机发电机组及其他主要设备。由此，本站采用的机组为：水轮机CJ20—W—90／2×7发电机SFW3200—10/1730进水阀QF400—WY—65调速器YDT—600油压装置HYZ—1.0／2.5励磁装置KLSF—2额定水头550m额定流量0.7678m3／s额定转速1000r／min额定出力3200kw额定电压6.3kv1.6.1.2调节保证计算本站压力钢管较长，采有联合供水方案，调保计算中按两台机组同时甩全负荷的最不利情况进行计算。结果表明：喷嘴关闭时间为8—12秒时，压力上升值为7.36~4.85，远小于标准值的30%，而折向器关闭时间取为2～6秒时,机组的转速上升值为35.2~39.5%，也低于标准允许值的50%，因此，按上述范围整定，机组将安全运行。 1.6.1.3辅助设备本电站机组技术供水对象有机组各轴承冷却器用水，加上生活供水和消防供水综合考虑，水量为50m3/h.现阶段考虑采用尾水取水，水泵供求。厂房的渗漏水以及机组的冷却水，均可直接排至尾水。但考虑阀坑积水和发电机坑可能的积水排除，在主厂房适当位置设一集水井，用潜水泵临时抽排。本电站中压气供调速器油压装置用气，一般只在调速器初次建压或运行过程中补气，因此中压气不设管网，选择一台WF—0.3/30中压移动式空压机。低压压缩空气，主要供风动工具、吹扫用气，选用一台V—0.6/7移动空压机。本电站不设完整的油系统，配LY—50压力滤油机、ZLY--50真空滤油机各一台，滤纸烘箱H-1一台，设两个储油桶，一个6m3绝缘油罐，一个6m3透平油罐，运行时购买加仑油桶添油。1.6.2电气板子沟一级电站装机容量为2×3200kw，出线电压等级为35KV，出线一回，接至棉篪变电站35KV侧并入系统。本电站电气主接线经技术经济比较，采用发电机——变压器单元接线方式；35KV侧采用单母线接线，其可靠性高，灵活性好。电气设备按正常工作条件选择，按短路条件进行校验，35kv采用户内配电装置；发电机电压侧6.3KV开关柜均选用户内成套装置，初选型号为XGN—2型箱型交流金属封闭开关设备，选配ZN23A—35型真空断路器。380/220V低压选用GGD2型配电屏。本电站采用用微机型方式对电站主要设备和附属设备进行监控，继电保护按规范要求并结合本站实际情况进行配置。本电站通信包括系统调度通信和电站内部通信两部分，系统调度通信采用电力载波通信与市话通信相结合，电站内部通信拟设一台20门程控交换机。板子沟一级电站的副厂房位于主厂房左侧及上游側，升压站位于副厂房左侧，站内布置两台型号S9—4000/35主变压器以及35KV出线架构等，并设运输通道。1.6.3金属结构 根据电站水工建筑物的布置要求，本电站金属结构由一道冲沙闸和启闭设备及一道拦污栅组成。共有门槽1套，门（栅）叶1扇，启闭设备1台，其中门（栅）槽重约0.5t，门（栅）叶重约1.5t，金属结构部分重量为1.5t；拦污栅一道、启闭设备1台；压力管道为钢管，长度为1028.03m，内径0.8m，总重311.8t。1.7施工组织设计1.7.1施工条件板子沟水电站位于四川省阿坝州汶川县绵篪乡境内的岷江河右岸支流板子沟河段上，有公路通过，电站距汶川县城12km。有公路通过，坝址附近地势开阔平坦，导流采用上游围埝截流左岸明渠导流方式，施工临时设施布置条件优越。电站工程由底格栏栅坝、暗涵、沉砂池、有压、引水隧洞、洞内调压井、压力管道、厂房、升压变电站、尾水渠组成，电站装机2×3200kw。引水隧洞设在公路一岸，隧洞长4027.262m，设2个施工支洞，1#支洞最短长35.47m，2#支洞最长为70.345m，最长工作面为772.2m。本工程气候区属川西高原气候区，具有高原型季风气候特征，即冬季时间长，气温低，寒冷；夏季时间短，雨强小而雨日多，气候凉爽。同时还具有日照时间长、昼夜温差大等特点。汶川县多年平均气温13.5℃，极端最低气温-6.8℃，极端最高气温为34℃。多年平均年降水量为512mm。板子沟流域的径流主要由降水补给，枯季主要由地下水和冰雪融水补给。多年平均流量为1.226m3/s，年径流量为0.387亿m3年径流深为661.7mm。1.7.2施工导流本工程装机6.4MW，为五等别工程，导流建筑物为5级，相应洪水标准按5~10年一遇设计，本工程采用5年一遇设计。 本工程首部挡取水建筑物为底格栏栅坝，工程简单，工程量小，工程区枯水期可供施工的时间5个月，首部枢纽挡取水建筑物考虑在1个枯水期完成。根据本工程特点和地形特征，采取土石横向围埝，左岸明渠导流方案，土石围埝戗堤用导流渠开挖料填筑，迎水面采用编织袋装土砌筑，土工布防渗。在枯水期来临前，在左岸沿河床进行导流明渠开挖和衬砌处墙可作左岸挡水永久建筑物用，内墙干砌石防冲，冲弃料用于临时堵水围埝填筑，11月初截流。利用一个枯水期把建筑物在设计水位的下部份全部完成，汛前安装完底格栏栅坝的金属结构部份，基本达操作使用和过流目的，汛期继续完成未完工程。1.7.3料场选择与开采在电站附近河段，河床狭窄，河床内的骨料五论是从数量或质量都不能满足工程建设需要。所需砼骨料建议采用隧洞开挖中的花岗岩制作人工粗、细骨料。由于天然料场较为分散，可采用人工筛分，拖拉机运输至工地。人工骨料可采用颚式破碎机破碎，人工筛分。1.7.4主体工程施工1.7.4.1首部枢纽施工底格拦栅坝和沉砂池工程量较小，施工条件较好。土方开挖可采用液压反铲配自卸汽车运输，弧石或基岩采用风钻钻孔，电雷管爆破，液压反铲配自卸汽车运至堆碴场。砼施工采用0.4m3拌合机拌合，胶轮车运输入仓，插入式振捣器振捣，砼配制时可加外加剂以提高抗冻能力。1.7.4.2隧洞施工引水隧洞4027.262m，开挖断面3.895m2。隧洞开挖采用风钻钻孔，电雷管爆破，采用人工或扒碴机装碴，轻轨斗车运碴的方案，全断面掘进，对局部稳定性差的III类围岩，应打超前锚杆，及时做喷锚支护，对少量的IV、V类围岩，应采用边开挖边临时支护的施工措施，并注意安全。砼衬砌施工，边顶拱用钢模台车，砼泵入仓的施工方案。1.7.4.3调压井、管道工程施工调压井、压力管道工程施工较为困难。调压井高程较高，管道坡度较陡，交通和运输较为困难，修建便道解决人员交通，修建架空索道解决材料运输，压力管道布设明管，管槽可采用人工开挖，石方开挖采用风钻钻孔，火雷管起爆。砼搅拌站设在厂房附近，用架空索道运输入仓。插入式振捣器振捣。1.7.4.4厂房、尾水渠施工厂房开挖采用液压反铲配自卸汽车。厂房下部砼浇筑采用胶轮车运输，溜筒入仓，上部砼采用龙门架运输，胶轮车入仓。搅拌站设在厂区。 1.7.4.5施工总体布置由于本工程是长隧洞引水式电站，施工战线长，地形狭窄，故采用分散与集中相结合原则布置，砼搅拌站、空压站、钢筋模板加工场及临时房建等设施，采用分散布置，指挥部及相关部门，则集中布置于厂房工区。1.7.4.6施工总进度根据工程规模和业主要求，参考工期定额，施工总工期为20个月。计划总工日为万工日。1.8环境保护板子沟一级电站装机2×3200kw，是一座无调节引水式电站，挡水建筑物采用底格拦山栅坝，引水工程采用隧洞，隧洞长4027.262m，开挖石碴1.56万m3。所以电站的兴建对植被的破坏很小，只要将隧洞的1.56万m3的弃碴进行合理规划及处理，不占河道泄洪断面，不占耕地，并将弃碴覆土，或还耕或造林，是完全可行的。在施工期的粉尘、生活垃圾，是影响环保的又一污源。本工程对粉尘的治理是严格干钻钻孔，采用湿钻钻孔。对生活垃圾中最易污染的粪便，采用修建化粪池的措施来消除污染源。1.9设计概算　　板子沟一级电站位于四川省阿坝州汶川县板子沟村。单一发电的径流引水式电站工程。工程枢纽由底格拦栅坝、暗渠、沉砂池、引水隧洞、调压井、压力管道、厂房和升压站等建筑物组成。电站总装机6.4MW。有公路经过电站，对外交通方便。工程建筑总工期为18个月，筹建期1个月。工程总投资2946.89万元，单位千瓦投资4500元，单位电能投资0.92元/kwh。工程主要工程量为：土石方开挖25220m3，洞挖16075m3，混凝土10519m3，砌石工程4609m3。工程主要材料用量为：水泥4391吨，炸药40吨，钢筋243吨，锯材153m3，砂6676.1m3，卵碎石10268.86m3。1.10经济评价1.10.1国民经济评价板子沟一级电站工程总投资2946.89万元，多年平均发电量342 4.7万kwh，考虑到厂用电0.3%、线变损3%年有效折算发电量2889.13kwh。影子电价0.27元/kwh，年售电收益798.71万元。电厂职工人数30人，发电成本184.26万元，计算年净收益为568.73万元。本站计算期22年（含2年建设期），主要经济指标为：国民经济内部收益率EIRR：18.2%经济净现值ENPV：1012.5万元经济净现值率ENPVR：34%1.10.2财务评价计算中业主资本金，按总投资30%，其余为贷款计。售电价按还贷反推0.21元/kwh。年有效发电量2972.5万kwh，年售电收入527.13万元，除去成本186.85万元，计得利润总额340.28万元。主要指标为：以8%的财务基准收益率计算财务评价指标如下：财务净现值FNPV为：208.77万元财务净现值率FNPVR为：7%贷款偿还期Pd为：8.3年投资回收期Pt为：8年投资利税率为：12.64%投资利润率为：11.48%单位电度投资为：0.92元/kWh计算中对投资增大10%、20%或有效电量减少10%、20%的情况作出的分析表明，其回收率仍不小于10%，说明电站的抗风险能力较强。1.10.3综合评价板子沟一级电站装机6400kw，多年平均发电量3204.20万kwh，工程总静态投资2858.93万元，总投资2946.89万元，单位千瓦投资4500元/kw。单位电度投资0.92元/kwh。无论从国民经济角度还是从财务角度来衡量，经济效益是明显的、合理的。电站社会效益、生态效益显著，它的兴建必将促进当地的经济发展，“以电代柴”，为实施天保工程，建成长江上游的生态屏障作出相应的贡献，应及时抓好前期工程，促使工程早日兴建投产。 工程特性表序号及名称单位数量备注一水文1流域面积取水口以上流域km245.34厂址以上流域km258.5桑坪水文站控制流域km246292利用水文系列年限年43桑坪水文站3多年平均年径流量亿m30.6184代表性流量多年平均流量m3/s0.9495洪水闸址设计洪水（P=3.3%）m3/s73.9闸址校核洪水（P=1%）m3/s119厂址设计洪水（P=3.3%）m3/s93.3厂房校核洪水（P=1%）m3/s128施工导流洪水流量m3/s重现期五年6泥沙多年平均悬移质输沙量万t0.985多年平均推移质年输沙量万t0.145二水库1特征水位正常挡水位m1889.50闸前设计洪水位m1891.72闸前校核洪水位m1892.25 2水库库容万方0工程特性表三工程效益指标1发电效益装机容量MW6.4保证出力MW1.237多年平均发电量万kw·h3204.20年利用小时数h5006四淹没损失及工程永久占地1淹没耕地亩无2迁移人口人无3改线公路长度km04工程永久占地亩155工程临时占地亩25五主要建筑物及设备1挡水建筑物型式底格拦栅坝地基特性砂砾石、左右为基岩地震基本烈度度7设防烈度度8顶部高程m1889.50最大坝高m3.1坝顶长度m122引水建筑物设计引用流量m3/s1.5进水口型式底格拦栅坝 地基特性沙砾石工程特性表闸门型式、尺寸、数量m1×1.5×1.5孔×高×宽（潜孔）闸底高程m1882.84沉沙池型式单厢地基特性沙砾石厢体尺寸m3×3长×宽引水箱涵地基特性沙砾石长度m65.160断面尺寸m1.5×1.9宽×高引水隧洞地基特性基岩长度m4038.442断面尺寸m1.5×1.8b×h断面型式城门洞型衬砌型式喷砼、砼、钢筋砼调压井型式圆形内置式主要尺寸m1.619.277直径压力管道供水方式联合供水长度m1028.03内径m0.83厂房型式地面厂房地基特性沙砾石 厂房尺寸m26.14×11.4×14.7长宽高工程特性表水轮机安装高程m1323.904升压站形式地面式地基特性填渣面积尺寸m50×35长×宽5主要机电设备水轮机型号、台数台2CJ20—W—90／2×7额定转速r/min1000额定流量m3/s0.7678进水阀台2Z941H—6—Dg500调速器台2YDT—600发电机型号、台数台2SFW3200—10／1730额定出力KW3200额定电压kv6.3主变压器台数台2单台容量KVA4000S9-4000/35输电线路电压KV35回路数回2六施工1主体工程量土石方明挖万方2.5220 洞挖万方1.6075工程特性表砌石万方0.4609砼工程万方1.05192主要材料水泥t4391钢筋t243锯材m3153汽柴油t炸药t40（2#）七经济指标1静态总投资万元2858.932总投资万元2946.893综合利用指标单位千瓦投资元/kw4500单位电度投资元/kw·h0.92经济内部回收率%18.2财务内部回收率%11.6'