东河湾梯级电站月牙崖水电站工程设计报告

'GLY－2007CS－07甘肃省永昌县东河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院二○○七年十月 职责批准:赵岩冰核定:张兴锋审查:邓长贵项目负责人:张大雨专业编写校核水文程建民张兴锋地质吴秀娥张成水能张大雨张兴锋水工张大雨张志玲张大雨水机侯惠敏张大雨电气黄玉霖张大雨金属结构刘爱春郭涛施工组织张志玲张大雨工程招标郭涛张志玲投资概算张志玲张大雨环境保护张大雨张兴锋经济评价张大雨郭涛 目录1综合说明11.1概述11.2水文、气象11.3工程地质51.4工程任务和规模91.5工程布置及主要建筑物101.6水机、金结、采暖通风及消防141.7电气151.8工程管理161.9施工组织设计161.10环境保护、水土保持及安全181.11工程招标建议201.12概算201.13经济评价202水文、气象272.1流域概况272.2年径流292.3洪水332.4泥沙373工程地质393.1区域地质概况393.2工程地质条件与评价443.3天然建筑材料及施工用水47 3.4结论484工程任务和规模504.1河流规划504.2电力发展规划及工程建设的必要性514.3水利、水能计算554.4电站运行方式及能量指标585工程布置及主要建筑物605.1工程等别及标准605.2工程选址及工程总布置615.3主要建筑物设计656水机、金结、采暖通风及消防766.1水力机械766.2金属结构846.2.3压力钢管856.3采暖与通风856.5消防877电气897.1接入系统设想897.2电气主接线897.3厂用电接线907.4主要电气设备907.5自动控制927.6通信927.7防雷保护与接地92 8工程管理948.1管理机构及人员编制948.2行政管理及生活区建筑面积948.3主要管理设施959施工组织设计979.1施工条件979.2天然建筑材料999.3施工导流1009.4主体工程施工1009.5施工交通及施工总布置1029.6施工总进度10310环境保护与水土保持10510.1环境保护10510.2水土保持11211劳动安全与卫生11811.1依据和设计原则11811.2劳动安全11811.3工业卫生12111.4安全卫生设施12312工程招标12412.1招标范围的确定12412.2招标组织形式12412.3招标形式12412.4标段划分124 13工程投资概算12713.1编制说明12713.2概算附表13214经济评价15914.1概述15912.2财务评价15912.3国民经济评价16412.4综合评价165 1综合说明1.1概述肃南县月牙崖水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县境内石羊河水系东大河中上游，属东河湾梯级电站中的第一座电站，电站总装机3600KW，距离永昌县城约40km。根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，工程为小(2)型Ⅴ等工程，工程建筑物均按5级设计。月牙崖水电站建成后，通过头坝变电所并入永昌电网运行，对永昌县和肃南裕固族自治县地方经济的发展，增加地方财政收入，确保地方工农业与各乡镇企业用电将起重要作用。根据《东河湾梯级水电站工程可行性研究报告》，从皇城水库电站至大干沟水电站之间河段分四级进行开发，依次为月牙崖水电站、东河湾一级水电站、东河湾二级水电站和东河湾三级水电站。随着西部大开发的进程，永昌县工农业生产及人民生活对电力资源的供需矛盾日趋加剧，为了进快解决能源短缺的问题，受月牙崖水电开发有限责任公司委托，我院在《东河湾梯级水电站工程可行性研究报告》的基础上，于2007年5月编制完成了《东河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告》。2007年10月17日，金昌市发改委组织专家对初设报告进行了审查，审查基本同意初设报告，但对部分问题提出修改意见，我院根据修改意见对初设报告进行了补充完善。1.2水文、气象1.2.1流域概况26 东大河流域位于祁连山北麓，是石羊河水系的第二大支流,南以祁连山的冷龙岭为界并与大通河相依，东以西营河为邻，西与西大河相连，北部是石羊河干流。在北纬37°36′～38°10′和东径101°21′～103°24′之间，流域内地势由西南向东北倾斜，可分为三个自然地貌单元：祁连山区和走廊中部山区，祁连山地势高，海拔高约在3000m以上，年降雨量在300mm以上；流域内有皇城、洋翔盆地，皇城盆地地势高面积大，年降雨量在400mm以上，是良好的牧场。洋翔盆地位于东大河峡谷中，面积较小，盆地已开垦为农业区；年降雨量在200mm以下，以灌溉农田为主。东大河干流上游直河、斜河交汇口以下至东大河旧渠首段河道，河道总长30km，总落差414m，水能理论蕴藏量42MW。为充分利用东大河的水资源和水力资源，已在东大河干流皇城滩盆地出口处修建有皇城水库，其水库的主要作用是蓄丰补枯，与下游金川峡水库联合调度，以保证下游金昌市工农业用水和东大河干流上水电站的运行要求。所以经水库调蓄后的下泄流量比较稳定，对下游东大河的水力资源开发创造了良好的条件。1.2.2气象东大河地处祁连山区，河流地形高差悬殊，深山区海拔高程2500～4000m以上，属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候，年平均气温1.2～0.2℃，最热月七月平均气温14.3～13.1℃，最冷月一月平均气温-13.1～-14.3℃，年降水量300～600mm，年日照时数2200h。浅山区海拔高程2000～2500m，属寒冷干旱气候和寒冷半干旱气候，年平均气温4.6～1.2℃，最热月平均气温17.4～13.1℃，最冷月平均气温-10.1～-13.1℃，年降水量150～300mm，年蒸发量1260～1050mm,年日照时数2200～2880h,无霜期136～103d。26 1.2.3径流东大河径流主要靠降水和冰雪融水补给，产流于山区，耗水于平原。月牙崖水电站引水枢纽位于皇城水库坝后，区间无支流汇入，因此，电站年径流的确定直接采用皇城水库径流分析成果。根据皇城水库调节年度（1954年7月～2005年6月）n=51年径流系列资料，经统计分析参数如下：Q0＝9.00m3/sCv＝0.18Cs=2Cv电站引水枢纽处不同频率年径流成果见表1－1，设计年径流分配成果见表1－2。月牙崖水电站设计年径流成果表表1-1F(km2)统计参数Qp(m3/s)Q0(m3/s)CvCs/CvP=15%P=25%P=50%P=75%P=85%10309.000.18210.810.18.917.927.32月牙崖水电站设计年径流分配表(调节年度7～6月)表1-2项目月份年平均(m3/s)七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月五月六月典型年(1988.7~1989.6)20.316.813.913.55.754.225.635.452.635.4618.118.810.9月牙崖电站P=15%丰水年流量20.216.713.813.45.74.195.595.412.615.4218.018.710.8典型年(1996.7~1997.6)19.51311.113.48.506.814.503.1902.6810.116.39.09月牙崖电站P=50%平水年流量19.112.710.913.18.36.74.43.102.69.916.08.91典型年(2001.7~2002.6)17.48.007.788.611.46.293.003.004.521.545.089.157.15月牙崖电站P=85%枯水年流量17.88.197.968.8011.76.443.073.074.631.585.209.377.3226 1.2.4洪水月牙崖水电站紧接皇城水库坝后电站，引水枢纽紧接坝后电站尾水渠，电站厂房位于皇城滩水库下游约3km处，其控制集水面积为1160km2。月牙崖电站引水渠首洪水为皇城水库下泄洪水，电站厂房处洪水为皇城水库下泄洪水加同频率区间洪水，成果见表1-3，分期洪水成果见表1-4。月牙崖水电站各设计频率洪峰流量表(m3/s)表1-3断面位置F（km2）P(%)2%3.33%5%10%20%皇城水库入库1030401332280194123皇城水库出库1030382332280194123区间洪水1303530251811电站引水渠首1030382332280194123电站厂房1160417362305212134月牙崖水电站分期洪水成果表表1-4施工分期P（%）10%20%汛期7～9月年最大212134枯水期10～5月7552.23～5月7552.210～6月10477.33～6月10678.7月牙崖水电站引水渠布置在河道右岸，引水渠桩号0+840处有一无名冲沟。冲沟平时无水，汛期沟道洪水影响渠道安全运行。无名冲沟洪水主要由暴雨组成，所以采用小流域暴雨洪水计算的方法——瞬时单位线法进行推求，分析成果见表1－5。26 月牙崖水电站沿线沟道洪水特征值表表1－5序号沟道名称集水面积(km2)主流长度(km)河道比降(‰)设计洪水（m3/s）Q5%1无名沟3.84.698.25.81.3工程地质1.3.1地形地貌工程区位于永昌南山凸起带的中部山区，属中山地形，海拔2300～2700m。东大河于此间深切古夷平面而成大比降（1/60—1/90）的峡谷，河谷断面多呈“U”型，部分呈“V”型。河谷两岸发育不对称的河漫滩及侵蚀堆积阶地，其中Ⅰ级阶地发育较完整，Ⅱ级阶地仅在厂房区附近保留较完整。1.3.2地层岩性根据地质测绘，区内广泛分布第四系不同成因的松散堆积层，下伏基岩为加里东晚期的花岗岩岩体。1.3.3地质构造工程区位处祁、吕、贺山字型构造西翼反射弧中永昌南山古凸起带的中部，南依北祁连山脉的冷龙岭，北为马营——永昌新凹陷盆地。岩浆活动和构造运动复杂且频繁，周边广泛分布有加里东各期的侵入岩体及各时代地层，以1/20万区域地质图上看出此间分布多个褶皱构造及区域性断裂，并在燕山运动晚期形成工程区的顺河断层F1。F1断层属压性断裂，东北端始于泱翔乡，西南端终于皇城电站。据1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》（200126 ），工程区地震动峰值加速度为0.20g（相当于地震基本裂度Ⅷ度），地震动反应谱特征周期0.40s。1.3.4水文地质区内地下水主要源于冰雪融水和大气降水，皇城水库及电站泄水也是控制地下水源的重要因素。根据埋藏条件，地下水可分为第四系松散堆积层中的孔隙性潜水和基岩裂隙中的裂隙性潜水。前者含水层主要为河床及Ⅰ级阶地砂卵砾石层，直接受河水及两岸山体中基岩裂隙水补给。两岸山体及谷底基岩中存在基岩裂隙水，主要赋存在各种结构面中，依靠大气降水和高山裂隙水补给，受断裂构造控制。根据水样分析试验，水质类型为HCO3-或HCO3-、SO4=盐Ca#、Mg#型水，矿化度0.19～0.32g/l，属低矿化度淡水，对普通硅酸盐水泥不具侵蚀性。1.3.5岩石物理力学特性根据试验数据,结合其它工程类比，岩石物理力学特性见表1-6。各类围岩主要物理、力学参数建议值表1-6岩石名称围岩类别抗剪断强度（峰值）弹性模量变形模量泊松比单轴饱和抗压强度单位抗力系数坚固系数Φ（°）C(MPa)103MPa103MPaMPaMpa/mf粗粒花岗岩Ⅱ48～501.2～1.512～1610～150.23～0.25＞6075004-5Ⅲ35～400.4～0.756～105～80.26～0.2840～602000～25003-4Ⅳ26～350.2～0.43～51～1.60.30～0.3530～501000～15001-226 1.3.6引水枢纽工程地质条件引水枢纽座落在皇城水库电站尾水末端的河床砂砾卵石层之上，砂砾卵石层25—30m（皇城滩水库资料），天然湿密度2.14t/m3，天然干密度2.11t/m3，结构中密。地基承载力特征值200—250Kpa，建议临时开挖边坡1：1，永久边坡1：1.25。该层砂砾卵石层赋存有孔隙性潜水，地下水位埋深1—3m，渗透系数200m/d。闸、坝基础可座落在砂砾卵层之上，其承载力可满足要求，但基础开挖时应注意基坑排水问题。1.3.7引水渠（洞）工程地质条件与评价⑴0+000~0+800明渠填方段工程地质条件与评价该段为填方段，地基为河谷右侧高漫滩的砂砾卵石层，厚度25—30m，天然湿密度2.14t/m3，天然干密度2.11t/m3，地基承载力特征值200~250Kpa，在填方之前应清除表层的草皮及植物根系，填筑料应选择级配良好的砂砾卵石，分层碾压夯实，夯填要求干密度≥2.15t/m3，含泥量≤5%。⑵0+800~1+343明渠挖方段工程地质条件与评价该段渠道座落在坡积块碎石土之上。块碎石呈土黄色，其中土含量65%，块碎石含量35%，属中等~强湿陷性土，压缩系数分别在0.34—0.38和0.7—1.03，为中等压缩性土，具垂直节理，遇水崩解。块碎石土结构稍密，厚度0.5—30m，具有很强的渗透破坏性，渗透破坏是主要的工程地质问题，须采取有力措施处理，另外冻胀破坏与湿陷破坏也应同时防治。该坡积物边坡整体是稳定的，其地基承载力特征值为140—150Kpa，建议开挖边坡临时边坡1:1，永久边坡1:1.25，开挖深度＞10m26 的渠段需要增设二级平台马道，所有人工边坡均须护砌，以防暴雨冲刷破坏及堵塞渠道。⑶隧洞段工程地质条件与评价1+343~2+226线路穿越基岩山体，需开凿隧洞，基岩山体的岩性为加里东晚期侵入岩—花岗片麻岩，灰白色、粗粒显晶结构，块状构造。岩石致密坚硬，但受构造影响，局部节理裂隙密集带岩体较为破碎。新鲜岩体判定为Ⅱ类围岩，风化岩体及节理裂隙密集带判定为Ⅲ类围岩（包括隧洞进、出口40m内）。1.3.8压力管道及厂房工程地质条件与评价压力管道段及厂房场地十分狭窄，地层岩性为厚层坡积块碎石土，灰黄色，土含水量量65%，块碎石含量35%，土为中粉质壤土，碎石直径2~20mm，块石直径20~200mm，大者1.5~2m，据钻孔重型触探试验测试，块碎石承载力特征值200Kpa，但地基土极不均匀，建议厂房基础下设置1~2m厚的砂卵砾石垫层并夯实，施工开挖时基坑将有较大的涌水量，应加强排水、隔水措施、另外厂房基础将处在地下水位以下，设计时应考虑地下水的浮托力。地下水水质良好，对钢筋砼均无侵蚀性。1.3.9天然建筑材料引水渠线0+000~0+800填方渠所需砂砾卵石可在渠段左方河床内开采，但必须清除表层基皮及植物根系，剔除漂石及弧石。引水渠沿线出露的花岗片麻岩体，面积广大，质地坚硬，特别是开挖隧洞的弃渣，岩质新鲜，可成为良好的块石料。另外，东大河及高漫滩上广泛分布的砂砾石卵石层中含有较多漂石及弧石，也是良好的砌石材料，开采便利运输条件好。26 工程区无合适的砂、砾骨料场，只能选在皇城东大河桥上下4公里范围内采取。经取样试验结果表明：除含泥量超标需冲洗外，其余指标均可满足规范要求，而且料场就近有水冲洗方便，平均运距15km，渠道防冻胀破坏垫层料也可从该料场筛取。1.4工程任务和规模1.4.1工程建设的必要性月牙崖水电站是一座引水式小水电站，位于永昌县城南部的东大河干流上，是整个东大河九座梯级开发电站的第二级电站。电站建成后，并入永昌电网运行，对改善当地用电紧缺现状，开发新的资源，发展永昌县经济，缓解供电矛盾，保证地方工农业与各乡镇企业用电起到重要作用。现永昌县用电主要依靠大电网解决，输电距离远，损耗较大，供电质量差。该水电站的兴建将减轻该地区电网和大电网的供电压力，对促进地区经济的发展、加快西部大开发步伐、改善永昌县的投资环境具有一定的作用。工程区交通便利，永久占地大部分占地为荒地和草地，以及少量林地，施工期短、见效快，工程建成后，不仅可以为地方提供一定的就业机会，还可上缴一定的税收，增加财政收入，促进地方经济发展。综上所述，兴建月牙崖水电站，不仅可以为工农业的生产发展提供能源保证，实现电气化县，并且能充分利用当地便利的水能资源，因此，该工程的建设是十分必要的。1.4.2工程主要指标月牙崖水电站设计引用流量为18.3m3/s，设计水头23.15m，装机容量3600KW。参照国内水轮机系列样本，经方案比较选用HLA551-LJ-104型水轮机三台，配套SF1200－16/2150型发电机及YWT－1000型微机调速器各三台。电站多年平均发电量1571万26 kWh，装机年利用小时数为4364h。1.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程等别及标准月牙崖水电站装机容量3600kw，属小(2)型Ⅴ等工程，主要及次要建筑物均按5级设计。引水枢纽按10年一遇洪水设计，30年一遇洪水校核，厂房按30年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。1.5.2工程选址及工程总布置东河湾梯级电站中东河湾一级电站已投入运行，东河湾二级电站正在建设，月牙崖水电站和东河湾三级水电站未开发。东河湾三级电站在泱翔盆地，占耕地多，电站开发对附近农牧民生产生活影响大，月牙崖电站虽然地形条件较差，但电站开发所受社会干扰少，先开发月牙崖水电站较为有利。26 月牙崖水电站上接皇城水库坝后电站尾水渠，下至东河湾一级水电站引水枢纽库区，开发河段毛水头25.9m。电站布置在河道右岸，从前到后依次为引水枢纽、引水明渠、前池、引水隧洞、压力管道及发电厂房。引水枢纽布置在皇城滩水库下游河道，类似于多首制引水，由溢流坝、引渠及进泄水闸组成，溢流坝布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，从左到右依次为溢流坝、冲沙闸和引水闸，进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，引渠长85m，位于溢流坝与进泄水闸之间。引水明渠布置在东大河右岸，长1261.2m(桩号0+021.2～1+282.4)。前池布置在引水明渠末端、引水隧洞进口，前池长61.5m(桩号1+282.4～1+343.9)，从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段，溢流堰布置在前池左侧，溢出的水流通过120m长的泄水渠泄入东大河。前池后紧接无压引水隧洞，隧洞长822.2m(桩号1+343.9～2+166.1)，城门洞形断面。隧洞后接压力管道，压力管道采用一管三机的布置形式。发电厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游500m处永皇公路旁，发电尾水通过穿永皇公路涵洞进入东河湾一级电站引水枢纽库尾。1.5.3主要建筑物设计1.5.3.1引水枢纽引水枢纽布置在皇城滩水库坝后，类似于多首制引水，由溢流坝(引水闸)、引渠及进泄水闸三部分组成。月牙崖水电站设计引用流量18.3m3/s，其中14.7m3/s来自水库电站尾水，不足部分来自水库泄水洞。溢流坝(引水闸)布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，从左到右依次布置溢流坝、冲沙闸和引水闸。坝前正常挡水位2498.8m，设计洪水位2500.8m，校核洪水位2501.5m。引水闸布置于枢纽左边，2孔，钢筋砼结构，冲沙闸布置在引水闸左侧，1孔，钢筋砼结构。溢流坝布置于引水枢纽左侧，为WES堰，堰长30m。堰顶高程2499.1m，采用C15抛石砼浇注，溢流堰后设13.5m长消力池，消力池后接20m长护坦，护坦后设防冲槽。引渠长85m，位于溢流坝与进泄水闸之间东大河高漫滩上，采用梯形断面，C20砼衬砌，底宽2.5m，边坡系数1.25，纵坡1/1500，衬砌厚度10cm。进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，采用侧面进水、正面泄水的布置形式。进泄水闸均设计为两孔，闸室采用钢筋砼结构。1.5.3.2引水渠26 引水渠布置在河道右岸，长1261.2m(桩号0+021.2～1+282.4)，设计流量18.3m3/s，引水渠布置的原则是在尽量少占林地的基础上沿等高线布置，实现投资省、对环境影响尽可能小的目的。引水渠设计流量18.3m3/s，设计纵坡1/2000，考虑前池溢流堰溢流时涌水影响，渠顶水平，设计高程2498.962m，渠底设计高程2495.907～2495.267m，渠深3.055～3.695m。桩号0+021.168～0+940和1+035～1+282.4设计为梯形断面，C20现浇砼衬砌，衬砌厚度底部12cm，边坡12～10cm。桩号0+021.168～0+810渠道为填方渠，布置在砂砾卵石层上，填方材质为砂砾石。桩号0+810～0+940和1+035～1+282.4段为挖方渠，座落在坡积块碎石土之上，基础具湿陷性及冻胀性，为防止渠道衬砌体发生冻胀破坏，衬砌体下铺砂砾石垫层作为抗冻胀措施，垫层厚度临河侧渠坡80～50cm，渠底100cm，靠山侧渠坡100～70cm。靠山侧渠堤上设排水渠，并铺设土工膜，防止雨水进入垫层引起基础湿陷。引水渠桩号0+950～1+025座落在坡积块碎石土之上，地形不具备布置梯形渠，该段渠道设计成矩形断面，钢筋砼结构，临河侧不修渠堤。矩形渠宽4.5m，渠底及边墙厚0.25m，顶部每2m设一拉杆。0+940～0+950和1+025～1+035为砌石扭面段。1.5.3.3前池压力管道进口无布置前池地形条件，本次设计将前池布置在引水渠末端、隧洞进口。前池长61.5m(桩号1+282.4～1+343.9)，从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段，具备溢流、拦污、排沙功能。1.5.3.4引水隧洞26 前池后接无压引水隧洞，隧洞地质条件良好，基岩为花岗岩，岩石致密坚硬，岩石致密坚硬，除个别地段为Ⅲ类围岩外，绝大部分为Ⅱ类围岩，可不衬砌，为减小糙率，底部用20cm厚C20砼找平。引水隧洞根据地质条件，选用方便施工的城门洞形断面，隧洞设计流量18.3m3/s，设计纵坡经比较选用1/1000。引水隧洞水力学上按自动调节渠道设计，即洞顶水平，高程2499.508m，洞底纵坡1/1000，高程2494.45～2493.668m。隧洞进出口40m及节理裂隙密集带为Ⅲ类围岩，全断面C20钢筋砼衬砌，衬砌厚度底板20cm，边墙及顶拱25cm，单层配筋，衬砌段开挖过程中对洞顶局部不稳定岩块采用悬吊式砂浆锚杆加固，钢筋砼衬砌段顶部回填灌浆，灌浆压力0.4MPa。1.5.3.5压力管道压力管道选用钢管，采用一管三机布置方案，支管在平面上呈梳齿形。钢管总长98.1m，其中总管一根长43.2m，直管三根总长54.9m，总管管径3.2m，支管管径1.8m，钢管壁厚12mm，每2m设加劲环一道。压力钢管采用明管暗敷式，除支管镇墩外，总管外包40cm砼。1.5.3.6发电厂房主厂房面对永皇公路布置，由主机室和安装间两部分组成，主机室长28.47m，宽11.1m，安装水轮发电机组三套，水轮机安装高程2473.5m，发电机层底板高程2478.9m。安装间布置在主机室左侧，底板高程同发电机层底板高程，长9.37m，宽度同主机室。副厂房布置在主机室上游，长28.47m，宽7.8m，分上下两层布置，上层底板同发电机层底板相平。26 主厂房底板及以下结构采用现浇钢筋砼结构，屋面大梁采用预制薄腹大梁，屋面板采用预制槽形屋面板，吊车梁排架柱及上下圈梁均采用现浇钢筋砼结构。副厂房上层为砖混结构，下层为现浇钢筋砼结构。厂房基础地层岩性为厚层坡积块碎石土，极不均匀，基础下垫2m厚砂砾石垫层。1.6水机、金结、采暖通风及消防1.6.1水力机械月牙崖水电站设计引水流量18.3m3/s，额定水头23.15m，装机容量3600kw，参照国内水轮机系列样本，经方案比较选用三台HLA551－LJ－104型水轮机，配套SF1200－16/2150型发电机及YWT－1000型微机调速器各一台。厂内选用16t电动双梁慢速桥式起重机一台。为方便检修和作为调速系统的后备保护，设水轮机进水阀。进水阀选用1600D941X－6蝶阀公称直径1.6米，额定压力0.6Mpa。1.6.2金属结构本电站在引水枢纽及前池上共设置闸门7扇、拦污栅2扇，配置启闭设施7台，铺设压力钢管总管1根，支管3根。金属结构特性见表1-7。1.6.3采暖、通风及消防本电站地处暖温带湿润气候区，主厂房不设置全面的采暖系统，尽量利用发电机的热风，并在局部设置采暖装置如电热器等采暖，以保证工作地点设备的温度要求。主厂房、副厂房和安装间均采用自然通风方式为主，但中控室、计算机室等副厂房可采用小型柜式空调机，以达到温湿度要求。26 主厂房发电机消防主要采用水消防方式，在发电机和安装间共设置二套消火栓箱，保证两条充实水柱同时到达厂内任一火警部位，并配置移动式灭火器。其余部位配置一定数量的化学灭火器。金属结构特性表表1-7名称型式数量(孔)孔口尺寸(m)设计水头(m)重量(t)启闭机闸门预埋件引水枢纽引水闸潜孔式平板钢闸门22.0*1.530.5*20.2*25t手电两用螺杆式启闭机2台引水枢纽冲沙闸潜孔式平板钢闸门12.5*2.03.80.90.37.5t手电两用螺杆式启闭机1台引水枢纽进水闸露顶式平板钢闸门22.5*2.820.8*20.2*27.5t手电两用螺杆式启闭机2台引水枢纽泄水闸露顶式平板钢闸门22.5*1.820.7*20.2*25t手电两用螺杆式启闭机2台前池泄水冲沙闸潜孔式平板钢闸门11.0*1.27.20.30.1510t手电两用螺杆式启闭机1台前池拦污栅23.7*4.351.8*20.3*2不专门配置压力钢管901.7电气1.7.1接入系统设想根据永昌县电力局提供的资料及东河湾梯级水电站的有关资料，本次设计考虑月牙崖水电站以一回35KV出线，π接于大干沟水电站35KV母线，汇流后接至头坝变电所并入永昌电网。1.7.2电气主接线电气主接线采用三机一变扩大单元式接线方式，安装一台SZ9-5000型升压变压器，在发电机保护控制屏内部装置6.3KV母线，并设置一面6.3KV出线屏（主变进线屏），与主变低压侧连接，主变高压侧装设一台35KV开关及隔离刀闸,连接在35KV母线上，35KV母线出线侧安装相关设备送至35KV系统。26 由于厂区狭窄，本电站不设35KV室外升压站，在副厂房布置35KV高压室，除主变放在室外，其余35KV设备均放在室内。1.7.3主要电气设备水轮发电机3台，型号：SF1200－16/2150，配静止可控硅微机励磁装置。主变压器1台，型号：SZ9-5000/38.5±3*2.5%/6.3。厂用变压器2台，型号：S9-160/6.3±5%/0.4和S9-160/38.5±5%/0.4各1台。6.3KV高压开关柜9面，型号：XGN2-10。35KV高压开关柜3面，型号：JYN1－35。1.7.4自动控制本电站采用计算机监控系统方式。主要功能有：正常运行时,水轮发电机组的开、停机；有、无功功率的调节；机组事故的自动处理；断路器、灭磁开关的自动操作；以及电站运行必需的反映设备运行状态的模拟量和开关量的信息反馈均由计算机监控系统进行处理。1.8工程管理月牙崖水电站隶属月牙崖水电开发有限责任公司。电站建成后，自行管理，独立运行。电站运行实行集中监控，按少人值守原则进行运行人员的编制，机组的大型检修及水工建筑物的维修均实行社会化服务。电站生产、运行、检修及管理人员的配置按国电公司国电人资（2000）499号《水力发电厂劳动人员标准》规定，电站总人数以20人计。1.9施工组织设计1.9.1施工条件26 月牙崖水电站位于肃南东大河皇城水库下游，在皇城水库电站和东河湾一级电站之间。工程区属张掖市肃南县皇城乡管辖，永皇公路从工程区通过，距永昌县40km，对外交通较为方便。工程所需的天然建筑材料可就近开采，储量满足设计要求。本工程所需的钢材、木材可由永昌供应，水泥由河西堡水泥厂供应。东大河河水水量丰富，水质良好，可作为本工程施工用水源。工程区有皇城水库电站至东河湾一级水电站10KV输电线路通过，可“T”接作为本工程施工用电源。1.9.2施工导流本工程属小（Ⅱ）型工程，在皇城水库坝后，水库蓄水对施工极为有利，除坝后电站尾水渠末端进泄水闸需修建导流渠外，其余工程均可利用非汛期及河道停水期施工1.9.3主体工程施工电站建筑工程总工程量23.55万m3，其中土方开挖13.07万m3，土方回(夯)填6.85万m3，岩石开挖2.20万m3，砌石0.25万m3，砼及钢筋砼1.18万m3。共需水泥2619t，钢筋、钢材243t(不包括金属结构101t)，木材81m3，共需劳动工日7.81万个。枢纽及引水明渠砂砾石由1m3挖掘机开挖，装8～10t自卸汽车运输；夯填采用自卸汽车运输，推土机铺摊，振动碾压实；现浇砼由0.4m3拌和机拌料，架子车运输砼入仓，机械振捣；砌石均由人工砌筑。引水隧洞岩石洞挖采用手风钻钻孔、爆破，人工装1t机动翻斗车运输出渣，隧洞穿过断层段时需注意支护，洞内砼采用1t机动翻斗车运输，底板砼直接入仓，边顶拱采用砼泵入仓，机械浇筑，回填灌浆采用灌浆泵灌浆，灰浆搅拌机制浆。26 1.9.4风、水、电施工供风采用固定与移动供风方式相结合，拟在隧洞各进出口、分别布置一座空压站，采用20m3空压机供风。施工水源采用东大河河水，在枢纽区、电站厂区、辅助企业区、引水隧洞各进出口分别设抽水泵站向施工点供水。工程区有10kv输电线路通过，施工期间可直接“T”接使用，并备两台30kw柴油发电机组，满足施工用电需要。1.9.5施工总进度该电站总工期安排为二年，包括施工准备期、主体工程施工期和工程完建期。其中准备工期3个月(与主体工程平行作业1个月),主体工程施工期18个月,工程完建期3个月(与主体工程平行作业1个月)。准备工期由第一年3月开始至5月底结束，历时3个月，主体工程施工期由第一年5月开始至第二年10月结束,历时18个月，尾工工期自第二年10月开始至12月结束，历时3个月。1.10环境保护、水土保持及安全1.10.1环境保护结合工程施工和运行特点，本工程环境保护措施包括水环境保护措施、大气和声环境保护措施、生态环境保护措施、水土保持措施等。工程施工期各辅助生产场区均有一定的加工、设备冲洗废水排放，采取在各施工场地修建临时沉淀池，进行沉淀处理。沉淀处理后的废水集中蓄存，回用作混凝土拌合、道路喷洒用水，禁止排放。26 工程开挖废弃碴石拟运往工程设计中规划的碴场集中处置，部分用于修筑河道防洪堤。并及时做好弃碴后的土地整治与植被恢复等生态恢复与建设工程，将水电站建设引发的水土流失及生态环境影响降至最小程度。工程改扩建、新修建施工道路以及运输车辆行驶所产生的道路扬尘拟采取洒水方式进行降尘，以改善道路沿线区域的环境空气质量，减轻污染程度，并缩小扬尘污染范围。洒水时间及次数根据具体情况操作1.10.2水土保持厂房和副厂房的布置上，充分考虑了厂房上游侧山体的稳定性，在厂房后边坡上清除了上部危石，确保边坡永久稳定。厂基开挖设有排水措施，尾水排放渠道加强了衬护措施，可有效防止土建工程中人为水土流失。主体设计中块石料选用石方明挖的弃料，骨料也用弃料加工而成，减少了弃渣量的排放。隧洞口的护面，防护了洞身围岩开挖后的岩石分化、剥蚀掉块。弃渣堆放采用汽车运输和推土机平整，使渣体得到碾压，有效防止了水土流失。枢纽及场区均设有截排水沟，有效防止了洪水对主体建筑和地面的冲刷。主体工程根据弃渣堆放量、设置堆放弃渣场。主体工程根据取料情况设置料场。对料场分别根据实际地形和需要进行边坡治理、土地整治。渣场布设干砌块石栏渣坝，渣体推平碾压。土地整治工程：对施工场地等临时用地在施工结束后进行坑凹回填，恢复原状或作为绿化用地。1.10.3工程安全电站安全设计参照DL5061—26 19《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》执行。该工程投产后要符合劳动安全卫生的要求，保障劳动者在劳动过程中的安全与健康，贯彻“安全第一、预防为主”的设计原则。1.11工程招标建议月牙崖水电站建筑工程施工进行招标，部分工程也可自营；机电设备及安装工程全部进行招标；金属结构设备及安装工程全部进行招标。招标组织形式采用项目法人自行组织招标。建筑工程采用公开招标形式，机电设备制造工程、机电设备安装工程、金属结构设备及安装工程采用邀请招标的方式。根据工程施工特性，工程划分为八标段进行施工。1.12概算建筑工程采用甘水规字[1996]41号文颁发的《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》，机电及金属结构设备安装工程采用水利部水建[1993]63号文颁发《中小型水利水电设备安装工程概算定额》。本工程概算总投资2430.41万元，建设期贷款利息92.36万元，工程静态总投资2388.05万元，其中建筑工程1039.44万元，机电设备及安装工程802.16万元，金属结构设备及安装工程82.96万元，临时工程121.30万元，其它费用180.85万元，基本预备费111.34万元。资金筹措方式:60%贷款，40%由项目业主自筹投资解决。1.13经济评价1.13.1财务评价月牙崖水电站总装机容量为3600kW，多年平均总发电量为1571万kWh。电站工程静态总投资为2338.05万元，相应单位千瓦投资为6495元/kW，单位电能投资为1.488元/kWh26 ，单位电量发电成本0.0904元/kW·h，单位电量经营成本为0.036元/kWh。月牙崖水电站经营期上网电价为0.227元/kWh，包括建设期贷款偿还期17年。全部投资财务内部收益率为13.4%，财务净现值为282.25万元，大于零；投资回收期从建设期初算起为17年；投资利润率和投资利税率分别为4.8%及6.1%。综上分析说明，本项目在财务上是可行的。1.13.2国民经济评价按影子电价0.30元/kWh计算，本水电站国民经济内部收益率为20.2%，高于社会折现率12%；经济净现值为1138.8万元，大于零；经济效益费用比为1.494，大于1。综上分析说明，本项目在经济上是合理可行的。1.13.3综合评价月牙崖水电站为引水式小型水电站，财务评价指标及国民经济评价指标较优，并具有较强的抗风险能力，项目经济评价可行。月牙崖水电站是永昌县实现电气化县的重要电源点，项目建成后，每年可向永昌县及肃南皇城提供1571万kWh的电量，将极大缓解项目区供用电矛盾，保证井灌用电和地方工农业与乡镇企业用电要求。本项目的建设将促进地方基础设施建设和第三产业的发展，增加社会就业机会，提高人民生产生活水平，促进该地区社会经济发展。综上所述，本项目在财务上是可行的，经济上是合理的，社会效益和经济效益显著，建议尽快开工建设。26 月牙崖水电站工程特性表表1序号名称单位数量备注一水文1沙沟寺水文站控制流域面积km21545皇城水库控制流域面积km21030电站引水枢纽控制流域面积km210302利用水文系列年限年513电站洪水流量引水枢纽设计洪水(P=10%)m3/s194引水枢纽校核洪水(P=3.3%)m3/s332电站厂房设计洪水(P=3.3%)m3/s362电站厂房校核洪水(P=2%)m3/s4174电站设计引水流量m3/s18.3二工程地质特性1引水枢纽地基承载力特征值Kpa200～2502厂房地基承载力特征值Kpa2003引水隧洞围岩类别风化岩体及节理裂隙密集带Ⅲ包括隧洞进、出口40m新鲜岩体Ⅱ4地震动峰值加速度g0.2地震动反应谱特征周期S0.4三动能经济1水头最大净水头m23.5最小净水头m23.15设计水头m23.152流量设计发电引用流量m3/s18.33装机容量Kw36004设计年发电量万kwh15715装机年利用小时数小时436426 月牙崖水电站工程特性表表2序号名称单位数量备注四主要建筑物特性1引水枢纽工程(1)溢流坝WES堰型坝顶高程m2499.1坝长m30正常挡水位m2498.8设计洪水位m2500.8校核洪水位m2501.5(2)引水闸潜孔式孔口数量孔2闸底高程m2497.8闸顶高程m2502.0孔口尺寸m*m2*1.5宽*高设计水头m3.0(3)冲沙闸潜孔式孔口数量孔1闸底高程m2497.0闸顶高程m2502.0孔口尺寸m*m2*1.5宽*高设计水头m3.8(4)进水闸露顶式孔口数量孔2闸底高程m2496.487闸顶高程m2499.287孔口尺寸m*m2.5*2.8宽*高闸前正常水位m2498.487(5)进水闸露顶式孔口数量孔2闸底高程m2496.487闸顶高程m2499.287孔口尺寸m*m2.0*2.8宽*高闸前正常水位m2498.48726 月牙崖水电站工程特性表表3序号名称单位数量备注2引水系统(1)引水明渠长度m1261.2断面形式梯形、矩形衬砌形式全断面砼(钢筋砼)衬砌梯形渠砼衬砌厚度cm10～12矩形渠钢筋砼衬砌厚度cm25梯形渠防冻胀砂砾石垫层厚度cm80～50临河侧渠坡cm100渠底cm100～70靠山侧渠坡渠系建筑物座4(2)前池前池断面最大尺寸m*m*m61.5*8*5.35长*宽*深溢流堰长m30溢流堰顶高程m2497.812甩负荷时最高涌波水位m2498.362(3)无压引水隧洞长度m882.2断面形式城门洞型衬砌形式Ⅱ类围岩不衬砌，Ⅲ类围岩全断面钢筋砼衬砌Ⅲ类围岩钢筋砼衬砌厚度cm20～25底板20cm，顶拱边墙25cm(4)压力钢管明管暗敷式布置形式一管三机总管尺寸一根长43.2m,直径3.2m，壁厚12mm支管尺寸三根总长54.9m,直径1.8m，壁厚12mm26 月牙崖水电站工程特性表表4序号名称单位数量备注3发电厂房主厂房尺寸m*m37.89*11.1长*宽主厂房建筑面积m2420副厂房尺寸m*m28.47*7.8长*宽副厂房建筑面积m2222水轮机安装高程m2473.5水轮机层底板高程m2474.9发电机层地面高程m2478.9桥式起重机轨顶高程m2484.9五机组及电气设备水轮发电机组套3水轮机台3HLA551-LJ-104发电机台3SF1200-16/2150调速器台3YWT-1000主阀台31600D941X-6桥式起重机起重量吨16电动双梁慢速桥式起重机主变台1SZ9-5000/38.5±32.5%/6.3厂用变台1S9-160/6.3±5%/0.4厂用变台1S9-160/38.5±5%/0.46.3KV高压开关柜面9XGN2-1035KV高压开关柜面4JYN1-35六施工特性1主要工程量土方开挖万m313.07岩石开挖万m32.20土方回(夯)填万m36.85砌石万m30.25砼及钢筋砼万m31.18金属结构T101钢筋制安T24226 月牙崖水电站工程特性表表5序号名称单位数量备注2主要材料用量水泥T2619钢筋、钢材T243不包括金结木材m3813劳动工日万个7.814工期年2七经济效益指标1工程投资与收益工程总概算万元2338.05不包括建设期利息92.36万元国民经济年收益万元441影子电价0.30元/kwh企业财务年收益万元336电价0.227元/kwh2单位经济指标单位千瓦投资元/kw6495单位电能投资元/kwh1.488单位电量发电成本元/kwh0.0904单位电量经营成本元/kwh0.0363国民经济评价指标经济内部收益率％20.2经济净现值万元1138.8Is=12%效益费用比1.4944财务评价指标全部投资财务内部收益率％13.4电价0.227元/kwh借款偿还期年17包括建设期2年静态投资回收期年11.6包括建设期2年，税后投资利润率％4.8投资利税率％6.1资本金利润率％13.6财务净现值万元282.25税后26 2水文、气象2.1流域概况2.1.1流域自然地理概况东大河是河西地区石羊河水系第二大支流，发源于祁连山脉东段冷龙岭北麓，流域分水岭最高处为冷龙岭主峰，海拔高程5254m。东大河流域南以祁连山的冷龙岭为界，东以西营河为邻，西与西大河相连，北部是石羊河干流，地理位置在北纬37°36′～38°10′和东经101°21′～103°24′之间。流域地势由西南向东北倾斜。流域的上游分为东西两岔，分别为直河和斜河，当两岔河流流至皇城乡大湖滩附近汇合后称为东大河。两岔源头终年积雪，分布有现代冰川，是石羊河流域冰川的主要分布区。河流上游地区还分布有小片的沼泽和湖泊。东大河上游直河、斜河汇合后向东北方向流去，1985年修建的皇城滩水库即在直河、斜河汇合口以下6.5km的皇城滩盆地下缘骆驼脖子处。由汇合口到水库处河流流经一片开阔地，过了骆驼脖子以后，河流进入约23km长的峡谷地段，直至出山口以下流入平原走廊区，尔后汇入石羊河。沙沟寺水文站位于峡谷中部，控制流域面积1545km2，1954年建站，1971年1月下迁2.5km,控制流域面积1614km2，观测至1987年撤销。拟建的月牙崖水电站引水渠道进水闸接皇城水库电站的尾水渠出口，位于沙沟寺水文站上游10.28km处，控制流域面积1160km2，电站厂房位于枢纽下游1.76km处，控制流域面积1168km2。东大河皇城滩以上流域植被比较好，降水量丰富,是河川径流的主要来源区，皇城滩以下峡谷地段,38 降水量减少,植被甚差；出了峡谷山口后,建有东大河渠首，系向下游金川峡水库及农田灌溉之枢纽工程。河流进入河西走廊的永昌～武威盆地,水量大部分引灌及渗入洪积扇转化为地下水，在扇形地带以泉水形式溢出地表，形成众多的泉水河道，复归入石羊河。2.1.2流域气象概况东大河地处祁连山区，河流地形高差悬殊，深山区海拔高程2500～4000m以上，属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候，年平均气温1.2～0.2℃，最热月七月平均气温14.3～13.1℃，最冷月一月平均气温-13.1～-14.3℃，年降水量300～600mm，年日照时数2200h。浅山区海拔高程2000～2500m，属寒冷干旱气候和寒冷半干旱气候，年平均气温4.6～1.2℃，最热月平均气温17.4～13.1℃，最冷月平均气温-10.1～-13.1℃，年降水量150～300mm，年蒸发量1260～1050mm，年日照时数2200～2880h，无霜期136～103天。平原区海拔高程在2000m以下，属温寒干旱气候，地面气侯特征以永昌气象站实测资料为代表：多年平均气温为4.8℃，一月-10.0℃,七月17.5℃,绝对最高气温32.5℃，绝对最低气温-26.7℃；多年平均降水量185.1mm，主要集中在5～9月，占全年降水量的83.7%；多年平均蒸发量2000.6mm(20cm蒸发皿)，4～9月蒸发量占全年蒸发量的72.7%；多年平均相对湿度52%；春季多风，多年平均风速3.2m/s，最大风速26m/s，风向多为西风(W)；冬季最大积雪深度11cm；年日照时数2884.2h；多年平均霜日数56.8天。沙沟寺站各气象要素见表2-1。38 东大河沙沟寺站气象要素统计表表2-1单位一二三四五六七八九十十一十二年平均降水量mm1.33.18.619.136.643.261.867.245.722.14.60.8314.3绝对最高气温℃8.811.620.725.526.227.9303125.922.71810.231绝对最低气温℃-29.5-24-21-12.5-5.70.53.51.5-7.7-14.5-21.5-26.5-29.5月平均气温℃-14.7-11.9-4.92.26.811.713.811.97.20.7-7.1-11.7月平均风速m/s1112101212989891112各月最大风力级787777566778相应风向SSWSSENESWSSS.ENESSWESWSESSES2.2年径流2.2.1径流系列的插补延长沙沟寺水文站1954年5月设站，观测到1970年止，控制汇水面积1545km2，1971年1月起，因受渠道的影响，基本断面下迁2.5km，控制汇水面积1614km2，资料观测到1987年3月止；沙沟寺水文站新老断面控制汇水面积相差4.4%，参照规范“工程地点与设计站的集水面积相差不超过3%时，工程地点的径流设计值可直接采用设计站的径流分析成果。当两者集水面积相差超过3%，但小于15%，……则应按面积比修正。”38 的规定，沙沟寺水文站新老断面径流本应按面积比修正，但考虑到超过范围不大，东大河主要产流在皇城以上的上游区，建立东大河沙沟寺站与临近的西大河插剑门站年径流深相关关系，可以看出1970年以前与1971年以后的点据无明显的系统偏离，故沙沟寺站新老断面的观测资料可以合并统计，不再进行修正。本次计算中沙沟寺水文站的控制汇水面积以1545km2计。1985年12月24日上游皇城滩水库建成开始蓄水，1986年以后刊布的流量资料经水库调节已改变了天然过程，这样沙沟寺水文站有（1954年7月～1985年6月）n=31年天然实测径流系列。本次设计收集到上游皇城滩水库1986年～2005共计20年出库平均流量资料。本次月牙崖电站设计采用沙沟寺站1954年7月～1986年6月31年径流资料扣除皇城滩寺区相应年份径流后，将皇城滩水库1986年7月～2005年6月共20年径流资料一并加入，合并统计，这样，皇城水库共有调节年度（1954年7月～2005年6月）n=51年径流系列。2.2.2系列代表性分析采用滑动平均进行统计参数的稳定性分析，采用差积曲线法进行统计参数的代表性分析。经对1954年7月～2005年6月n=51年的年平均流量系列进行20年以上子系列的滑动均值与Cv的计算可知，系列愈长，愈趋于稳定，说明变化是比较稳定的。2.2.3电站的径流分析计算根据皇城水库调节年度（1954年7月～2005年6月）n=51年径流系列资料，经统计分析参数如下：Q0＝9.00m3/sCv＝0.18Cs=2Cv电站枢纽处不同频率径流成果如表2-2所列。月牙崖水电站设计年径流成果表表2-2F(km2)统计参数Qp(m3/s)Q0(m3/s)CvCs/CvP=15%P=25%P=50%P=75%P=85%10309.000.18210.810.18.917.927.3238 2.2.3径流的年内分配东大河径流的年内变化分四个时期：6～9月份径流主要靠降水补给，10月份为退水期，11～3月份稳定为枯水期，径流主要靠地下水补给，4～5月份径流除地下水补给外尚有冰雪融水补给。采用皇城滩水库出库资料（调节年度1986年7月～2002年6月）n=16年实测资料进行分配，推求月牙崖电站设计频率年径流的年内分配。选取1988.7～1989.6为丰水年（P=15%）典型，1993.7～1994.6为平水年(P=50%)典型，1999.7～2000.6为枯水年（P=85%）典型，按设计年水量进行控制缩放，得电站相应频率的月、年径流量。成果见表2-3、2-4。月牙崖水电站设计年径流分配表(调节年度7～6月)表2-3项目月份年平均(m3/s)七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月五月六月典型年(1988.7~1989.6)20.316.813.913.55.754.225.635.452.635.4618.118.810.9月牙崖电站P=15%丰水年流量20.216.713.813.45.74.195.595.412.615.4218.018.710.8典型年(1996.7~1997.6)19.51311.113.48.506.814.503.1902.6810.116.39.09月牙崖电站P=50%平水年流量19.112.710.913.18.36.74.43.102.69.916.08.91典型年(2001.7~2002.6)17.48.007.788.611.46.293.003.004.521.545.089.157.15月牙崖电站P=85%枯水年流量17.88.197.968.8011.76.443.073.074.631.585.209.377.3238 月牙崖电站P=15%丰水年流量七月八月九月十月　上中下上中下上中下上中下　17.222.021.219.618.711.916.711.912.713.514.412.3　十一月十二月一月二月　上中下上中下上中下上中下　8.344.514.274.244.174.178.164.344.264.264.277.70　三月四月五月六月年平均(m3/s)上中下上中下上中下上中下5.771.660.400.427.718.1418.519.415.918.317.320.410.8月牙崖电站P=50%平水年流量七月八月九月十月　上中下上中下上中下上中下　16.722.617.918.99.1210.011.87.8613.014.214.210.90　十一月十二月一月二月　上中下上中下上中下上中下　8.338.338.338.337.284.414.414.414.414.414.410.55　三月四月五月六月年平均(m3/s)上中下上中下上中下上中下0003.923.470.494.179.3916.217.216.214.58.91月牙崖电站P=85%枯水年流量七月八月九月十月　上中下上中下上中下上中下　13.224.615.68.198.198.198.198.197.505.498.312.6　十一月十二月一月二月　上中下上中下上中下上中下　12.512.210.410.26.003.073.073.073.073.073.073.07　三月四月五月六月年平均(m3/s)上中下上中下上中下上中下4.484.784.614.610.11004.0211.610.25.6312.37.32表2-4月牙崖水电站不同水平年设计年径流旬月分配表38 2.3洪水2.3.1资料情况沙沟寺站有1954～1985年共计32年实测洪水资料，皇城滩水库有1986～2002年共计16年实测入库资料。历史洪水调查：根据《甘肃省洪水调查资料》，东大河泱翔河段沙沟寺站址，调查历史洪水为1945年Qm=582m3/s，其重现期为1913年以来最大，N＝90年。收集到的皇城滩水库1986～2002年16年实测入库洪水资料，根据过去有关工程计算点绘的河西地区各频率洪峰流量与流域面积关系线，沙沟寺站符合Qp=AF0.7关系式依据此关系式得到1986～1999年共计16年的沙沟寺站最大洪峰资料。2.3.2洪水计算成果经频率统计分析计算，沙沟寺站适线后采用统计参数为：Qm0=115m3/sCv=0.88Cs=4.0Cv东大河沙沟寺站不同频率洪峰流量成果见表2—5。东大河沙沟寺站设计洪峰流量成果表表2－5位置集水面积（km2）设计洪峰流量（m3/s）P=2%3.33%5%10%20%沙沟寺15454423693142261472.3.3皇城水库的设计洪水复核计算38 由于上游修建了皇城水库，而改变了天然情势，月牙崖水电站紧接坝后电站，实际上为上游皇城水库调节后下泄流量与区间洪水的组合。鉴于上述情况，本次设计对皇城水库进行设计洪水的复核计算、设计洪水过程线的计算以及调洪演算来确定不同设计频率的最大下泄流量。1、皇城水库设计洪水大小的确定月牙崖水电站工程对皇城水库设计洪水的复核计算依据1981年5月“甘肃省东大河皇城滩水库技施设计报告”中分析的沙沟寺站与皇城水库同频率设计洪水成果的比例关系，将本次分析的沙沟寺站设计洪水成果移置到皇城水库处。东大河皇城水库设计洪峰流量成果见表2-6，东大河皇城水库最大三日设计洪量成果见表2-7。东大河皇城水库设计洪峰流量成果表表2－6位置集水面积（km2）设计洪峰流量（m3/s）P=2%3.33%5%10%20%皇城滩水库1030401332280194123东大河皇城滩水库最大三日设计洪量成果表表2－7位置集水面积（km2）最大三日设计洪量（104m3）P=2%3.33%5%10%20%皇城滩水库1030400035103140245018602、皇城水库设计洪水过程线及不同频率最大下泄流量皇城水库设计洪水过程线选用沙沟寺站峰较高、量较大的1958年6月下旬的洪水过程为典型(与皇城滩水库技施设计采用典型相同)，按峰及三天量同频率放大过程线。不同频率设计洪水过程线见表2—8。经调洪演算，皇城水库不同频率最大下泄流量为：P=0.5%时，Qm泄=390m3/s；P=1%时，Qm泄=386m3/s；P=2%时，Qm泄=382m3/s38 ；当P＞2%时，也就是皇城滩水库以上来水洪峰流量Qm＜382m3／s时，水库不削减洪峰流量。表2-8东大河皇城滩水库不同频率设计洪水过程线时段Q2%Q3.33%Q5%Q10%时段Q2%Q3.33%Q5%Q10%074.666.460.650.63811710494.076.7188.478.571.459.13911710393.576.3210290.882.567.74012010696.178.4311610393.576.34112310998.880.4411510192.075.14212711210182.5511399.790.473.94313011510484.6611097.888.772.64414012411290.8710996.187.271.44515013311996.9810996.187.271.44615013311996.9911910695.878.14715013311996.91013111510484.94814112511291.41114112511391.54913211710585.81214512811693.95012310998.180.31314913211996.35111410190.974.71415313512298.75210996.787.371.8152121871691325310592.983.969.2162722392151685410088.980.366.4173493072761905595.784.876.663.5183493072761905691.381.073.260.9193493072761905787.277.470.058.4204013322801945882.973.666.655.7214013322801945978.870.063.353.2224013322801946074.466.259.950.5233763302761906174.466.259.950.5243352942651906274.466.259.950.5252962602341836374.466.259.950.5262552242021586474.466.259.950.5272552242021586572.564.558.449.3282312041841436672.564.558.449.3292081831651296772.564.558.449.3301851631471156874.466.259.950.5311741531381086974.466.259.950.5321631441301017074.466.259.950.53315213412197.97174.466.259.950.53414112411291.17272.764.758.649.53513011510484.4　　　　　3611910595.477.8合计40003500314024503711810594.877.338 2.3.4月牙崖水电站设计洪水的确定月牙崖水电站紧接皇城水库坝后电站，引水枢纽紧接坝后电站尾水渠，电站厂房位于皇城滩水库下游约3km处，其控制集水面积为1160km2。月牙崖电站引水枢纽洪水为皇城水库下泄洪水，电站厂房处洪水为皇城水库下泄洪水加同频率区间洪水，成果见表2-9。月牙崖水电站各设计频率洪峰流量表(m3/s)表2-9断面位置F（km2）P(%)2%3.33%5%10%20%皇城水库入库1030401332280194123皇城水库出库1030382332280194123区间洪水1303530251811电站引水枢纽1030382332280194123电站厂房11604173623052121342.3.5分期洪水施工分期P（%）10%20%汛期7～9月年最大212134枯水期10～5月7552.23～5月7552.210～6月10477.33～6月10678.7电站分期设计洪水主要以东大河沙沟寺站月最大流量资料为依据，资料统计按跨期五天取样。分期根据施工设计需要划分为：10～5月、3～5月、10～6月、3～6月及汛期7～9月，分期洪水成果见表2－10。月牙崖水电站分期洪水成果表表2－1038 2.3.6沟道洪水月牙崖水电站引水渠布置在河道右岸，引水渠桩号0+840处有一无名冲沟。冲沟平时无水，汛期沟道洪水影响渠道安全运行。沟道洪水主要由山区暴雨形成，洪水一般出现在6月下旬至9月上旬，以7、8月洪水出现最多，而且多为单峰型。根据省水利厅编制的《甘肃省暴雨洪水图集》(1988年版)，洪水主要由暴雨组成，所以采用小流域暴雨洪水计算的方法——瞬时单位线法进行推求。防洪标准：二十年一遇(即P=5％)。根据《甘肃省暴雨洪水图集》界定，当流域面积F<100km2时，应选取1小时、3小时、6小时和24小时为雨量控制时段，由于冲沟的流域面积小于100km2，所以采用以上时段为暴雨控制时段。月牙崖水电站沿线沟道洪水特征值见表2－11。月牙崖水电站沿线沟道洪水特征值表表2－11序号沟道名称集水面积(km2)主流长度(km)河道比降(‰)设计洪水（m3/s）Q5%1无名沟3.84.698.25.82.4泥沙东大河皇城水库以上流域植被条件较好，因而含沙量较小。以东大河沙沟寺水文站1955～1967、1971~87年n＝29年实测泥沙资料说明泥沙问题。经统计分析得到：沙沟寺站多年平均含沙量为0.533kg/m3，实测最大断面平均含沙量为116kg/m3（1974年7月20日）。年内含沙量分配不均匀，七、八月份平均含沙量大于1kg/m338 ，而冬季枯水期十一月～三月平均含沙量小到0.01kg/m3。沙沟寺站多年平均悬移质输沙量为17.0万t，泥沙多集中在汛期5～8月，约占年输沙量的92.8%，仅7~8月的泥沙就占年输沙量的75.8％。因是山区河流，推移质沙量较大，但无实测资料，按推悬比估算，推悬比根据实地勘察和经验取为0.20，则多年平均推移质输沙量为3.4万t，沙沟寺断面多年平均输沙总量为20.4万t。38 3工程地质3.1区域地质概况3.1.1地形地貌工程区位于永昌南山凸起带的中部山区，属中山地形，海拔2300～2700m。东大河于此间深切古夷平面而成大比降（1/60—1/90）的峡谷，河谷断面多呈“U”型，部分呈“V”型。河谷两岸发育不对称的河漫滩及侵蚀堆积阶地，其中Ⅰ级阶地发育较完整，Ⅱ级阶地仅部分保留较完整。皇城峡河谷两岸各发育10余条大冲沟，与河流呈近正交且沟口呈悬挂状，沟口高出河床约1.5～10m。冲沟长几公里至十几公里，沟壁陡峭，上部基岩裸露，下部沟坡至沟底均有坡积及坡洪积块碎石土覆盖。右岸冲沟口有洪积扇分布，暴雨时节常有山洪并伴有泥石流发生；左岸冲沟口分布有Ⅰ级阶地冲积砂卵砾石及砂壤土。河谷左岸岸坡较稳定，坡角约55～60°，坡下分布有崩坡积块、碎石土；右岸岸坡陡缓相间呈犬牙交错状，陡坡基岩直立，缓坡处堆积着崩坡积块碎石土。3.1.2地层岩性工程区内地层岩性主要为第四系全新统一上更新统松散覆盖层及加里东晚期的花岗片麻岩侵入体，现从新到老依次叙述：①第四系全新统一上更新统松散覆盖层：主要分布于河床及其两侧的阶地台面、冲沟两侧及谷坡上，其成因为冲积、洪积、崩坡积、残积等。⑴冲积砂砾卵石（Qal3-4）：分布于河床及两侧高漫滩。砂砾卵石，青灰色，含砂量15~20%，漂砾及孤石20～30％,96 卵砾石50～65％，砂为中粗砂，成份为长石、石英及其它暗色矿物，砾石直径2~20mm，卵石直径20～200mm，漂石直径200~400mm，大者600mm以上，砾卵石成份为灰绿色、紫红色变质细砂岩，磨圆较好，呈扁圆状，表面光滑、石质坚硬，本次勘探（zk1）揭露砂砾卵石层厚度15m，未揭穿，根据皇城滩水库资料砂砾卵石层厚达30m。⑵崩坡积物（Qdl3~4）：主要分布于河谷右岸陡峻谷坡中下部，地貌上形成缓坡台地或斜坡向河床过渡。主要为块碎石土，局部为含大孤石的块碎石土，其中砂、粘土含量65％，块碎石含量35％，土为中粉质壤土，经试验分析：砂粒18.22~23.91%，粉粒59.98~62.71%，粘粒占16.11~19.07%，孤石及块碎石呈棱角状，其成份为山体母岩的崩塌物即花岗片麻岩。碎石直径2～20mm，块石直径20~200mm，孤石直径200~800mm，大者可达3m以上，块碎石土在水平和垂直向上均有一定的分布规律，即越近基岩山体，块碎石含量越高，粒径越粗，反之则含量减少，粒径变小，垂向上随着深度的增加，块碎石含量增加。块碎石土中的中粉质壤土具有垂直节理。厚度变化较大，本次勘探最大深度17.2m(zk2)未揭穿，推测厚度8~30m，结构稍密～中密。⑶残积块碎石土：局部分布于花岗岩山坡的表部，呈灰黑色，碎石含量60%，块石含量40％，碎石直径20~20mm，块石直径20~200mm，大者500mm，其成份与山体母岩相同，为花岗片麻岩，极破碎、松散。本次勘探仅在TK4探坑中揭露，厚度2m未揭穿，推测厚度3~5m。⑷洪积块碎石土（Q4PL）：主要分布在渠线0+83196 和厂房区右侧，形成各自小的洪积扇，其它小的冲沟也有零星分布，其物质来源为沟谷坡积物及残积物，其岩性与坡积物类同，厚度0.5～9m不等。②加里东晚期花岗片麻岩（γ33-1）：为区域性性岩基侵入体，分布于河床右岸陡峻的基岩山体，花岗片麻岩：灰白色，粗粒显晶结构，块状构造，矿物成份为石英、长石、黑云母，致密坚硬，受构造影响，节理裂隙发育，裸露岩体破碎。3.1.3地质构造及地震本区位于祁吕贺山字型构造西翼北西西向前弧与大黄山——永昌南山“S”旋扭构造的复合部位（皇城滩水库地质报告），是河西系显著的构造体系，并伴有岩浆的侵入活动和岩石的区域变质作用致使区域地质构造较为复杂。由于工作出露岩性为加里东晚期花岗岩片麻岩和第四系松散岩类，较为单一，因此工作区内无褶皱。构造表现为断层，节理裂隙及新构造运动。①断层工程区内断层不甚发育，无大的区域性断层，据皇城滩水库资料，区内有顺河断层，但断层的性质、规模未作定论，有待进一步探查。本次工作测绘中所遇断层规模都不大，走向的NW向为主，SW向次之，倾角陡，断层宽度0.2—0.7m，NW向断层为张扭性，SW向为压性断层且挤压紧密。断层均远离建筑物但穿越隧洞，对建筑物无影响，对隧洞有一定影响，但影响不大。②节理裂隙96 区内节理裂隙十分发育，一般发育的节理裂隙有三组：即走向NW308~330°倾向218~240°,倾角46~83°;走向SWW230~265°,倾向320~355°,倾角45~65°。走向20~80°,倾向SE110~170°，倾角35~60°。节理一般呈闭合状，由岩粉、岩屑充填，紧密度较好；裂隙一般宽2~25cm，充填有角砾、岩屑、泥质等；另外，倾向NW的高倾角节理裂隙，多为张性裂隙，倾向SE倾角稍缓的多为压扭性节理裂隙，走向NE的一组与前组多形成“X”型，将坚硬的花岗片麻岩切割成方块，对工程的影响主要是隧洞进出口多形成危岩孤石，施工中需清除。③新构造动与地震工作区内未发现挽近期断裂构造形迹。新构造运动主要表现为差异性的升降运动，分布有多级侵蚀堆积阶地，河谷深切达百米之高，两岸的冲沟多与河流正交且沟口县挂于河床之上。据1：400万《中国地震动峰值加速度区划图》（2001），工程区地震动峰值加速度为0.20g（相当于地震基本裂度Ⅷ度），地震动反应谱特征周期0.40s。3.1.4水文地质工程区属高寒山区，据沙沟寺水文站及永昌气象站资料记载，年平均气温3～6℃，最高月（七月）平均气温16.1℃，最低月（一月）平均气温-12.2℃。年降水量230～320mm，年蒸发量1100mm。最大冻土深度160cm。区内地下水主要源于冰雪融水和大气降水，皇城水库及电站泄水也是控制地下水源的重要因素。根据埋藏条件，地下水可分为第四系松散堆积层中的孔隙性潜水和基岩裂隙中的裂隙性潜水。前者含水层主要为河床及Ⅰ96 级阶地砂卵砾石层，直接受河水及两岸山体中基岩裂隙水补给。两岸山体及谷底基岩中存在基岩裂隙水，主要赋存在各种结构面中，依靠大气降水和高山裂隙水补给，受断裂构造控制。根据水样分析试验，水质类型为HCO3-或HCO3-、SO4=盐Ca#、Mg#型水，矿化度0.19～0.32g/l，属低矿化度淡水，对普通硅酸盐水泥不具侵蚀性。3.1.5物理地质现象岸坡岩石物理风化强烈，风化裂隙密集。右岸岸坡基岩陡坎处多存在缷荷张裂隙，产状NE35～55°NW∠45～75°，宽一般0.5～1.5cm，无充填，面粗糙，延伸短，切割较深。3.1.6岩体（石）物理力学特征3.1.6.1岩石物理力学特征工程区岩石主要为加里东晚期粗粒花岗岩，岩性较致密坚硬，为查明其岩石物理力学特征，在工程建筑物区不同风化程度，不同高程的地表取样11组进行了岩石物理力学性质试验，分析试验成果，单轴饱和抗压强度相差较大,最大为65.2Mpa，最小为17.7Mpa，抗压强度的破坏形式大都表现为脆性破坏，少量沿微裂隙弱面破坏，影响岩石强度的主要因素为岩石的结构构造、风化程度等，岩石总体质量较好，多属致密坚硬的块状岩，可满足各类建筑物基础的要求。岩石物理性质见表3—1，力学性质见表3—2。岩石物理性质试验成果统计表表3－1岩石名称密度g/cm3吸水率(%)饱和吸水率(%)最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值96 粗粒花岗岩2.722.552.660.810.260.4240.970.270.476岩石力学性质试验成果统计表表3－2岩石名称单轴饱和抗压强度(MPa)软化系数点荷载强度指数弹性模量(Gpa)泊松比岩石纵波速(m/s)试验值平均值试验值平均值试验值平均值试验值平均值试验值平均值试验值平均值粗粒花岗岩65.217.742.20.970.420.75.371.413.552712210.330.280.304640345041223.1.6.2岩体物理力学指标根据以上试验所得岩石物理力学指标，结合其它工程类比，建议表3-4中岩体的物理力学参数值。各类围岩主要物理、力学参数建议值表3-3岩石名称围岩类别抗剪断强度（峰值）弹性模量变形模量泊松比单轴饱和抗压强度单位抗力系数坚固系数Φ（°）C(MPa)103MPa103MPaMPaMpa/mf粗粒花岗岩Ⅱ48～501.2～1.512～1610～150.23～0.25＞6075004-5Ⅲ35～400.4～0.756～105～80.26～0.2840～602000～25003-4Ⅳ26～350.2～0.43～51～1.60.30～0.3530～501000～15001-296 3.2工程地质条件与评价3.2.1引水枢纽工程地质条件与评价引水枢纽座落在皇城滩水库电站尾水末端的河床砂砾卵石层之上，砂砾卵石呈青灰色，含砂量15—20%，砾石20—30%，卵石25%，漂石及孤石25—30%，砂为中粗砂，成份以长石、石英为主；砾卵石成份为灰绿色，紫红色变质细砂岩、磨园较好，呈扁园状，表面光滑坚硬。砂砾卵石层25—30m（皇城滩水库资料），天然湿密度2.14t/m3，天然干密度2.11t/m3，结构中密。地基承载力特征值200—250Kpa，建议临时开挖边坡1：1，永久边坡1：1.25。该层砂砾卵石层赋存有孔隙性潜水，地下水位埋深1—3m，渗透系数200m/d。闸、坝基础可座落在砂砾卵层之上，其承载力可满足要求，但基础开挖时应注意基坑排水问题。3.2.2引水渠（洞）工程地质条件与评价⑴0+000~0+800明渠填方段工程地质条件与评价该段为填方段，地基为河谷右侧高漫滩的砂砾卵石层，厚度25—30m，天然湿密度2.14t/m3，天然干密度2.11t/m3，地基承载力特征值200~250Kpa，在填方之前应清除表层的草皮及植物根系，填筑料应选择级配良好的砂砾卵石，分层碾压夯实，夯填要求干密度≥2.15t/m3，含泥量≤5%。⑵0+800~1+343明渠挖方段工程地质条件与评价该段渠道座落在坡积块碎石土之上。块碎石呈土黄色，其中土含量65%，块碎石含量35%，土为中粉质壤土，经试验分析：其中砂粒含量18.22—23.91%，粉粒含量59.88—62.71%，粘粒含量16.11—19.07%，天然湿密度1.46—1.53t/m3，天然干密度96 1.36—1.42t/m3，天然含水量7.42—7.46%，孔隙比0.92—0.99，塑性指数7.61—8.25，垂直渗透系数1.33—4.7×10-5cm/s，湿陷系数(200Kpa)0.074~0.1，属中等~强湿陷性土，压缩系数分别在0.34—0.38和0.7—1.03，为中等压缩性土，具垂直节理，遇水崩解。碎石直径2—20mm，块石直径20—200mm，漂石直径200—800mm，大者2m以上。块碎石呈棱角状，成份为花岗片麻岩。块碎石土结构稍密，厚度0.5—30m，具有很强的渗透破坏性，根据现场大流量注水试验，所注水量（1.26L/S）均不能满足地层渗漏所需，注水数分钟后形成管状渗漏或空洞状渗漏。因此，渗透破坏是主要的工程地质问题，须采取有力措施处理，另外冻胀破坏与湿陷破坏也应同时防治。该坡积物边坡整体是稳定的，其地基承载力特征值为140—150Kpa，建议开挖边坡临时边坡1:1，永久边坡1:1.25，开挖深度＞10m的渠段需要增设二级平台马道，所有人工边坡均须护砌，以防暴雨冲刷破坏及堵塞渠道。⑶隧洞段工程地质条件与评价1+343~2+226线路穿越基岩山体，需开凿隧洞，基岩山体的岩性为加里东晚期侵入岩—花岗片麻岩，灰白色、粗粒显晶结构，块状构造，矿物成份为长石、石英、黑云母次之。岩石致密坚硬，但受构造影响，局部节理裂隙密集带岩体较为破碎，表层强风化带1~2m，弱风化5~10m，因此，新鲜岩体判定为Ⅱ类围岩，风化岩体及节理裂隙密集带判定为Ⅲ类围岩（包括隧洞进、出口40m花围岩内）。隧洞进出口洞脸必须削坡1:0.75~1:1并清除山体上的危石，做好开洞时的支护，确保施工和运行安全。96 3.2.3压力管道及厂房工程地质条件与评价压力管道段及厂房场地十分狭窄，地层岩性为厚层坡积块碎石土，灰黄色，土含水量量65%，块碎石含量35%，土为中粉质壤土，碎石直径2~20mm，块石直径20~200mm，大者1.5~2m，块碎石成份为花岗片麻岩，棱角状，块碎石土的天然湿密度1.94t/m3，干密度1.81t/m3，钻孔17m该层未揭穿，推测该层最大厚度45m，结构中密，据钻孔重型触探试验测试，块碎石承载力特征值200Kpa，但地基土极不均匀，建议厂房基础下设置1~2m厚的砂卵砾石垫层并夯实，施工开挖时基坑将有较大的涌水量，应加强排水、隔水措施、另外厂房基础将处在地下水位以下，设计时应考虑地下水的浮托力。地下水水质良好，对钢筋砼均无侵蚀性。3.3天然建筑材料及施工用水根据设计要求，本工程需要渠道填筑料，防冻垫层料、块石料、砼粗细骨料等。分述如下：3.3.1垫方渠填筑料引水渠线0+000~0+800填方渠所需砂砾卵石可在渠段左方河床内开采，但必须清除表层基皮及植物根系，剔除漂石及弧石，该河床砂砾层可开采厚度3m，长约300m，宽200m，可采量18万立方米，运距1km以内，质量、数量均可满足要求。3.3.2块石料96 引水渠沿线出露的花岗片麻岩体，面积广大，质地坚硬，特别是开挖隧洞的弃渣，岩质新鲜，可成为良好的块石料，予以使用，将降低工程造价，注意不能使用风化后的花岗岩块。另外，东大河及高漫滩上广泛分布的砂砾石卵石层中含有较多漂石及弧石，其粒径大于150mm，含量30左右，该漂石、弧石岩质坚硬，成份多为变质砂岩，也是良好的砌石材料，开采便利运输条件好，储量3~4万m3，运距1km以内，经经济比较后也可使用。3.3.3砼粗细骨料工程区即皇城水库下游均无合适的砂、砾骨料场，只能选在皇城东大河桥上下4公里范围内采取。经取样试验结果表明：除含泥量超标需冲洗外，其余指标均可满足规范要求，而且料场就近有水冲洗方便，其中：细骨料平均含量19%，粗骨料平均含量36%，料场砂砾卵石总储量4000m×20m×100=80万m3，砂储量15万m3，砾石储量28万m3，块、卵石储量20万m3，完全能满足工程建设需要。平均运距15km，渠道防冻胀破坏垫层料也可从该料场筛取。3.3.4工程施工用水及生活用水东大河为常年性河流，水源为降雨及祁连山冰雪融化水，工程区地处东大河上游，无污染，属低矿化度淡水，水质符合生活用水水质标准，为良好的施工用水和生活饮用水源。3.4结论(1)工程区地处祁吕贺山字型构造西翼北西西向前弧与大黄山─永昌南山“S”型枢纽构造的复合部位，是河西系显著的构造体系。出露地层岩性为第四系冲洪积砂砾卵石、坡积块碎石土、洪积块碎石及加里东期侵入岩─花岗岩，未发现大的构造断裂，具备修建电站的一般地质条件，但因地处构造复合部位，又是地震活跃区，特别是距古浪强震区较近，因此，应加强抗震设防，经查《中国地震动参数区划图》（GB1830-2001）本区地震峰值加速度为0.2g，地震反映谱周期为0.40S，对应原地震基本裂度8度。96 (2)引水闸坝及渠线上段（0+000~0+800）座落于砂砾卵石层上，地基稳定可靠，承载力可满足要求，垫方渠段夯填干密度砂砾石≥2.15t/m3。(3)渠道下段座落于坡积碎石土之上，渗透破坏是主要工程地质问题，其次是冻胀破坏与湿陷破坏，应采取综合措施予以处理，对于深挖方形成的高边坡应采取护砌措施。(4)隧洞围岩为花岗片麻岩，质地坚硬，但受构造影响，节理裂隙发育，开凿时必须控制爆破用药量，同时必须作好支护及衬砌，进出口洞脸应注意削坡并清除山体危石。(5)压力钢管及厂房座落于坡积块碎石土上，其整体边坡是稳定的，承载力也可满足设计要求，但地基土极不均匀，建议厂房基础下设置1~2m厚的砂卵砾石垫层并夯实，另外厂房将处在地下水位以下，设计时应考虑地下水的浮托力。(6)天然建筑材料经勘察储量可满足要求，质量除砂砾石含泥量超标需冲洗外，其它均满足规范要求，填筑料（或垫层料）的含泥量须控制在5%以内。(7)地表水及地下水水质均良好，对砼无侵蚀性，可作生活用水和施工用水。96 4工程任务和规模4.1河流规划月牙崖水电站是一座引水式小水电站，位于永昌县城南部的东大河干流上，是整个东大河九座梯级开发电站的第二级电站。东大河发源于祁连山冷龙岭北麓，径流主要由降雨及冰雪融水组成，年际变化不大，年内水量分配相对均匀，含沙量较小，年径流量为3.215亿m3，是石羊河水系的第二大支流。源地海拨高程3000m以上，呈南北流向，主要支流有斜河和直河，两支流于皇城乡大湖滩附近汇合后向东北方向流去，称为东大河，此汇合口以下6.5km的骆驼脖子处已于1985年建成有皇城滩中型水库一座，总库容8000万m3，调节库容6400万m3，坝高45m。皇城水库以下河流进入长约23km的峡谷区，两岸有小支沟汇入。沙沟寺水文站以上，汇入的支沟多有很小的基流量，其下汇入的则多为间歇性沟道。河流出山后进入走廊平原区，再无支流汇入。1990年甘肃省水利水电勘测设计院编制的《甘肃省东大河流域规划报告》中提出：东大河干流段共规划了6座梯级水电站，自上而下依次为皇城水库电站、东河湾电站、大干沟电站、头坝一、二、三号电站。近几年随着地区经济的发展对电力的需求，东大河干流又于2004年12月重新做了水能规划，由原6座梯级水电站规划为9座梯级水电站，自上而下依次为皇城水库、月牙崖、东河湾一、二、三级、大干沟、头坝一、二、三号电站，总装机容量48.5MW，多年平均总发电量22138万kW·h96 。以上规划的9座电站中皇城水库电站、东河湾一级电站和头坝一、二、三号已建成投入运行，大干沟水电站和东河湾二级电站正在施工中。4.2电力发展规划及工程建设的必要性4.2.1地区社会经济概况永昌县位于河西走廊东部，东邻武威市、民勤县，西接山丹县，南与张掖市肃南裕固族自治县、青海省门源自治县毗邻，北和金昌市金川区接壤，总面积7439.27km2。本县属于灌溉农业区，耕地面积58.26万亩，有效灌溉面积52.33万亩,其中：井灌面积20.83万亩，河灌面积31.5万亩；森林面积31.21万亩；草原面积669.99万亩。全县共有10个乡镇、110个村，总人口25.39万人，其中城镇人口4.88万人，农业人口20.51万人，由汉、满、蒙、回、藏、裕固族组成，汉族占99%以上。全县1999年大牲畜存栏6.2万头，羊存栏31.6万只，猪存栏5.46万头，牛羊猪肉总产量达10246t，蔬菜总产量37175t，瓜类总产量3882t，水果总产量3630t；粮食总产量171012.7t，提供商品粮56434t，油料12763t，商品油8503t。全县工农业总产值为15.14亿元，其中：工业产值9.1亿元，农业产值6.04亿元；农民人均纯收入2506元。永昌县矿产资源丰富，已探明煤矿多处，储量较为丰富。南部与祁连山接壤处有8497万t的煤藏量，还发现具有开采价值的铁、镍、铜、铅、锌、磷、石灰岩、白云岩、石莹岩、粘土、膨润土、萤石、钨等60多种矿产资源。这些矿产资源开发程度低，有待于大力开发，需要消耗更多的电力资源。96 永昌县地方工业及乡镇企业有水力发电、水泥、煤炭、机械制造、冶炼、化工、农副产品加工、选矿、汽车修理、皮毛加工、食品加工、地毯、鞋帽、毛纺造纸、制砖、石灰及粮油加工、亚麻加工等行业。永昌县有着丰富的水力资源。东大河是永昌县境内的主要河流，天然落差大，水量充沛稳定，泥沙量小。东大河干流全长约30km，总落差414m，水力资源理论蕴藏量42MW，可能开发的小水电资源约有29MW。全县经济发展的主要支柱是粮油生产、乡镇企业、水电能源。镍都金昌和河西堡工业区为永昌县提供了广阔的销售市场，促进了全县经济社会的全面发展和繁荣。兰新铁路和甘新公路横穿永昌县东西，永河（雅河）公路纵贯南北，交通十分方便。永昌县是古丝绸之路重镇，是我国镍都金昌市粮油肉、瓜果蔬菜主要供给县，也是全国商品粮基地之一。4.2.2地区电力发展现状及规划4.2.2.1电源现状永昌县河西堡镇工业区有省电力公司下属的金昌供电局和永昌电厂（装机容量299MW），在水源乡建成110kV变电所一座，主变容量1×8000+16000kVA，大电网在县境内的存在，有利于地方电网和大电网的联网，对永昌县地方电网的安全经济运行和电力电量平衡，互补余缺打下了良好的基础。为适应全县工农业生产和城乡人民生活用电迅速增长的需要，积极开发利用水力资源，截止2004年全县已先后建成了5座小型水电站，分别为皇城水库电站、金川峡电站、头坝1号电站、头坝2号电站、头坝3号电站，总装机容量14.85MW，设计年发电量7400万kW·h，详见表4－1。96 永昌县现有电源情况调查表表4－1序号电站名称水头（m）装机容量(台×kW)总库容(万m3)设计年发电量(万kWh)实际年发电量万kWh)主要设备完好率(%)上网电价(元/kWh)1皇城水库电站333×1250800017201470960.182金川峡电站302×8006500710690970.183头坝1号电站433×160025962400970.184头坝2号电站22.54×80015241330990.185头坝3号电站14.53×500850780960.186合计15/1485074006670974.2.2.2电网现状全县已建成永昌变、郑家堡变、朱王堡变、水源变、六坝变、头坝变、焦家庄变、新城子变、红山窑变、朱家沟变、红光箱式变11座变电所，主变21台，容量为56950kVA，高低压线路总长1802.36km，其中35kV输电线路1019.16km。有配电变压器1851台，容量为110338kVA，用电容量74.96MW。另外，电网已在永昌东区建成110kV变电所，主变容量1×31500+1×20000kV。永昌县电网已具备一定的规模，所有小水电并入县网，并和大电网联网，已初步形成区域性地方电网。全县10个乡镇形成4个供电区，即清和、东河和皇城、西河和城关、河西堡镇。清和、河西堡镇为大网供电，其它为小水电供电。4.2.2.3用电现状全县已实现各乡（镇）、村、社、户通电，通电率达100%。1999年全县供电最大负荷40.1MW，总供电量为12752万kW·h，小水电发电量6670万kW·h，占总供电量的52.3%，除小水电自发电量外，购大电网电量6083万kW·h96 。永昌县全县用电构成见表4－2。永昌县全县用电构成表表4－2用电项目装配功率(kW)最大负荷(kW)年用电量(万kWh)占总用电量比例（%）工业用电62453434149812.7乡镇企业1764211829278223.6农业排灌2090314632576849农副加工1348280893613.1生活照明166888344136411.6合计7496046328117731004.2.2.4电力发展规划根据《甘肃省永昌县水电农村电气化规划报告》（2001年～2005年）、《甘肃省永昌县农村电气化“十五”计划暨2015年远景目标规划》（2001～2015），永昌县规划新建、改造10kV配电变压器300台，容量18900kVA；新建10kV线路80km；改造和新建35kV线路40km；新建头坝变～大干沟水电站35kV线路10km。预测2010年永昌县综合用电最大负荷201MW，年需电量36000万kW·h（已计入各用户同时率，厂用电率及线损率）；预测2015年永昌县综合用电最大负荷282MW，年需电量48000万kW·h，详见表4－3。永昌县2010年最大负荷表表4－3用户类型2010年最大负荷（MW）需电量（万kW·h）1、电力提灌120210002、工业生产7090003、乡镇企业3410004、生活用电2030005、农业生产82000合计25236000综合用电最大负荷20196 4.2.3工程建设的必要性永昌县东大河月牙崖水电站工程是利用皇城水库放水和河道落差进行发电，无其它综合利用要求。电站建成后，并入永昌电网运行，对改善当地用电紧缺现状，开发新的资源，发展永昌县经济，缓解供电矛盾，保证地方工农业与各乡镇企业用电起到重要作用。现永昌县用电主要依靠大电网解决，由于输电距离远，损耗较大，供电质量差。该电站的兴建将减轻该地区电网和大电网的供电压力，对促进地区经济的发展、加快西部大开发步伐、改善永昌县的投资环境具有一定的作用。工程区交通便利，工程永久占地主要由枢纽、渠道、厂区三部分组成，其中大部分占地为荒地，以及少量草原及林地，施工期短、见效快，工程建成后，不仅可以为地方提供一定的就业机会，还可上缴一定的税收，增加财政收入，促进地方经济发展。综上所述，兴建月牙崖水电站，不仅可以为工农业的生产发展提供能源保证，实现电气化县，并且能充分利用当地便利的水能资源，因此，该工程的建设是十分必要的。4.3水利、水能计算4.3.1基本资料、水能计算为充分利用东大河的水资源和水力资源，1985年已在东大河干流皇城滩盆地出口处修建有皇城滩水库，其水库的主要作用是将东大河天然径流经水库蓄丰补枯，以调剂下游工农业的用水要求，所以经水库调蓄后的下泄流量比较稳定，对下游河道的水力资源开发创造了良好的条件。96 皇城月牙崖水电站为一座引水式小水电工程，其能量指标（保证出力、多年平均发电量）计算、水能参数选择等均按东大河沙沟寺水文站插补延长的1954年7月～2002年6月共48年下泄流量系列中选用的丰水年（1988.7～1989.6，P=15%）、平水年（1993.7～1994.6，P=50%）及枯水年（1999.7～2000.6，P=85%）3个代表年（以月平均流量为单位）进行计算。这3个代表年的相应年平均流量分别为11.4m3/s、9.52m3/s及7.85m3/s，其3年平均值为9.59m3/s，与多年平均流量9.63m3/s接近，所以选用的3个水文代表年具有一定的典型代表性，其精度可以满足月牙崖水电站初设阶段水能设计与计算要求。由于月牙崖水电站枢纽只对地表水进行了拦蓄，未对地下水截渗，故在水能计算中暂不扣除下游生态环保流量。4.3.2供电范围、设计水平年及设计保证率月牙崖水电站建成后，通过35kV输电线路并入永昌电网运行，满足永昌县工农业生产及城乡居民生活等各方面的电力要求。同时，通过与大电网的联网，向大电网提供大量的廉价电能，节省大电网的火电燃料损耗。月牙崖水电站计划2008年建成投入运行，参照现行《小水电水能设计规程》（SL76—94）的有关规定，选用2010年为本电站设计负荷水平年。根据电站在电力系统中的作用及规模，并参照《小水电水能设计规程》（SL76—94）的规定，电站设计保证率采用P=85%。4.3.3引水枢纽正常蓄水位及正常尾水位选择月牙崖水电站引水枢纽正常蓄水位的确定考虑以下因素：①96 充分利用水能资源，尽可能抬高水位，以争取更多的发电水头。②月牙崖水电站枢纽蓄水不影响皇城水库电站出力。皇城水库电站尾水渠末端正常水位2498.487m，尾水渠纵坡陡，前后水位差0.5m，本电站进泄水闸设计闸前水位取2498.487m，不影响水库电站的出力。皇城水库电站设计流量只有14.7m3/s，本电站需从水库泄洪洞后引水枢纽引进不足流量，经水位衔接，泄洪洞后引水枢纽正常蓄水位2498.8m。月牙崖电站厂房紧靠永皇公路，尾水穿过永皇公路后进入东河湾一级电站引水枢纽回水区末端，月牙崖电站尾水位直接受一级电站引水枢纽正常蓄水位影响。《东河湾梯级水电站工程可行性研究报告》中确定东河湾一级电站引水枢纽正常蓄水位2472.12m，但一级电站建设中抬高了引水枢纽正常蓄水位，根据调查，一级电站进水闸引设计流量18.3m3/s时闸前水位2472.58m，考虑水位相接，月牙崖水电站设计尾水位确定为2472.75m。4.3.4引水渠道或隧洞经济纵坡选择在《东河湾梯级水电站工程可行性研究报告》中，通过1/1000、1/1500及1/2000三个方案对梯级电站引水系统纵坡进行了经济比较，推荐梯级电站引水系统经济纵坡为1/1500。本次设计经复核认为可研报告推荐的纵坡合理，考虑到单位长度引水隧洞投资大于明渠投资，对纵坡进行了适当调整，最后确定引水明渠纵坡1/2000，引水隧洞纵坡1/1000。4.3.5电站设计引水流量选择近几年来，皇城水库在灌溉高峰期放水流量一般在18m3/s96 左右。东大河干流规划了9座梯级水电站，目前已建成发电的皇城水库电站设计流量14.7m3/s，明显偏小，已建成发电的头坝一号、二号、三号电站、东河湾一级电站及正在施工的大干沟电站、东河湾二级电站设计引用流量均为18m3/s。因此，本阶段月牙崖水电站设计引水流量继续维持可研阶段选定的18m3/s。虽然月牙崖水电站引水枢纽只引用地表水，未对地下水截渗，但为保护项目区河道生态环境，电站引水时需给下游河道保留0.5m3/s生态环保流量。4.3.6装机容量和机组机型选择月牙崖水电站根据确定的渠首进泄水闸闸前正常水位和引水系统水头损失推算压力管道进口正常水位2496.668m。电站正常尾水位2472.75m，电站最大净水头23.5m，最小净水头23.15m，电站设计水头23.15m。根据电站设计水头和引用流量，初步确定电站装机容量3600kw。适合本电站装机台数为二台和三台，装机台数越多，机组运行越灵活，但投资越高，考虑到冬季小流量发电和上下游已建和在建7座梯级电站均装机3台的现状，本次设计推荐三台机组方案。参照国内水轮机系列样本，经方案比较(具体见水机部分)选用HLA551-LJ-104型水轮机三台，配套SF1200－16/2150型发电机及YWT－1000型微机调速器各三台。水轮机额定水头23.15m，额定流量6.1m3/s，根据水轮机配合的电站实际引水流量18.3m3/s。4.4电站运行方式及能量指标96 月牙崖水电站为无调节引水式电站，其发电出力主要受皇城水库下泄流量控制，隧洞末端尽可能保持在正常水位运行，以获得较大的发电水头和发电效益。机组检修尽可能安排在冬季枯水期进行。该电站季节性电能较多，为能充分利用和吸收本电站灌溉期的季节性电能，永昌县可适当发展一些季节性用户，以取得较大的发电经济效益。为了充分利用水能资源，本梯级水电站在永昌县电力系统的主要作用是全年担负系统基荷工作。电站装机容量3600KW，多年平均发电量1571万kWh，装机年利用小时数为4364h。96 5工程布置及主要建筑物5.1工程等别及标准5.1.1工程及建筑物等级月牙崖水电站为一座低坝径流引水式水电站，电站装机容量3600kw，《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，本工程属小(2)型Ⅴ等工程，主要及次要建筑物均按5级设计，本工程引水枢纽挡水建筑物挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m，根据《水利水电工程等级划分级及洪水标准》第3.1.2条，其洪水标准按平原区、滨海区的标准确定。电站工程主要建筑物防洪标准见表5－1。表5－1月牙崖水电站设计防洪标准建筑物名称防洪标准(P=%)洪峰流量(m3/s)设计校核设计校核引水枢纽103.33194332发电厂房3.3323624175.1.2工程设计依据(1)《甘肃省东大河干流水能规划报告》(甘肃省水利水电勘测设计院)(2)《甘肃省永昌县东河湾梯级水电站工程可行性研究报告》(甘肃省水利水电勘测设计院)5.1.3设计中采用的有关技术规范(1)《小型水电站初步设计报告编制规程》(SL/T179-96)(2)《防洪标准》(GB50201-94)96 (3)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)(4)《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191－96)(5)《水工建筑物抗冰冻设计规范》(DL/T5082－1998)等（2）工程区地震设防烈度为Ⅷ度。5.1.4主要特征水位及流量枢纽正常蓄水位(水库泄洪洞后引水枢纽)：2498.80m枢纽设计洪水位：2500.80m枢纽校核洪水位：2501.50m水库电站尾水渠末端进泄水闸闸前正常水位：2498.487m压力管道进口正常水位：2496.668m厂房正常尾水位：2472.75m电站发电引水流量：18.3m3/s5.2工程选址及工程总布置5.2.1工程选址5.2.1.1电站开发位置选择根据《甘肃省东大河干流水能规划报告》，从皇城滩水库至东大河旧渠首共分为皇城滩水库电站、月牙崖水电站、东河湾一级水电站、东河湾二级水电站、东河湾三级水电站、大干沟水电站、头坝一、二、三号水电站，共分为九级开发，共装机容量49.85MW。96 目前这九级水电站中有五座电站已建成，东河湾二级电站及大干沟电站正在建设，只有月牙崖水电站和东河湾三级水电站未开发。东河湾三级电站在泱翔盆地，占耕地多，电站开发对附近农牧民生产生活影响大，月牙崖电站虽然地形条件较差，但电站开发所受社会干扰少，先开发月牙崖水电站较为有利。5.2.1.2电站左、右岸选择月牙崖水电站上接皇城水库坝后电站尾水渠，下至东河湾一级水电站引水枢纽库区，开发河段毛水头25.9m。从月牙崖电站开发河段地形条件看，左岸山体陡峻，适合于修建隧洞引水，引水线路比右岸短300m左右，但东河湾一级水电站引水枢纽库区左岸山体陡立，不具备修建地面厂房的地形条件，地下厂房造价高，与永皇公路隔库区相望，对外交通极为不便。右岸前段阶地发育，适合于布置引水明渠，后段布置引水隧洞为宜，尽管厂区地形狭窄，但也可靠山体布置地面厂房，电站厂区在永皇公路旁边，交通方便。综合比较左右岸优缺点，设计推荐电站布置在河道右岸。5.2.1.3引水枢纽布置方式根据现场条件，引水枢纽有两种布置方式。第一种布置方式为在水库电站泄水渠后修建有坝引水枢纽引水，水库电站尾水渠末端是一座落差3m的陡坡，陡坡下东大河是一片开阔的滩地，滩地宽400m左右，水流散乱，分为几岔，稍高部分生长着茂密的灌木。引水枢纽布置在皇城水库电站尾水渠末端陡坡下游50m处，从左到右依次布置240m长的非溢流坝段、50m长的溢流坝段和10m左右的闸室。引水枢纽现状地面高程2494.5m左右，为充分利用水头，非溢流坝段坝顶高程2501.5m，溢流坝段坝顶高程2500.1m，从现状地面算起的坝高分别为7m和5.6m，估计引水枢纽造价在550万元左右，这对一座装机容量只有3600kw的小水电站来讲显然过于昂贵。96 引水枢纽第二种布置方式类似于多首制引水，在皇城水库电站尾水渠末端陡坡上修建进泄水闸引水，由于皇城水库电站设计流量只有14.7m3/s，每年大量余水通过水库左岸泄洪洞流向下游，为引进不足流量，在水库左岸泄洪洞冲刷坑后河槽内修低坝引水枢纽引水，通过85m长的引渠把引水枢纽引水闸与水库电站末端进泄水闸相连。泄洪洞冲刷坑后河槽很窄，河槽底部也相对较高，只需修建30m宽，2.8m高的溢流坝便可满足引水要求。这种布置形式引水枢纽造价只有80万元左右。引水枢纽两种布置方式均可满足引水要求，但投资相差很大，第一种布置方式估计造价550万元，第二种布置方式造价只有80万元，引水枢纽设计推荐第二种布置方式。5.2.1.4厂房位置选择月牙崖水电站厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽库区左岸，尾水穿过永皇公路后泄入库区。根据现场地形，电站厂房有上、下两处位置可供选择，位置一：厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游120m；位置二:厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游500m。从厂房地形、地质条件看，位置一和位置二布置厂房均不理想，共同的缺点是场地十分狭窄，地层岩性为厚层坡积块碎石土，地质条件不良，但受东河湾一级水电站引水枢纽影响，无第三位置可供选择。位置一与位置二相比较，位置二更为有利。①位置一厂房至岩体间约50m均为坡积块碎石土，这50m无论采用明挖布置压力管道和洞挖修建压力隧洞施工均很困难，位置二厂房至岩体坡积块碎石土相对较少，施工时可挖除布置压力钢管。②位置二比位置一隧洞短350m，避开位置一末端50mⅤ类围岩区(坡积块碎石土)。③96 位置二施工受地下水影响相对较轻。④位置二比位置一估计节省投资120万元。从以上四点考虑，本次设计厂房位置推荐位置二，厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游500m处。5.2.1.5前池位置选择引水式电站一般有有压引水和无压引水两种型式。月牙崖水电站通过1344m引水明渠和882m长的引水隧洞集中水头，适合于无压引水方案，但电站厂房处地形狭窄，隧洞出口不具备布置压力前池的条件，本次设计提出两个方案进行比较。方案一：修建洞内前池，在隧洞出口前100m处把隧洞断面扩大成洞室，洞室内布置前池，通过70m长的泄水洞将甩负荷时溢出的水流泄进河道。方案二：在明渠末端、隧洞进口修建压力前池，隧洞设计成自动调节隧洞。方案一洞室内布置前池复杂，投资显然大于方案二，本次设计采用方案二，在隧洞进口修建压力前池。方案二前池距压力管道进口885m，当电站甩负荷时会短时间影响下游水体的均匀流性质，可能对下游电站产生不利影响。经计算，设计状况下月牙崖电站三台机组同时甩负荷后3.9分钟溢流堰开始溢流，溢出的水流进入河道，再过10分钟水流进入东河湾一级电站引水枢纽库区。月牙崖电站甩负荷后一级电站引水枢纽坝前水位下降约0.5m，引水流量从18m3/s下降至13m396 /s，然后随着库水位的上升引水流量加大。月牙崖电站甩负荷后约1.5小时一级电站负荷从15000kw缓慢下降至约13000kw后逐渐回升，由于河道(包括渠道、隧洞)对水流的调节，越到下游影响越小。通过上面分析可看出月牙崖电站在隧洞进口修建压力前池，电站甩负荷后虽然对东河湾一级电站会产生一些不利影响，但由于一级电站引水枢纽库区的调蓄，不利影响较小，不影响东河湾一级电站的正常运行。5.2.2工程总布置月牙崖水电站上接皇城水库坝后电站尾水渠，下至东河湾一级水电站引水枢纽库区，开发河段毛水头25.9m。电站布置在河道右岸，从前到后依次为引水枢纽、引水明渠、前池、引水隧洞、压力管道及发电厂房。引水枢纽布置在皇城滩水库下游河道，类似于多首制引水，由溢流坝、引渠及进泄水闸组成，溢流坝布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，从左到右依次为溢流坝、冲沙闸和引水闸，进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，引渠长85m，位于溢流坝与进泄水闸之间。引水明渠布置在东大河右岸，长1261.2m(桩号0+021.2～1+282.4)。前池布置在引水明渠末端、引水隧洞进口，前池长61.5m(桩号1+282.4～1+343.9)，从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段，溢流堰布置在前池左侧，溢出的水流通过120m长的泄水渠泄入东大河。前池后紧接无压引水隧洞，隧洞长822.2m(桩号1+343.9～2+166.1)，城门洞形断面。隧洞后接压力管道，压力管道采用一管三机的布置形式。发电厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游500m处永皇公路旁，发电尾水通过穿永皇公路涵洞进入东河湾一级电站引水枢纽库尾。5.3主要建筑物设计5.3.1引水枢纽引水枢纽布置在皇城滩水库坝后，类似于多首制引水，由溢流坝(引水闸)、引渠及进泄水闸三部分组成。月牙崖水电站设计引用流量18.3m3/s，其中14.7m3/s来自水库电站尾水，不足部分来自水库泄水洞。96 5.3.1.1溢流坝(引水闸)溢流坝(引水闸)布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，按10年一遇洪水设计，30年一遇洪水校核，相应洪峰流量分别为194m3/s和332m3/s。坝前正常挡水位2498.8m，设计洪水位2500.8m，校核洪水位2501.5m。引水枢纽从左到右依次布置溢流坝、冲沙闸和引水闸，引水闸布置于枢纽左边，钢筋砼结构，设计流量3.3m3/s，为防止泥沙进入渠道，在闸前设有高0.8m，长10m的拦沙坎。引水闸2孔，为减低闸门高度，孔口设胸墙，孔口尺寸2m*1.5m(宽*高)，闸底板高程2497.8m，闸墩顶高程2502.0m，闸墩长5.0m，闸后设计5m长渐变段。冲沙闸布置在引水闸左侧，钢筋砼结构，1孔，孔口设胸墙，孔口尺寸2.5m*2m(宽*高)，冲沙闸底板高程2497.0m，闸墩顶高程2502.0m，闸室长7m。冲沙闸前设计10m长钢筋砼铺盖，在溢流坝一侧设10m长导墙，闸底板末端2.8m设计成1:4斜坡段同闸后消力池底板衔接。消力池长13.5m，消力池后接20m长护坦，护坦前8m用C15细粒砼砌石砌筑，后12m为干砌石，护坦后设防冲槽。计算冲沙闸过流能力的公式：Q＝B0δμhe(2gH0)1/2B0—闸孔总净宽H0—包括行近流速水头的堰前水头δ—孔流淹没系数μ—孔流流量系数he—孔口高度其计算结果见表5－2。96 溢流坝布置于引水枢纽左侧，为WES堰，堰长30m。堰顶高程2499.1m，采用C15抛石砼浇注。溢流堰后设13.5m长消力池，消力池后接20m长护坦，护坦前8m用C15细粒砼砌石砌筑，后12m为干砌石，护坦后设防冲槽。溢流堰泄流计算公式：b—每孔净宽n—闸孔孔数H—包括行近流速水头的堰前水头m—自由溢流的流量系数，取0.502σc—侧收缩系数其计算结果见表5－2。引水枢纽各建筑物稳定计算产果见表5－3。表5－2引水枢纽泄洪流量计算表洪水标准洪峰流量(m3/s)洪水位(m)冲砂闸下泄流量(m3/s)溢流堰下泄流量(m3/s)总泄量(m3/s)备注10年一遇1942500.822.6171.4194设计洪水30年一遇3322501.525307332校核洪水表5－3引水枢纽各建筑物抗滑稳定成果表序号建筑物名称基本组合稳定值规范允许值特殊组合稳定值规范允许值备注1引水闸4.51.22.31安全2冲砂闸5.41.22.71安全3溢流坝1.371.21.241安全96 5.3.1.2引渠引渠长85m，位于溢流坝与进泄水闸之间东大河高漫滩上，将溢流坝旁引水闸进入的水流引至水库电站尾水渠末端进泄水闸前。引渠采用梯形断面，C20砼衬砌，底宽2.5m，边坡系数1.25，纵坡1/1500，渠顶高程2499.287m，衬砌厚度10cm。5.3.1.3进泄水闸进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，采用侧面进水、正面泄水的布置形式，进泄水闸夹角52°25′。闸室采用钢筋砼结构，进泄水闸均设计为两孔，设露顶式平板钢闸门，进水单孔宽2.5m，泄水闸单孔宽2，闸墩长5m。进泄水闸闸底板高程2496.487m，闸墩顶部高程2499.287m，闸前正常水位2498.487m。进水闸后接10m长渐变段，泄水闸后设计7.1m长陡坡段及8.5m长消力池，消力池宽8m，C20抛石砼结构，后接10m长铅丝石笼护坦。5.3.2引水渠引水渠布置在河道右岸，长1261.2m(桩号0+021.2～1+282.4)，设计流量18.3m3/s，引水渠布置的原则是在尽量少占林地的基础上沿等高线布置，实现投资省、对环境影响尽可能小的目的。渠道沿线地形地质条件复杂，设计断面多变，设计情况分述如下。(1)引水渠桩号0+021.168～0+195布置在东大河河床内，同河道成45°夹角，该段渠道为填方渠，用砂砾石夯填，受洪水威胁。渠道设计成梯形断面，C20现浇砼衬砌，衬砌厚度底部12cm，边坡12～10cm，底宽1.5m，渠深3.055～3.142m，渠顶高程2498.962m，渠底纵坡1/2000，边坡系数1.25。为避免洪水冲刷渠堤，左岸设计C15细粒砼砌石护坡，护坡厚30cm，基础深3m。96 (2)引水渠桩号0+195～0+330布置在东大河高漫滩砂砾卵石层上，不受河道洪水影响，该段渠道为填方渠，用砂砾石夯填，设计成梯形断面，C20现浇砼衬砌，衬砌厚度底部12cm，边坡12～10cm，底宽1.5m，渠深3.142～3.209m，渠顶高程2498.962m，渠底纵坡1/2000，边坡系数1.25。(3)引水渠桩号0+330～0+570平行布置在永皇公路下，该段渠道左岸为填方渠，用砂砾石夯填，右岸靠山坡，设计成梯形断面，C20现浇砼衬砌，衬砌厚度底部12cm，边坡12～10cm，底宽1.5m，渠深3.209～3.329m，渠顶高程2498.962m，渠底纵坡1/2000，边坡系数1.25。渠道右岸靠山坡布置，基础为坡积块碎石土，具湿陷性及冻胀性，为防止渠道右坡衬砌体发生冻胀破坏，衬砌体下铺100～70cm厚砂砾石垫层，渠堤上设排水渠，并铺设土工膜，防止雨水进入垫层引起基础湿陷。(4)引水渠桩号0+570～0+810布置在东大河高漫滩砂砾卵石层上，该段渠道为填方渠，用砂砾石夯填，设计成梯形断面，C20现浇砼衬砌，衬砌厚度底部12cm，边坡12～10cm，底宽1.5m，渠深3.329～3.449m，渠顶高程2498.962m，渠底纵坡1/2000，边坡系数1.25。(5)96 引水渠桩号0+810～0+940座落在坡积块碎石土之上，基础具湿陷性及冻胀性。渠道为挖方渠，设计成梯形断面，C20现浇砼衬砌，衬砌厚度底部12cm，边坡12～10cm，底宽1.5m，渠深3.449～3.524m，渠顶高程2498.962m，渠底纵坡1/2000，边坡系数1.25。为防止渠道衬砌体发生冻胀破坏，衬砌体下铺砂砾石垫层作为抗冻胀措施，垫层厚度临河侧渠坡80～50cm，渠底100cm，靠山侧渠坡100～70cm。靠山侧渠堤上设排水渠，并铺设土工膜，防止雨水进入垫层引起基础湿陷。(6)引水渠桩号0+950～1+025座落在坡积块碎石土之上，地形不具备布置梯形渠，该段渠道设计成矩形断面，钢筋砼结构，临河侧不修渠堤。矩形渠宽4.5m，深3.529～3.566m，渠底及边墙厚0.25m，顶部每2m设一拉杆，每15m设一伸缩缝，缝内夹橡胶止水带。靠山侧渠堤上设排水渠，并铺设土工膜，防止雨水进入垫层引起基础湿陷。(7)引水渠桩号1+035～1+282.4座落在坡积块碎石土之上，基础具湿陷性及冻胀性。渠道为挖方渠，设计成梯形断面，C20现浇砼衬砌，渠深3.571～3.695m，其余设计同0+810～0+940渠段，不再赘述。(8)引水渠水利要素见表5－3。表5－3引水明渠要素表断面要素水力要素断面型式纵坡底宽(m)边坡系数渠深(m)超高(m)流量(m3/s)流速(m/s)水深(m)梯形1/20001.51.253.055～3.6950.618.31.7512.33矩形1/20004.53.529～3.5660.618.31.7232.33备注：1.受前池甩负荷溢流影响，引水渠为平顶渠，渠顶高程2498.962m。2.渠道最高涌波水位2498.362m。(9)渠系建筑物96 引水渠共有四座渠系建筑物，其中公路桥两座，排洪渡槽一座，排洪涵管一处。引水渠桩号0+290～0+295与皇城水库电站进厂道路相交，该处设公路桥一座，钢筋砼梁板结构，桥宽5m，荷载标准汽－15级。引水渠桩号0+800～0+810与永皇公路相交，该处设公路桥一座，钢筋砼梁板结构，桥宽8.5m，荷载标准汽－20级。引水渠桩号0+840处与一无名冲沟现交，冲沟平时无水，汛期沟道洪水影响渠道安全运行，该处设一排洪渡槽，设计排洪流量5.8m3/s。引水渠桩号1+195处与一小洪水沟道现交，该沟道集雨面积很小，在渠底埋直径0.5m涵管排除雨水。5.3.3前池压力管道进口无布置前池地形条件，本次设计将前池布置在引水渠末端、隧洞进口。前池长61.5m(桩号1+282.4～1+343.9)，从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段，具备溢流、拦污、排沙功能。渐变段长10m，C15细粒砼结构，连接引水明渠与前池。溢流段长32.5m，宽8m，深5.35m，底部采用40cm厚钢筋砼，边墙采用钢筋砼与细粒砼砌石复合结构，溢流段顶部高程2498.962m，末端底部高程2493.612m，溢流堰布置在该段左侧，长30m，WES堰型，溢出的水流通过120m长的泄水渠泄入东大河，溢流堰顶高程2497.812m，甩负荷时前池最高涌波水位2498.362m。溢流段末端左侧底部布置排沙闸。溢流段后接拦污栅室，采用钢筋砼结构。拦污栅室宽8m，长5m，底部高程2494.612m，比溢流段底高1m，为减小拦污栅跨度，拦污栅室布置两孔，隔墩厚0.6m。拦污栅室后接14m长的弯道渐变段，将水从拦污栅室平顺引入隧洞。5.3.4引水隧洞96 前池后接引水隧洞，该段山坡陡峻，并有山咀突出，不具备布置引水明渠的条件。引水隧洞及厂区段右岸山体后缩，形成半径500m，圆心角90°左右的圆弧形河洼。在隧洞选线上，隧洞长度受隧洞侧面围岩厚度取值影响较大，隧洞选线越靠山脊，岩石越完整，地质条件越好，但隧洞也越长，把地质条件和隧洞长度综合考虑，确定隧洞侧面围岩厚度取值50m左右，可保证隧洞除进出口段为Ⅲ类围岩，其余均为Ⅱ类围岩。山体为弧型，从施工角度考虑，隧洞宜为折线，弯道尽可能少，本次设计经反复比较，在隧洞内桩号2+091.5和2+169.3处设置两弯道，隧洞总长882.2m(桩号1+343.9～2+226.1)。(1)断面设计隧洞地质条件良好，基岩为花岗岩，岩石致密坚硬，但受构造影响，局部节理裂隙密集带岩体较为破碎，新鲜岩体为Ⅱ类围岩，风化岩体及节理裂隙密集带为Ⅲ类围岩（包括隧洞进、出口40m花围岩内）。引水隧洞按无压洞设计，根据地质条件，选用方便施工的城门洞形断面，隧洞设计流量18.3m3/s，设计纵坡经比较选用1/1000。隧洞地质条件良好，岩石致密坚硬，除个别地段为Ⅲ类围岩外，绝大部分为Ⅱ类围岩，可不衬砌，为减小糙率，底部用20cm厚C20砼找平。不衬砌隧洞边墙糙率根据设计手册取值范围，参照东河湾一级水电站不衬砌隧洞运行水力学情况，确定n边＝0.0357。月牙崖水电站拟定洞宽4.8m，由n底＝0.014，n边＝0.0357，计算得综合糙率n=0.0279，设计水深2.8m，水力学要素见表5-4。96 前池在隧洞进口,引水隧洞水力学上按自动调节渠道设计,即洞顶水平,洞底纵坡1/1000。机组甩负荷时最高涌波水位2498.362m，考虑一定净空，隧洞顶部高程2499.508m，洞底高程2494.55～2493.668m，拱顶半径2.45m。隧洞进出口需衬砌，尽管从水力学上计算，衬砌断面可缩小，但缩小断面不利施工，考虑进出口衬砌段很短，不再缩小开挖断面。表5-4引水隧洞水力要素表断面形式底宽(m)纵坡糙率设计水深(m)设计流量(m3/s)设计流速(m/s)边墙底板综合城门洞形4.81/10000.03570.0140.02792.818.31.346前池在隧洞进口,引水隧洞水力学上按自动调节渠道设计,即洞顶水平,洞底纵坡1/1000。机组甩负荷时最高涌波水位2498.362m，考虑一定净空，隧洞顶部高程2499.508m，洞底高程2494.55～2493.668m，拱顶半径2.45m。隧洞进出口需衬砌，尽管从水力学上计算，衬砌断面可缩小，但缩小断面不利施工，考虑进出口衬砌段很短，不再缩小开挖断面。(2)衬砌及支护设计隧洞绝大部分为Ⅱ类围岩，不进行衬砌，不衬砌段末端设集渣坑。隧洞进出口40m及节理裂隙密集带为Ⅲ类围岩，全断面C20钢筋砼衬砌，衬砌厚度底板20cm，边墙及顶拱25cm，单层配筋，衬砌段开挖过程中对洞顶局部不稳定岩块采用悬吊式砂浆锚杆加固，锚杆直径20mm，锚入稳定围岩长度不小于1m。钢筋砼衬砌段顶部回填灌浆，灌浆压力0.4MPa。5.3.5压力管道(1)方案选择96 本电站水头不高，可选用的管材有钢管和预应力钢筋砼管。两种管材从投资方面考虑，预应力砼管壁钢管便宜。钢管具有强度高、管壁薄、重量轻、管段长、接头简单和运输、安装方便等优点，且在本地就能生产，预应力砼管重量大、管段短、接头多、运输与安装均较困难，且本地无生产厂家。从使用情况看，钢管除伸缩节外，其余地方无漏水可能，但预应力砼管采用承插式接头连接，接头处有时因预制误差和安装防漏处理不严，往往会出现漏水现象，本电站压力管道地基为块碎石土，极不均匀，且有很强的渗透破坏性，漏水危害尤为严重。从设计、施工经验看，我市已建电站压力管道均为钢管，钢管设计、施工经验丰富，预应力砼管设计、施工经验较为匮乏。从以上对比可看出，预应力砼管尽管在造价方面比钢管低，但其余方面均不如钢管，故本次设计继续选用可研阶段推荐的压力钢管方案。月牙崖水电站设计水头只有23.15m，压力钢管较短，从经济角度考虑单管单机和一管三机差不多，但隧洞出口无布置压力前池的地形条件，隧洞直接接压力管道，采用单管单机三个压力管道进水口布置很困难，本次设计采用一管三机方案。(2)压力钢管设计压力钢管采用一管三机布置方案，支管在平面上呈梳齿形。钢管总长98.1m，其中总管一根长43.2m，支管三根总长54.9m，总管管径3.2m，支管管径1.8m，钢管壁厚12mm，每2m设加劲环一道。压力钢管采用明管暗敷式，除支管镇墩外，总管外包40cm砼。5.3.6发电厂房及厂区96 厂区布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游500m处永皇公路旁，厂区内主要有发电厂房及职工宿舍，厂区地形十分狭窄，不布置室外升压站，35kv高压设备布置在室内，职工宿舍布置在厂房左侧。主厂房面对永皇公路布置，由主机室和安装间两部分组成，主机室长28.47m，宽11.1m，安装水轮发电机组三套。水轮机型号HLA551－LJ－104，发电机型号为SF1200—16/2150，配YWT—1000型微机调速器，水轮机进口处安装1600D941X－6蝶阀。水轮机安装高程2473.5m，水轮机层底板高程2474.9m，发电机层底板高程2478.9m，桥式起重机轨顶高程2484.9m。安装间布置在主机室左侧，底板高程同发电机层底板高程，为满足设备运输、安装、检修及车辆进厂装卸的要求，安装间长9.37m，宽度同主机室。副厂房布置在主机室上游，长28.47m，宽7.8m，分上下两层布置，上层底板同发电机层底板相平。副厂房上层从左到右依次设置35kv高压室、6.3kv高压室、中控室及空压机室，副厂房下层从左到右依次设置高压电缆室、励磁变厂用变室、电缆室及油处理室。主厂房底板及以下结构采用现浇钢筋砼结构，屋面大梁采用预制薄腹大梁，屋面板采用预制槽形屋面板，吊车梁排架柱及上下圈梁均采用现浇钢筋砼结构，主机室与检修间之间设置伸缩缝。副厂房上层为砖混结构，下层为现浇钢筋砼结构，副厂房与主厂房之间设置伸缩缝。厂房基础地层岩性为厚层坡积块碎石土，极不均匀，基础下垫2m厚砂砾石垫层。厂房面对永皇公路布置，机组尾水管出口接永皇公路箱涵，通过箱涵把水泄入东大河。永皇公路箱涵三孔，单孔宽度3.41m，高2.3m，C20钢筋砼结构，壁厚30cm。96 6水机、金结、采暖通风及消防6.1水力机械6.1.1电站基本参数压力管道进口正常水位2496.668m。电站正常尾水位2472.75m，电站最大净水头23.5m，最小净水头23.15m，电站设计水头23.15m。水位：压力管道进口正常水位2496.668m压力管道进口最低水位2495.168m设计尾水位2472.75m最低尾水位2472.05m水头：最大净水头23.5m最小净水头23.15m设计水头23.15m流量：河道多年平均流量9.4m3/s电站设计引水流量18.3m3/s电站最小引水流量3m3/s动能参数：装机容量3×1200=3600KW多年平均发电量1571万KW.h年利用小时数4364h保证出力（P=85%）800Kw96 6.1.2水轮机及其附属设备6.1.2.1装机台数和单机容量选择本设计阶段，水能专业在考虑皇城水库在灌溉高峰期放水流量和东大河干流已建、在建6坐梯级水电站设计引水流量基础上，确定月牙崖水电站设计引水流量18m3/s左右，装机容量3600kw。电站单机容量的选择，根据对电站水头、流量等参数的分析论证，可选择两台或三台机组方案。两台机方案机电设备及土建工程投资比三台机方案略低，但是，两台机方案由于单机容量较大，其对电站小流量运行的适应性较三台机要差，皇城水库冬季小流量放水时间很长，设计推荐装三台1200kw机组方案。6.1.2.2水轮机型式及其参数的选择本电站水头范围界于23.15m~23.5m，适合采用低水头混流式水轮机和轴流式水轮机，轴流定桨式水轮机结构简单，价格较具优势，其单位流量及单位转速均较高；混流式水轮机在低流量区域有较好的运行性能，较高的能量特性，较轴流定桨式水轮机适用的运行范围广。因此，本阶段设计提出混流式和轴流定桨式水轮机三个方案HLA551、HLD41、JP502（叶片转角φ0°）进行比较，三个方案水轮机的参数选择及比较见表6-1。现就各方案的技术经济特性比较详述如下：（1）技术特性三个方案水轮机均运行于转轮高效区；三个方案水轮机均有较高的运行效率，其中方案一设计点效率高达93.14％；三个方案水轮机在电站水头范围内包括在低水头运行时均有较好的出力特性。96 水轮机参数选择比较表表6-1方案项目一二三模型参数最优工况转轮型号HLA551HLD41JP502单位转速（r/m）7977127.8单位流量（m3/s）1.10.951.344最优效率η0（％）93.29292.5比转速ns（m.kw）250225384.6空化系数σ0.10.1060.4水轮机参数机组单机容量N（KW）1500水轮机型号HLA551-LJ-104HLD41-LJ-100JP502-LJ-95叶片转角φ°0计算水头H（m）23.1523.1523.15转轮直径D1（m）1.041.000.95额定流量Q（m3/s）6.16.196.17额定转速n（r/m）375375750水轮机效率η（％）93.1491.792.1水轮机额定功率Nt（Kw）129012901290水轮机空化系数σ0.110.10.45吸出高度Hs（m）3.53.8-4.3三个方案水轮机的空化特性有较大的差异，方案一、方案二水轮机吸出高度为较大的正值，方案三模型空化系数较大，水轮机吸出高度为较大的负值，厂房基础开挖深度较大，施工和运行管理均为不便。（2）经济特性96 对三个方案的主机设备采购价进行估算和初步比较，主机设备包括水轮机、发电机、调速器、励磁及自动化元件，三台机组方案一总报约为354万元，方案二约为350万元，方案三约为250万元。方案一、二主设备价高出方案三约100万元，但是，方案三水轮机装置深度较方案一、方案二分别深7.8m、8.1m，其土建工程量较方案一、方案二有较大增加，本电站厂区非常狭窄，背山面河，采用方案三厂房与永皇公路争地矛盾特别突出，在平面布置上困难极大。方案二虽然吸出高度比方案一大0.3m，但考虑到尾水管出口必须淹没，两方案机组安装高程实际相同。方案一总报价虽比方案二高4万元(高1％)，但方案一水轮机效率比方案二高1.44%，年发电量将增加，年发电收入多3万元，方案一在经济上更具有优越性。综合上述技术经济比较，在本阶段设计中推荐方案一。6.1.2.3水轮机的安装高程本电站水头较低，选用HLA551转轮，若根据吸出高度Hs=3.5m确定安装高程，则尾水管出口露出水面，水轮机安装高程实际根据最低尾水位时尾水管出口保持必要的淹没深度确定为2473.5m。6.1.2.4调节保证本电站为一管三机的引水方式，按一台机甩满负荷计算压力引水系统的水击压力上升和机组的转速上升。发电机飞轮力矩GD2=100kn.m2，经计算压力管道系统在设计工况时的ΣLV值为180m2/s，按采用一段直线关闭方式，接力器直线关闭时间Ts′=4s时，最大水击压力上升ζ=0.16，转速上升β=0.51，均满足规范要求。96 6.1.2.5调速器中小型调速器按调速功选择。计算水轮机调速功为7000Nm，选择调速功为10000Nm的YWT-1000型微机调速器，采用残压测频。额定工作压力2.5MPa。6.1.2.6水轮机及主要附属设备表水轮机及主要附属设备简明型号参数列于表6-2。水轮机及主要附属设备型号参数表表6-2序号名称型号规格单位数量1水轮机HLA551-LJ-104D1=1.04mNT=1290KwHsj=23.15mQsj=6.1m3/sn=375rpm台32水轮发电机SF1200－16/2150n=375rpmN=1200Kw台33调速器YWT－1000M=10KNmP=2.5MPa台36.1.3辅助机械设备6.1.3.1厂内桥式起重机主厂房起重机容量选择按起吊机组最重件确定。本电站最重件为发电机转子，重约10.5t。厂内起重机选用16t电动双梁慢速桥式起重机。起重机主要技术数据如下：起重机型号16吨电动双梁慢速桥式起重机起重量16t跨度Lk=9.5m起升高度主钩13m工作制A396 6.1.3.2水轮机进水阀本电站采用一管三机的引水方式，为方便检修和作为调速系统的后备保护，应设水轮机进水阀。进水阀选用1600D941X－6蝶阀公称直径1.6米，额定压力0.6Mpa。6.1.3.3油务系统根据电站设备用油的性质不同，分为透平油、绝缘油两类。(1)透平油系统透平油主要是水轮发电机组各轴承油槽和调速器的用油。按制造厂提供的设备用油量统计，合计各部用油总量约3.2m3。因而配置4m3贮油桶两只，其中净油桶一只，污油桶一只。(2)绝缘油系统绝缘油主要是主变压器用油和户外高压开关用油,按设计规范规定绝缘油按一台最大用油设备的用油量的110%贮存。本电站最大用油设备用油量约3t。因而配置4m3贮油桶两只，一只为净油桶，另一只为污油桶。(3)油处理设备及化验设备电站用油量较少，不设置专门的油化验设备，仅设置简单的运行处理设备，包括LY-50型压力滤油机一台，ZJB-2KY型真空滤油机一台，2CY-1.1/14.5-1型齿轮油泵两台，配滤纸烘箱一台。在厂区设置油库一座，以贮存油品，进行运行处理等。为防止油品事故，设5m3事故排油池一个。6.1.3.4压缩空气系统96 电站压缩空气系统主要供调速器的油压装置充气，机组制动，检修和清扫用气，水轮机主轴检修密封围带充气。压缩空气分为高压和低压两个系统。(1)中压压缩空气系统中压系统工作压力为2.5MPa。用于调速器的油压装置充气，设有VF-0.35/30型空气压缩机两台，互为备用，排气量为0.35m3/min，排气压力为3.0MPa，供压油槽充气。配1.0m3高压贮气罐一个。(2)低压压缩空气系统低压系统工作压力为0.8MPa。服务对象为机组制动，维护检修中的风动工具，清扫用气等，设两台SF-1.2/8型空气压缩机，互为备用，排气量1.2m3/min，排气压力为0.8MPa，配贮气罐两个，容积为1.5m3。分别用于风动工具及清扫用气和机组制动之用。6.1.3.5供排水系统(1)技术供水系统电站主要供水对象：空气冷却器、推力及上导油槽、下导油槽及水导油槽。另外还有主厂房及发电机消防用水。本电站将技术供水，消防供水等合为一个系统。由于本电站水头较低，采用自流供水方式满足技术供水水压要求。供水水源水源取自蜗壳，经滤水器滤除污物后送至供水干管。第二水源为机井取水，经三台100LP-30型水泵抽至100m3的蓄水池，由蓄水池自流至供技术供水总管。电站采用集中供水方式，一根Ф200mm技术供水总管埋设于水轮机层上游墙内贯穿全厂，然后从供水总管引到各用水部位（轴承冷却器、空气冷却器等）。埋于水轮机层上游墙内的一根DN100mm消防供水总管供各厂内外消火栓。96 (2)排水系统电站排水系统包括渗漏排水和检修排水两部分。渗漏排水包括排除厂房渗漏水、水轮机顶盖排水、厂内清扫用水的废水等。排水量参照同类相近电站的经验和资料，渗漏排水系统设一总容积约60m3的渗漏集水井。配置两台150LP-20型水泵，一台工作，一台备用，排水泵额定扬程20m，流量Q=150m3/h。由液位信号器控制自动运行。检修排水用于机组检修时排除蜗壳、尾水管内积水和闸门渗漏水。机组检修排水量一台机最大排水量约500m3，尾水闸门漏水量约100m3/h。选150LP-20A型排水泵两台，检修时同时工作。可在两小时内将管道、蜗壳、尾水管全部积水及漏水抽干。每台机尾水管分别用一根Ф300mm钢管引至集水井。两台水泵可以单独或联合排出任何一台机组的积水。压力管道与蜗壳的积水通过排水阀放至尾水管，然后由检修泵排至尾水渠。6.1.3.6水力监测系统为掌握机组的运行状况，电站设置简单的监视性仪表，监视有关参数，如电站上下游水位、拦污栅压差、冷却水压力、蜗壳、水轮机顶盖水压、尾水管真空度、尾水管出口水压、有效水头等。6.1.3.7机械修理设备本电站仅设置简易的日常维护机械修理设备，大修时重大件的检修可外协解决。6.1.4厂内交通96 机组设备可直接运至厂内安装间卸货，通过厂内桥吊把设备吊运至安装位置。主厂房上游侧为主运行通道，下游侧为辅助运行通道和设备吊运通道。安装间布置进厂大门，在厂房右侧布置一扇小门作为安全通道。在厂房两端设有楼梯通向水轮机层。在水轮机层设有楼梯通往阀室廊道。6.2金属结构本电站在引水枢纽及前池上共设置闸门7扇、拦污栅2扇，配置启闭设施7台，铺设压力钢管总管1根，支管3根。6.2.1引水枢纽闸引水枢纽溢流坝处设引水闸两孔，冲沙闸一孔，三孔闸均为潜孔式，引水闸孔口尺寸2.0*1.5m(宽*高，下同)，设计水头3m，采用平板钢闸门。引水闸具有引水、防洪、防止水库电站尾水倒流入河滩的作用，配置5t手电两用螺杆式启闭机2台。冲沙闸孔口尺寸2.5*2.0m，设计水头3.8m，采用平板钢闸门，配置7.5t手电两用螺杆式启闭机1台。皇城水库电站尾水渠末端进泄水闸设进水闸两孔，泄水闸两孔。进水闸设露顶式平板钢闸门2扇，孔口尺寸2.5*2.8m，配置7.5t手电两用螺杆式启闭机2台。泄水闸设露顶式平板钢闸门2扇，孔口尺寸2.0*2.8m，配置5t手电两用螺杆式启闭机2台。6.2.2前池冲沙闸及拦污栅前池设冲沙闸用来冲走沉积在前池中的泥沙，并可在需要时放空前池，设潜孔式平板钢闸门1扇，闸孔尺寸1.0*1.2m，设计水头7.2m，配置10t手电两用螺杆式启闭机1台。隧洞进口设拦污栅2扇，孔口尺寸3.7*4.35m，拦污栅不设专门的启闭设施，检修时放空前池，利用电站配置的手拉葫芦提出。96 6.2.3压力钢管压力钢管采用一管三机布置方案，支管在平面上呈梳齿形。钢管总长98.1m，其中总管一根长43.2m，直管三根总长54.9m，总管管径3.2m，支管管径1.8m，钢管壁厚12mm，每2m设加劲环一道。金属结构特性表表6-3名称型式数量(孔)孔口尺寸(m)设计水头(m)重量(t)启闭机闸门预埋件引水枢纽引水闸潜孔式平板钢闸门22.0*1.530.5*20.2*25t手电两用螺杆式启闭机2台引水枢纽冲沙闸潜孔式平板钢闸门12.5*2.03.80.90.37.5t手电两用螺杆式启闭机1台引水枢纽进水闸露顶式平板钢闸门22.5*2.820.8*20.2*27.5t手电两用螺杆式启闭机2台引水枢纽泄水闸露顶式平板钢闸门22.5*1.820.7*20.2*25t手电两用螺杆式启闭机2台前池泄水冲沙闸潜孔式平板钢闸门11.0*1.27.20.30.1510t手电两用螺杆式启闭机1台前池拦污栅23.7*4.351.8*20.3*2不专门配置压力钢管906.3采暖与通风6.3.1室外气象资料月牙崖水电站位于肃南县境内的东大河上。该电站地区多年平均气温0.4℃，极端最高气温31.0℃，极端最低气温-29.5℃，平均降雨量314.3mm，平均年日照小时数2500h，多年平均水面蒸发量1050mm，多年平均风速10.25m/s，最大风速26m/s，最大冻土深度173cm。属典型的大陆气候特征。96 根据《水力发电厂厂房采暖通风和空气调节设计技术规定》结合本电站具体条件和要求，确定室内设计参数见表6-4。室内设计参数表表6-4生产场所夏季冬季温度℃相对湿度%温度℃相对湿度%正常运行期停机检修期发电机层296514660水轮机层307514670阀室廊道30/146/中控室2565181865空压机室30/145/油库29756675电缆道30/145/厂用变室30/245/计算机室24552121506.3.2通风方式主厂房、副厂房和安装间均采用自然通风方式为主，但中控室、计算机室等副厂房可采用小型柜式空调机，以达到温湿度要求。6.3.3采暖本电站主厂房不设置全面的采暖系统，尽量利用发电机的热风，并在局部设置采暖装置如电热器等采暖，以保证工作地点设备的温度要求。副厂房采暖为电热采暖方式，中控室、计算机室等对湿度要求较高配置冷热风空调器采暖。其余工作地点，临时设置电加热器或电炉等电热器具做局部采暖。6.3.4采暖通风主要设备采暖通风主要设备见表6-5。96 主副厂房采暖主要设备表表6-5名称规格数量备注小型柜式空调机N=5KW1N=3KW2电暖器N=2KW2电炉N=2KW46.5消防6.5.1防火设计方案该工程的防火设计执行现行的SDJ278—90《水利水电工程设计防火规范》。⑴本工程的所有建筑物、构筑物火灾危险性类别均属丁类，建筑物耐火等级属2级和3级。⑵引水发电洞、泄水建筑物上的闸室均无取暖要求，且其建筑物均为砼砖石结构，具有较好的耐火性能。⑶主、副厂房的平面设计和内部设备布置满足防火间距的要求。⑷电站的中控室、计算机室、通信室为防静电地板。中控室以轻钢龙骨石膏板吊顶，彩色铝塑板墙面。根据需要，设有室内防火门。装饰材料和门窗设置满足防火要求。⑸在主厂房上、下游墙和副厂房左侧墙各设紧急疏散门一樘，副厂房设两部疏散楼梯。厂内各层均设有两个安全出口。厂内通道，厂区交通车道均能满足事故疏散和消防车道要求。⑹消防水源、电源在重要部位均采用双保险。6.5.2防火主要设备及灭火方式96 主厂房发电机消防主要采用水消防方式，在发电机和安装间共设置二套消火栓箱，保证两条充实水柱同时到达厂内任一火警部位，并配置移动式灭火器。在安装间外布置一套室外地下消火栓井。桥式起重机、主厂房水轮机层和排水廊道均配置移动式灭火器。电站副厂房各层均设有二套消火栓，并配置一定数量的化学灭火器。发电机采用水喷雾灭火方式，为自动报警手动灭火方式。主变压器配置一定数量的移动式化学灭火器，另在附近设置两套SX65-1.0室外地下消火栓井。油库、油处理室中均配置有移动式化学灭火器及砂箱。透平油库入口附近布置一套室内消火栓箱，绝缘油库附近布置一套室外地下消火栓井。厂房的疏散通道、楼梯、安全出口均设有火灾照明及疏散指示标志。主要生产场所设置火灾自动报警装置。电站各启闭机室均配置移动式灭火器。96 7电气7.1接入系统设想根据永昌县电力局提供的资料及东河湾梯级水电站的有关资料，东河湾一级水电站以35KV一回出线，π接于东河湾二级水电站35KV母线，汇流后接至头坝35KV变电所，大干沟水电站以35KV一回出线，接至头坝35KV变电所。月牙崖水电站厂房距东河湾一级水电站较近，但东河湾一级、二级水电站35KV联网线路设计时没考虑月牙崖水电站负荷，月牙崖水电站通过东河湾一级水电站联网线路电流密度偏大，线损大而不经济，本次设计考虑月牙崖水电站以一回35KV出线，π接于大干沟水电站35KV母线，汇流后接至头坝变电所并入永昌电网。7.2电气主接线本电站只有一回35KV出线，拟定以下两个电气主接线方案进线比较选择。方案一：电气主接线拟采用6.3KV侧为单母线接线，设二台升压变压器，35KV母线不分段，35KV出线一回联网。三台水轮发电机通过各自的出口断路器将电力汇流至6.3KV母线，由二台SZ9-2500型三相双线圈变压器将电压长至38.5KV。优点；主变故障或检修时影响范围较小，可靠性好。缺点：变压器和高压设备较多，高压设备场地大投资增多。96 方案二：采用三机一变扩大单元式接线方式，安装一台SZ9-5000型升压变压器，在发电机保护控制屏内部装置6.3KV母线，并设置一面6.3KV出线屏（主变进线屏），与主变低压侧连接，主变高压侧装设一台35KV开关及隔离刀闸,连接在35KV母线上，35KV母线出线侧安装相关设备送至35KV系统。优点：接线简单清晰，运行维护方便，减少变压器高压侧出线，简化高压侧接线和布置，整个电气接线投资较省。缺点：三台机组接在一台主变压器上，故障影响范围较大，主变故障或检修时发电机功率不能输出，可靠性略差。综合以上两个方案的优缺点进行比较分析。采用方案二较合适，虽然存在三台机组接在一台主变压器上，故障影响范围较大，主变故障或检修时发电机功率不能输出，可靠性略差的缺点，但变压器是一种静置的电气设备，相对发电机和其他电气设备可靠性较高，由于主变影响发电的情况很少。由于厂区狭窄，本电站不设35KV室外升压站，在副厂房布置35KV高压室，除主变放在室外，其余35KV设备均放在室内。7.3厂用电接线本电站厂用电负荷主要是主副厂房及引水枢纽用电负荷。厂用电电源采用2台厂用变压器，互为热备用。一台厂用变压器选为S9-160/38.5±5%/0.4KV，高压侧从35KV出线上取得电源，低压侧通过电缆再接至厂用低压柜。另一台厂用变压器选为S9-160/6.3±5%/0.4KV，从发电机6.3KV母线取得电源，降至0.4KV，再由电缆与厂用低压柜连接。厂用0.4KV侧为单母线接线，设有微机型备用电源自动投入装置。7.4主要电气设备(1)水轮发电机：3台型号：SF1200－16/2150额定容量：1200KW96 额定电压：6.3KV额定电流：137.5A额定功率因数：0.8（滞后）(2)励磁装置：3套选用静止可控硅微机励磁装。(3)主变压器：1台型号：SZ9-5000/38.5±3*2.5%/6.3额定容量：5000KVA额定电压：38.5±3*2.5%/6.3KV接线组别：Y,d11短路电压：7.5%(4)厂用变压器：2台型号：S9-160/6.3±5%/0.41台额定容量：160KVA额定电压：6.3±5%/0.4KV接线组别：Y,yn0短路电压：4%型号：S9-160/38.5±5%/0.41台额定容量：160KVA额定电压：38.5±5%/0.4KV接线组别：Y,yn0短路电压：6.5%(5)6.3KV高压开关柜型号：XGN2-109面96 分别为主变进线柜、6.3KV母线PT柜、6.3KV站用变柜、＃1机PT、励磁出线柜、＃1发电机进线柜、＃2机PT、励磁出线柜、＃2发电机进线柜、＃3机PT、励磁出线柜、＃3发电机进线柜。(6)35KV高压开关柜型号：JYN1－354面分别为35KV电源出线柜、35KVPT及避雷器柜、35KV主变进线柜、35KV站用电变柜。7.5自动控制本电站采用计算机监控系统方式。正常运行时,水轮发电机组的开、停机；有、无功功率的调节；机组事故的自动处理；断路器、灭磁开关的自动操作；以及电站运行必需的反映设备运行状态的模拟量和开关量的信息反馈均由计算机监控系统进行处理。本电站设备保护根据继电保护有关“规程”、“规定”的要求装置。发电机、主变压器、35KV线路均采用微机型保护装置。7.6通信　　通信采用有线和无线市话通信。7.7防雷保护与接地7.7.1防雷按照设计规程规定，35KV架空线路出线和进线端各架设1Km架空防雷地线，防止直击雷对主设备及建筑物的破坏。35KV母线侧安装一组氧化锌避雷器，户内高压配电设备均设计安装氧化锌避雷器，以有效防止侵入雷电波损坏高压设备。96 7.7.2接地为保证站内高、低压电气设备及微机弱电设备的安全运行，设计在主厂房及尾水室埋设复合型水平接地网，接地体采用60X6扁铁与主厂房水机及主厂房钢筋、压力钢管、高压开关柜外壳可靠连接，形成一电气设备保护接地网。在副厂房采用60X6扁铁敷设一专用于微机弱电设备的水平接地网。升压站埋设两处复合型接地体，一处与主厂房接地网可靠连接用于电气设备保护接地，一处用于避雷器接地，组成电站三个相对独立的接地网。各接地网接地电阻≤4Ω。96 8工程管理8.1管理机构及人员编制月牙崖水电站隶属月牙崖水电开发有限责任公司。电站建成后，自行管理，独立运行。电站运行实行集中监控，按少人值守原则进行运行人员的编制，机组的大型检修及水工建筑物的维修均实行社会化服务。电站生产、运行、检修及管理人员的配置按国电公司国电人资（2000）499号《水力发电厂劳动人员标准》规定，电站总人数以20人计。(1)生产人员电站运行人员：12人检修调试及线路维护人员：3人引水枢纽及渠道维护人员：2人(2)管理人员技术管理人员：1人行政管理人员：2人8.2行政管理及生活区建筑面积月牙崖水电站位于甘肃省肃南裕固族自治县，东大河的上游河段。电站距永昌县县城约40km，考虑到电站所处的环境，职工的生活条件和交通问题等，在电站厂区只修建管理房屋及单身宿舍，职工住宅在永昌县城购买。拟配一辆客货车，电站附近生活区建筑面积初步确定如下：单身宿舍：160m2职工食堂：30m2会议室：50m296 行政管理：60m2根据以上标准，永久建筑面积共计300m2。8.3主要管理设施8.3.1工程管理范围和保护范围月牙崖水电站工程管理范围主要包括引水枢纽、引水渠、前池、引水隧洞、主副厂房、厂区、生活区、供电及通讯线路等部分。任何单位在管理区内进行生产性活动均需报请水电站管理单位及地方政府批准，防止出现水源污染、工程遭受破坏，影响工程的安全。工程管理的任务是保证各建筑物安全可靠，确保电站正常运行，提高经济效益。工程的保护措施应按不同部位、不同设施有所侧重和区别，具体可按其对整个水电站正常运行的危害程度划分保护等级。一般可分为重点保护、次重点保护和一般保护等三级，并视其不同等级要求设置安全监视、报警系统和防范措施，把不安全隐患降低到最低限度，保证水电站正常运行，保护业主利益。促进地方经济的发展。8.3.2主要工作内容(1)贯彻执行有关政策和法规，完成上级主管部门下达的指标。(2)熟悉本工程的规划、设计、施工和管理运行等资料及下游河道的运行情况；(3)进行常规检查、养护修理、掌握工程动态，消除工程缺陷；(4)掌握水情，做好工程的调度运行和防汛工作；(5)做好水质监测，搞好工程区范围内的绿化、保卫工作；(6)健全工程档案，编写运行大事记录；(7)制定、修订工程管理办法及有关规定，并认真贯彻执行。96 8.3.3工程检查与观测本工程检查观测的任务是。监视工程的运行状态变化和工作状况，掌握工程变化规律，为正确管理运行提供科学依据，及时发现不正常迹象，分析原因。采取措施，防止事故的发生。(1)经常检查:管理单位对各建筑物的各个部分、闸门及启闭机械、动力设备、通讯设施、水流形态、泥沙淤积等情况等进行经常性检查，由专职专业人员负责。(2)定期检查:每年机组启动前及机组停机后，对建筑物应进行定期全面检查。检查由管理单位负责人组织有关专业技术人员进行，做出检查方案。(3)特殊检查:当发生特大洪水、暴风暴雨、地震等工程非常运行情况时(或发生重大事故时)，管理单位及时组织力量检查，必要时请上级主管部门共同检查。96 9施工组织设计9.1施工条件9.1.1地理位置及交通条件月牙崖水电站位于肃南东大河皇城水库下游，在皇城水库电站和东河湾一级电站之间。工程区属张掖市肃南县皇城乡管辖，永皇公路从工程区通过，距永昌县40km，对外交通较为方便。9.1.2工程条件(1)工程总体布置月牙崖水电站上接皇城水库坝后电站尾水渠，下至东河湾一级水电站引水枢纽库区，开发河段毛水头25.9m。电站布置在河道右岸，从前到后依次为引水枢纽、引水明渠、前池、引水隧洞、压力管道及发电厂房。引水枢纽布置在皇城滩水库下游河道，类似于多首制引水，由溢流坝、引渠及进泄水闸组成，溢流坝布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，从左到右依次为溢流坝、冲沙闸和引水闸，进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，引渠长85m，位于溢流坝与进泄水闸之间。引水明渠布置在东大河右岸，长1261.2m(桩号0+021.2～1+282.4)。前池布置在引水明渠末端、引水隧洞进口，前池长61.5m(桩号1+282.4～1+343.9)，从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段，溢流堰布置在前池左侧，溢出的水流通过120m长的泄水渠泄入东大河。前池后紧接无压引水隧洞，隧洞长822.2m(桩号1+343.9～2+166.1)，城门洞形断面。隧洞后接压力管道，压力管道采用一管三机的布置形式。发电厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游500m处永皇公路旁，发电尾水通过穿永皇公路涵洞进入东河湾一级电站引水枢纽库尾。166 （2）施工场地条件月牙崖水电站位于永昌南山凸起带的中部山区，海拔2300～2700m。河谷断面多呈“U”型。河谷右岸发育不对称的河漫滩及侵蚀堆积阶地，河谷相对开阔，Ⅰ、Ⅱ级阶地发育较完整，其上可作为电站施工场地布置之用，场地面积可以满足布置要求。⑶气象条件东大河地处祁连山区，河流地形高差悬殊，深山区海拔高程2500～4000m以上，属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候；平原区海拔高程在2000m以下，属温寒干旱气候，坝址区多年平均气温为4.8℃，绝对最高气温为32.5℃，绝对最低气温为-26.7℃，多年平均降水量185.1mm，多年平均蒸发量为2000.6mm（20cm蒸发皿），多年平均相对湿度52%，春季多风，多年平均风速3.2m/s，最大风速26m/s，风向多为西风（W），年日照时数为2884.2h，多年平均霜日数为56.8天。⑷工程所需主要材料的供应根据地质建材资料，工程所需的天然建筑材料可就近开采，储量满足设计要求。本工程所需的钢材、木材可由永昌供应，水泥由河西堡水泥厂供应。东大河河水水量丰富，水质良好，可作为本工程施工用水源。工程区有皇城水库电站至东河湾一级水电站10KV输电线路通过，可“T”接作为本工程施工用电源。本工程靠近肃南皇城和永昌县，施工期的机械修配可依托地方力量。根据《水利水电工期定额》，月牙崖水电站建设工期为2年。166 9.2天然建筑材料9.2.1填方渠填筑料引水渠线0+000~0+800填方渠所需砂砾卵石可在渠段左方河床内开采，但必须清除表层基皮及植物根系，剔除漂石及弧石，该河床砂砾层可开采厚度3m，长约300m，宽200m，可采量18万立方米，运距1km以内，质量、数量均可满足要求。9.2.2块石料引水渠沿线出露的花岗片麻岩体，面积广大，质地坚硬，特别是开挖隧洞的弃渣，岩质新鲜，可成为良好的块石料，予以引用，将降低工程造价，注意不能使用风化后的花岗岩块。另外，东大河及高漫滩上广泛分布的砂砾石卵石层中含有较多漂石及弧石，其粒径大于150mm，含量30左右，该漂石、弧石岩质坚硬，成份多为变质砂岩，也是良好的砌石材料，开采便利运输条件好，储量3~4万m3，运距1km以内。9.2.3砼粗细骨料工程区即皇城水库下游均无合适的砂、砾骨料场，只能选在皇城东大河桥上下4公里范围内采取。经取样试验结果表明：除含泥量超标需冲洗外，其余指标均可满足规范要求，而且料场就近有水冲洗方便，其中：细骨料平均含量19%，粗骨料平均含量36%，料场砂砾卵石总储量4000m×20m×100=80万m3，砂储量15万m3，砾石储量28万m3，块、卵石储量20万m3，完全能满足工程建设需要。166 9.3施工导流9.3.1引水枢纽导流设计引水枢纽布置在皇城滩水库下游河道，类似于多首制引水，由溢流坝、引渠及进泄水闸组成，进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，引渠长85m，位于溢流坝与进泄水闸之间。引水枢纽处河谷开阔，溢流坝布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，从左到右依次为溢流坝、冲沙闸和引水闸，施工受皇城水库泄洪影响，为降低工程造价，不作导流工程，避开水库泄洪期施工。引渠布置在东大河高漫滩上，施工不受洪水威胁。进泄水闸布置在水库电站尾水渠末端，可在靠近施工点修建导流渠，导流渠用C15细粒砼砌石衬砌，断面同水库电站尾水渠。9.3.2引水渠及厂房导流设计引水渠桩号0+021.168～0+195布置在东大河河床内，填方渠，同河道成45°夹角，施工受洪水威胁。根据工程实际，该段渠道施工可不修围堰，皇城水库不泄洪时河道流量不超过25m3/s，施工区水面宽40m左右，水深0.5m左右，流速缓慢，可夯填砂砾石，渠底设计高程高与洪水位，渠道衬砌不受洪水影响，春季约40天河道停水，利用这段时间集中完成渠堤左岸C15细粒砼砌石护坡及基础工程。厂房施工区与东大河之间隔永皇公路，河道行洪不影响厂房施工，当基坑开挖时涌水量较大，施工时注意排水。9.4主体工程施工电站建筑工程总工程量23.55万m3，其中土方开挖13.07万m3，土方回(夯)填6.85万m3，岩石开挖2.20万m3，砌石0.25万m3166 ，砼及钢筋砼1.18万m3。共需水泥2619t，钢筋、钢材243t(不包括金属结构101t)，木材81m3，共需劳动工日7.81万个。9.4.1引水枢纽施工河床基础砂砾石由1m3挖掘机开挖，装8～10t自卸汽车运1km至弃渣场；夯回填料基本利用开挖弃料，采用推土机推运回填，并配蛙式打夯机压实；现浇砼由0.4m3拌和机拌料，架子车运输砼入仓，机械振捣；砌石均由人工砌筑。9.4.2引水系统施工⑴明渠施工：渠槽砂砾石采用1m3挖掘机开挖，弃料就近堆放，夯填料采用河床砂砾石，自卸汽车运输，推土机铺摊，振动碾压实。渠道现浇砼由0.4m3拌和机拌料，架子车运输砼入仓，平板振捣器振捣人，工抹面。⑵隧洞施工：引水隧洞均为城门洞型，开挖断面尺寸为4.8×5.35m（宽×高），比较小，隧洞进出口砂砾石采用1m3挖掘机开挖，岩石开挖采用风钻钻孔、爆破，亦采用1m3挖掘机，装8～10t自卸汽车运输至附近的冲沟内弃料，平均运距0.5km；岩石洞挖采用手风钻钻孔、爆破，人工装1t机动翻斗车运输出渣，最大运距300m，隧洞穿过断层段时需注意采用临时支护，洞内砼采用1t机动翻斗车运输，底板砼直接入仓，边顶拱采用砼泵入仓，机械浇筑，回填灌浆采用灌浆泵灌浆，灰浆搅拌机制浆。9.4.3厂房施工（1）土石方工程：砂砾石开挖采用1m3挖掘机装8～10t自卸汽车运输，配推土机集料，弃料弃于弃渣场。166 （2）砼施工：采取移动式砼拌和机，就近布置于施工现场，按工作面控制，拌和站分设于各电站前池、厂房附近，厂房及前池进水口砼水平运输以架子车运输供料，砼垂直运输采用10t塔吊和井架式垂直提升机运输入仓，压力管道砼运输采用斜坡卷扬机运输至作业面，其它砼运输以架子车运输并通过溜槽输送入仓，砼振捣均以机械振捣。（3）压力管道安装：压力管道由厂家负责加工制作，然后运至工地仓库，其安装程序如下：安装前先将管道运至斜坡道下端，待支、镇墩一期砼浇筑完毕后，再用卷扬机将管道分节拉运至安装位置，然后利用扒杆、倒链等简易吊装设备，吊运安装就位并及时浇筑二期砼，经检查验收合格为止。9.5施工交通及施工总布置9.5.1施工交通⑴对外交通：由前述，工程区有永皇公路通过，距离永昌县城约40km，工程所需主要外购材料均可由公路运输至施工现场。⑵场内交通：场内道路主要以施工区永皇公路为主线，根据水工建筑物布置、料场分布和弃渣场位置，分别在河床引水明渠沿线，在隧洞进出口、各堆料场和弃渣场设有临时施工道路，共需修建临时施工道路2km。9.5.2施工工厂⑴.风、水、电①供风：施工供风采用固定与移动供风方式相结合，根据供风项目分布，拟在隧洞各进出口、分别布置一座空压站，采用20m3空压机供风。②166 供水：施工水源采用东大河河水，在枢纽区、电站厂区、辅助企业区、引水隧洞进出口分别设抽水泵站，泵站内选用3B57A和3B57型水泵抽水至蓄水池，再由管道分送至各施工点；蓄水池采用浆砌石蓄水池，容量为20～100m3。③供电：工程区有10kv输电线路通过，经了解，施工期间可直接“T”接使用，在工程设10/0.4kv降压变电站，考虑一级用电负荷要求，备两台30kw柴油发电机组，即可满足施工用电需要。9.5.3施工总布置根据施工进度安排，月牙崖水电站高峰人数为440人，相应需修建生活福利房屋建筑面积3250m2，辅助企业、仓库等生产性房屋、工棚建筑面积为3000m2；施工区地形较为平坦、开阔且交通方便，布置条件良好。9.6施工总进度9.6.1编制原则依据工程规模、施工条件，参照水利水电枢纽工程项目建设工期定额，经合理、平衡、安排，该电站总工期安排均为二年，其中包括施工准备期、主体工程施工期和工程完建期。9.6.2施工总进度安排该电站总工期安排为二年，包括施工准备期、主体工程施工期和工程完建期。其中准备工期3个月(与主体工程平行作业1个月),主体工程施工期18个月,工程完建期3个月(与主体工程平行作业1个月)。①准备工期：由第一年3月开始至5月底结束，历时3个月，完成房屋、工棚建筑、施工道路的修建及部分风水电工程，进行砂石料系统的准备及设备安装工作。166 ②主体工程施工期：由第一年5月开始至第二年10月结束,历时18个月，具体安排如下枢纽施工:从第一年5月开始施工至第二年6月结束。引水系统工程：自第一年5月开始至第二年8月结束，历时16个月。发电厂房工程：自第一年5月开始至第二年12月结束，历时20个月。③尾工工期：自第二年10月开始至12月结束，历时3个月。166 10环境保护与水土保持10.1环境保护10.1.1工程建设区环境现状月牙崖水电站工程位于甘肃省肃南县皇城乡东大河皇城水库下游2.5km处，是东大河上规划的第二级水电站。电站装机容量3600KW，多年平均发电量1571万kWh，装机年利用小时数为4364h。月牙崖水电站位于永昌南山凸起带的中部山区，属中山地形，海拔2300～2700m。东大河于此间深切古夷平面而成大比降（1/60—1/90）的峡谷，电站就位于峡谷开始段。工程区岩浆活动和构造运动复杂且频繁，周边广泛分布有加里东各期的侵入岩体及各时代地层，以1/20万区域地质图上看出此间分布多个褶皱构造及区域性断裂，并在燕山运动晚期形成工程区的顺河断层F1。工程区属高寒山区，年平均气温3～6℃，最高月（七月）平均气温16.1℃，最低月（一月）平均气温-12.2℃。年降水量230～320mm，年蒸发量1100mm。最大冻土深度160cm。区内地下水主要源于冰雪融水和大气降水。根据埋芷条件，地下水可分为第四系松散堆积层中的孔隙性潜水和基岩裂隙中的裂隙性潜水。前者含水层主要为河床及Ⅰ级阶地砂卵砾石层，直接受河水及两岸山体中基岩裂隙水补给，两岸山体及谷底基岩中存在基岩裂隙水，主要赋存在各种结构面中，依靠大气降水和高山裂隙水补给，受断裂构造控制。10.1.2环境功能规划166 根据甘肃省人民政府批准的《甘肃省地面水环境保护功能类别划分规定》甘政办[1994]75号，工程所在河段属Ⅲ类水域环境功能。根据《环境空气质量标准》（GB3095—1996）中有关环境空气质量功能区划分，工程所在区域为环境空气质量二类功能区。10.1.3工程分析月牙崖水电站工程的建设分为工程施工建设期和工程建成后的运营期两个时段，每个工程各阶段因其实施方式不同而对环境的影响因素亦不相同。（1）施工期污染因素分析工程施工总工期为2年，施工高峰期人约员440人，施工工点约四处。工程在建设期由于征地、地面清理、地表开挖与砌筑、电站厂房建筑、施工道路修筑及辅助加工用房的建设与生产等，均将对工程区和周围区域的生态环境、水环境和大气环境造成不同程度的影响，而各类工程中相应机械设备的使用和运输车辆的行驶，亦将对周围环境和环境空气质量造成一定的影响。（2）工程运行期环境影响因素分析电站建成后，河流由于水位变动，将对局部地段的植被带来一定程度的影响，渠首与厂房之间2km河段来水减少，将对水生物环境产生一定影响。10.1.4工程污染物源及污染物排放与环境影响分析(1)施工期污染源及污染物排放与环境影响分析①工程土石方开挖166 根据水电站建设特性，工程土石方开挖及其运移主要产生于引水隧洞挖掘、枢纽和发电厂房主体工程以及附属设施工程的基础开挖、施工道路的开挖与铺筑等，在工程实施过程中，不仅会形成一定面积的破土区域，而且将会产生大量的废弃碴石。由于电站工程建设项目的土石方开挖，将导致工程活动区域土地面层破坏，地表破碎增加，植被覆盖率降低，水土流失增大。而大量弃土、碴石若得不到合理处置，则必将造成该区域水土流失的加重，对周围区域生态环境及水环境造成不利影响。②工程征地工程的建设，将有一定数量的土地被永久性和临时性征用，根据现场踏勘，永久性征地类型主要为荒地、部分草地与零星林地。临时性征地类型为草地，将导致土地利用性质的改变，局部区域生物量的减少。③料场开采料场开采期间，若操作和管理不当，将会使部分泥沙流入河道，导致东大河水体含沙量增大。料场表层覆盖层清除后若堆积处置不合理，将对地表河流及周围生态环境造成不利影响。骨料开采机械及运输车辆若管理不严格，在河边冲洗，将会导致SS、油类等污染物进入水体，造成地表水质污染。④废气污染源及污染物排放工程施工作业中，明渠、隧洞及施工支洞挖掘、岩石爆破、工程基础开挖、灰土拌合、施工道路建设等都会引起局部环境的粉尘和扬尘污染。⑤废水污染源及污染物排放166 工程施工期间，由于作业人员的施工活动及生活，会产生一定的生产性废水和生活污水，若不进行有效处置及合理排放，将对东大河该区段水环境质量造成一定的影响。按高峰作业日施工人员440人，以人均用水量30L/人·d计，施工人员用水量为13.2m3/d，则排放生活污水约6m3/d。生活污水中主要污染物为COD、BOD、SS，浓度分别为280mg/l、160mg/l、180mg/l。⑥声污染源及声级强度电站建设过程中，将投入较多的大、中型施工机械设备，主要有推土机、挖掘机、装卸机、打夯机、拌和机、振捣器、筛分机、起重机、钻机、运输车辆等。经类比同类工程施工噪声值，各噪声源声功率级介于65～114dB（A），均会对周围尤其对敏感点的声环境产生较大的影响。⑦固体废弃物产生量工程施工期固体废弃物包括工程弃碴和施工人员生活垃圾。工程弃碴量初步估算约26.8万m3，拟选择相应碴场处置。工程施工总工期24个月，按高峰日作业人员每人每天产生0.75kg垃圾计，工程施工高峰日生活垃圾产生量为330kg。此部分生活废弃物必须全部收集后，选择适宜场地，按照生活垃圾填埋处置要求统一填埋处置。(2)运行期污染源及污染物排放与环境影响分析月牙崖水电站正常运行期，其生产运行过程中不产生废气、废水和废碴等污染物，并在工程运行期厂区生活用能源以电供给，不存在废气污染因素。电站运行期间可能产生的“三废”污染主要是电站厂区生产及运行管理人员产生的生活污水、生活垃圾和发电设备运行中产生的机械噪声。166 10.1.5工程环境保护及污染控制规划⑴工程施工期环境保护及污染控制规划①生态环境保护规划工程共产生开挖废弃碴石约26.8万m3，具有量大且难利用的特点，拟运往工程设计中规划的碴场集中处置。要求必须认真进行弃碴场的选址，并对弃碴场严格实施水土保持措施，认真实施拦、挡、护等水土流失防治工程，并及时做好弃碴后的土地整治与植被恢复等生态恢复与建设工程，将水电站建设引发的水土流失及生态环境影响降至最小程度。②环境空气污染控制规划隧洞挖掘工程中，尤其采用干式凿岩设备作业时，空气中粉尘浓度可达1000mg/m3，爆破工点空气中的粉尘浓度亦较高。为减少和改善对工程区域环境空气和施工人员的作业环境，应在凿裂、钻孔、爆破作业中尽可能使用湿法作业，并加强隧道环境通风。对施工作业人员配备防尘口罩及耳塞，以保护作业人员的身心健康。工程改扩建、新修建施工道路以及运输车辆行驶所产生的道路扬尘拟采取洒水方式进行降尘，以改善道路沿线区域的环境空气质量，减轻污染程度，并缩小扬尘污染范围。洒水时间及次数根据具体情况操作。③水环境污染控制规划166 工程施工期各辅助生产场区均有一定的加工、设备冲洗废水排放，由于工程施工期各类废水分布较散、且排放量较小，难以集中处理，拟采取在各施工场地修建临时沉淀池，进行沉淀处理。沉淀处理后的废水集中蓄存，回用作混凝土拌合、道路喷洒用水，禁止排放。工程施工期高峰作业日生活污水量约13.2m3/d，呈多工点排放。因作业人员分布较散，故集中处理难度较大。采用在各生活营地修建地坑式旱厕、蒸发池，用堆肥、蒸发方式处理，要求不得排入东大河水体。④固体废弃物处理处置工程施工期因施工人员的活动，将产生生活垃圾约330kg/d（高峰日作业人员计），对该部分生活垃圾必须集中收集后，及时运至工程中规划的垃圾填埋场按照生活垃圾填埋处置要求统一处置。⑵工程运行期环境保护及污染控制规划电站运行期，生产区日产生职工生活垃圾约60kg，由于该部分固体废弃物产生量较小，拟集中收集后定期统一处置，避免对水电站周围区域生态环境造成不利影响。10.1.6工程建设对自然保护区的影响分析根据工程建设布局与保护区的资源分布，分析项目建设期和运营期对自然保护区的影响范围及程度，并提出相应保护措施。评价重点是项目建设对自然保护区涉及范围的功能与结构、保护对象、保护价值变化等方面。10.1.7工程新增水土流失预测评价预测工程施工期岸坡开挖、植被破坏、料场开采、施工弃碴等施工活动可能造成新增水土流失面积和流失量，并针对新增水土流失提出相应的水土保持措施。166 10.1.8社会经济影响预测评价⑴预测工程建设对当地工农业生产、社会经济和居民生活质量的影响。⑵预测工程新建和改建公路对工程地区交通条件的影响。⑶预测电站下泄不稳定流对下游用水的影响。10.1.9环境保护措施及其技术、经济论证10.1.9.1规划设计原则月牙崖水电站环境保护措施的规划设计应遵循以下原则：⑴环境保护措施规划目标与工程区环境功能区划协调一致；⑵环境保护措施及实施要与工程设计及工程建设、运行安全密切结合、安全可靠、投资省、效益高、操作性强；⑶生物多样性保护要以最小生存种群保护为下限，并具有乡土特色；⑷环境保护措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用的“三同时”原则，水土保持工程与主体工程竣工验收同时进行。10.1.9.2规划设计目标环境保护措施规划设计目标除满足工程自身环境保护要求外，需达到以下目标：⑴施工期废水、废气、噪声排放达到当地环保行政主管部门确认的标准，避免对下游水、气、声环境产生影响。⑵对于人群健康，传染病发病率控制在原有水平以下。⑶保障减少河段居民生活用水及生命财产安全。⑷166 利用有效的工程与生物措施，使防治范围内的新增水土流失得到有效的控制，水保效果优于项目建设前的水平，同时满足植被恢复要求，使防治责任范围内的弃碴防护率达到98%，可绿化区域绿化率达到90%以上。10.1.9.3环境保护措施方案根据前述规划设计原则，结合工程施工和运行特点，本工程环境保护措施包括水环境保护措施、大气和声环境保护措施、生态环境保护措施、水土保持措施等4部分。10.2水土保持10.2.1项目区水土流失与防治现状（1）水土流失现状根据《甘肃省水土保持区划》，项目工程区处于内河流域防治区，土壤水蚀模数100～300t·km-2·a-1，土壤侵蚀潜在危险度为危险型。项目区水土流失允许值为200t·km-2·a-1。（2）水土流失防治本处工程区处于东大河峡谷地带，全县各族人民在各级党委和政府的领导下，广大干部、科技人员和农牧民群众共同努力，大力开展种草种树，封山育林。坚持治坡、治滩与治沟相结合，绿化荒山荒滩，治理河床沟谷，提高植被覆盖度。对改善全县土地和山区面貌、抗御自然灾害、控制水土流失、发展农、林、牧业生产起到了积极作用。166 从2001年起，为贯彻落实西部大开发及建设秀美山川的战略目标，肃南县已全面展开了东大河流域生态综合治理项目，主要措施有天然林围拦封育、草地围拦封育和人工造林等，可提高上游及源流区天然林对水源的涵养能力，阻止草地退化、沙化及盐碱化，更好地改善东大河全流域的生态环境状况，促进上、中、下游的协同发展奠定了基础。但是预计该工程的建设，将可能在峡谷两岸和沟道堆积了大量弃渣，侵占部分河床阶地，若不采取有效的拦挡措施，极易对工程本身及下游周边地区造成泥石流灾害。因此，需采取有力措施加以防治。10.2.2可能造成的水土流失危害工程建设过程中人为造成水土流失的原因主要是由于取料、弃渣扰动地表引起的，可能产生的新增水土流失危害主要有以下几个方面：破坏原生地表，加剧水土流失。侵占河床，淤积河道，影响主体工程效能发挥。10.2.3防治责任范围根据工程建设的特点，依据有关规定和技术规范，在本水工程土保持方案编制中，将水土流失防治范围划分为项目建设区和直接影响区。（1）项目建设区项目建设区是指开发建设单位的征地范围、租地范围和土地使用管辖范围。本项目的建设区包括枢纽区、生活管理区、开关站、料场。月牙崖水电站工程总占地3.62hm2，其中永久占地1.58hm2，临时占地2.04hm2。月牙崖水电站工程土石方开挖总量15.035万m3(开挖及利用部分只统计主体工程)，土石方填筑总量6.845万m3，用料1.44万m3，整个工程总弃渣量6.75万m3。弃渣平衡分析见表10－1。166 月牙崖电站共布置5个弃渣场：1#弃渣场位于桩号1+000段明渠左侧的荒地，堆放渠道的部分弃渣；2#弃渣场与1#弃渣场相隔不远，约在桩号1+060段明渠左侧的荒地，堆放渠道的部分弃渣；3#弃渣场位于隧洞进口处，堆放隧洞进口的弃渣；4#弃渣场位于隧洞出口处，堆放隧洞出口的弃渣；5#弃渣场位于东河湾一级电站引水枢纽右侧的荒地，堆放月牙崖电站厂房区弃渣，具体见表10－2。表10－1月牙崖水电站弃渣平衡分析表单位：m3序号项目土石方开挖土石方填筑回填取料弃渣堆放场地一引水枢纽工程425020302220　　　二引水系统工程11084555113　12181457711#~4#渣场1渠道7891552663　8686197861#、2#渣场2前池99202450　221052603#渣场3隧洞22010　　1285207253#、4#渣场三厂房区工程3525011308　2220217225#渣场　合计1503456845122201440167493　注：渠道工程土石方填筑52663m3包括引水枢纽工程2220m3的回填料。表10－2东河湾梯级水电站弃渣场情况表渣场编号位置占地类型占地面积（m2）弃渣（m3）1#渣场明渠右侧荒滩80064002#渣场明渠右侧荒滩1338133863#渣场隧洞进口荒坡3600234854#渣场隧洞出口荒坡51025005#渣场引水枢纽右侧河滩阶地872431534引水枢纽区：土石方开挖量4250m3，土石方填筑量2030m3，剩下的2220m3填筑在渠道。施工导流土石方开挖量2400m3，最后填筑在渠道旁的便道，引水枢纽区基本无弃渣。引水系统（包括引水渠、前池、隧洞）：引水渠前段为垫方渠，后段为挖方渠，渠道土石方开挖量78915m3，土石方填筑量52663m3，用作骨料8686m3，渣场堆放19786m3，其中1#渣场堆放6400m3，2#渣场堆放13386m3。166 前池土石方开挖量9920m3，土石方填筑量2450m3，用作骨料2210m3，3#渣场堆放5260m3。隧洞土石方开挖量22010m3，用作骨料1285m3，渣场堆放20725m3，其中3#渣场堆放18225m3，4#渣场堆放2500m3。厂房区：土石方开挖量35250m3，土石方填筑量11308m3，用作骨料2220m3，5#渣场堆放21722m3。（2）直接影响区直接影响区是项目建设区以外由于建设活动而造成的水土流失及其直接危害的范围。本项目的直接影响区包括建设区以外的枢纽、电站厂房、管理、道路、渣场、料场等的保护范围，保护范围根据《甘肃省水利工程土地划界标准》（DB62/446—1995）的规定，枢纽保护范围上游取40m、下游取50m、两侧取10m。道路的保护范围为两侧各取3m。电站厂房、管理区的保护范围按厂区围墙边线以外2m。10.2.4主体工程中具有水土保持功能工程的评价主体工程设计中的防护工程和防护措施，在保障主体工程安全和改善环境的同时，也具备一定的水土保持功能，具体从以下几个方面分述。（1）厂房和副厂房的布置上，充分考虑了厂房上游侧山体的稳定性，在厂房后边坡上清除了上部危石，确保边坡永久稳定。（2）厂基开挖设有排水措施，尾水排放渠道加强了衬护措施，可有效防止土建工程中人为水土流失。（3）主体设计中块石料选用石方明挖的弃料，骨料也用弃料加工而成，减少了弃渣量的排放。166 （4）隧洞口的护面，防护了洞身围岩开挖后的岩石分化、剥蚀掉块。（5）弃渣堆放采用汽车运输和推土机平整，使渣体得到碾压，有效防止了水土流失。（6）枢纽及场区均设有截排水沟，有效防止了洪水对主体建筑和地面的冲刷。（7）主体工程根据弃渣堆放量、设置堆放弃渣场。（8）主体工程根据取料情况设置料场。10.2.5防治措施10.2.5.1防治措施布局原则（1）以水土流失防治分区为基础，根据项目区实际情况和工程施工工艺，工程措施、植物措施相结合，系统布设防治措施。布设的各项防治措施要技术上可行，经济上合理。（2）要求主体工程设计的排水要延伸到自然沟底或河道，防止引起新的水土流失。（3）料场在满足主体工程需要的前提下，尽量少占地，严格控制扰动面积，按经济合理的原则，集中布设，综合防护，合理利用。（4）坚持先挡后弃原则，先设弃渣场。弃渣要按设计集中堆放，同时做好拦挡、截、排措施。10.2.5.2防治措施的设计原则（1）对料场分别根据实际地形和需要进行边坡治理、土地整治。（2）渣场布设干砌块石栏渣坝，渣体推平碾压。166 （3）土地整治工程：对施工场地等临时用地在施工结束后进行坑凹回填，恢复原状或作为绿化用地。10.2.6水土保持监测10.2.6.1水土保持监测的目的和必要性选择合理的监测内容对项目区各种防护措施进行监测，不仅有利于正确评价分析水土保持方案的实施效果，而且对同类地区的水土保持科研和治理具有非常重要的指导作用。水土保持监测由建设单位委托具有水土流失监测资质的单位按《水土保持监测技术规程》（SL277—2002）编制监测细则并实施监测，将监测成果报送建设单位和当地水行政主管部门，作为监督检查和验收达标的依据之一，在水土保持设施竣工验收时提交监测专项报告。10.2.6.2监测内容建设区水土流失因子监测：扰动地面面积、弃土弃石的流失率、堆放形式和占地面积。弃渣堆积体稳定性、完好程度和运行情况的监测，该项为监测的重点。对周边造成的影响及危害趋势。10.2.6.3监测方法监测采用定位观测和实地调查相结合。166 11劳动安全与卫生11.1依据和设计原则月牙崖水电站属小(2)型五等工程。应参照DL5061—19《水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范》执行。该工程投产后要符合劳动安全卫生的要求，保障劳动者在劳动过程中的安全与健康，贯彻“安全第一、预防为主”的设计原则。11.2劳动安全11.2.1防火该工程的防火设计执行现行的SDJ278—90《水利水电工程设计防火规范》。(一)、防火设计方案本工程的所有建筑物、构筑物火灾危险性类别均属丁类，建筑物耐火等级属2级和3级。引水枢纽闸室无取暖要求，且其建筑物为砖砼结构，具有较好的耐火性能。主、副厂房的平面设计和内部设备布置满足防火间距的要求。电站的中控室、计算机室、通信室为防静电地板。中控室以轻钢龙骨石膏板吊顶，彩色铝塑板墙面。根据需要，设有室内防火门。装饰材料和门窗设置满足防火要求。在主厂房上、下游墙和副厂房左侧墙各设紧急疏散门一樘，副厂房设两部疏散楼梯。厂内各层均设有两个安全出口。厂内通道，厂区交通车道均能满足事故疏散和消防车道要求。消防水源、电源在重要部位均采用双保险。(二)、防火主要设备及灭火方式166 主厂房发电机层消防主要采用水消防方式，在发电机层和安装间共设置三套消火栓箱，保证两条充实水柱同时到达厂内任一火警部位，并配置移动式灭火器。在安装间外布置一套室外地下消火栓井。桥式起重机、主厂房水轮机层和排水廊道均配置移动式灭火器。电站副厂房各层均设有二套消火栓，并配置一定数量的化学灭火器。发电机采用水喷雾灭火方式，为自动报警手动灭火方式。开关站设有一定数量的化学灭火器，另布置两套室外地下消火栓井。主变压器配置一定数量的移动式化学灭火器，另在附近设置两套SX65-1.0室外地下消火栓井。油库、油处理室中均配置有移动式化学灭火器及砂箱。透平油库入口附近布置一套室内消火栓箱，绝缘油库附近布置一套室外地下消火栓井。厂房的疏散通道、楼梯、安全出口均设有火灾照明及疏散指示标志。主要生产场所设置火灾自动报警装置。电站各启闭机室均配置移动式灭火器。(三)、防爆油浸式主变压器及压力油、气罐设有泄压阀。油系统处理室的通风系统符合SDJQl《水力发电厂厂房采暖通风和空气调节设计技术规定》的有关规定。166 室外事故油池、贮油罐及易燃材料仓库设有独立避雷针保护，其建筑物或设备上严禁设避雷针。为防感应雷和防静电应在油罐室、油处理室的油罐、油处理设备、输油管和通风设备及通风管均应接地，接地电阻不大于30Ω。11.2.2防电气伤害电站配电装置设计的电气安全净距离均符合GB50060《3～110高压配电装置设计规范》及SDJ5—85《高压配电装置设计技术规程》：的有关规定。厂外主变压器设有栅状防护围栏，其高度不低于2m，防护围栏的门加装锁，并有安全标志。厂内高压开关柜、隔离开关、厂用干式变压器分别设有防护隔板、防护围栏及安全通道。网状围栏的高度不低于1.7m，网眼不应大于40mmX40mm。防护围栏的门加装锁，并有安全标志。桥式起重机采用封闭型安全滑线。高压开关柜应具有以下功能：①防带负荷推进、推出手车。②防误分、合断路器。③防带电挂地线、合接地开关。④防带地线推进手车和合断路器。⑤防误入带电间隔。6.3KV、35KV隔离开关设有电气联锁装置或机械联锁装置。电站的接地设计符合DL／T509l—1999《水力发电厂接地设计技术导则》的有关规定。水轮机室、发电机风道和廊道的照明器，安装高度低于2.4m时，设有防止触电的照明器。166 事故照明设计符合水力发电厂照明设计有关标准的规定。11.2.3防机械伤害、防坠落伤害厂内桥吊、各种启闭机用的钢丝绳、滑轮、吊钩的设计均满足GB6067“起重机械安全规程”的要求。在电站进水口、尾水平台的门机设有声光报警信号。桥吊坠落面侧均设有固定式防护栏杆，以保障工作人员安全；桥机两端还设有缓冲设备措施。水工建筑物的行走平台边如进泄水闸启闭机工作平台边、尾水平台边均设有固定栏杆。前池闸门的门槽、集水井、吊物孔等处均设固定式栏杆或钢栅盖板，以保障劳动者的工作安全。11.2.4防洪、防淹该工程引水渠道及厂房防洪标准按二十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核。满足《防洪标准》(GB5020l一94)的要求。11.3工业卫生11.3.1防噪声及防振动水利水电工程各类工作场所的噪声宜符合表11－1所列噪声A声级限制值的要求。工作场所的噪声测量应符合GBJl22“工业企业噪声测量规范”的有关规定。水轮发电机组的盖板、进人门、引出线洞隔板均宜有减振、隔声措施。自备柴油发电机组、空压机、高压风机应布置在单独房间内，以达减振、消声目的。11.3.2采光与照明采光设计以天照采光为主，人工照明为辅。工作场所室内天然采光照度宜符合表11—2的规定。166 水利水电工程各类工作场所的噪音限制值（A声级）表11—1序号场所类别噪声限制值(dB)1夜班人员休息室外(室卢；1背景噪声级)552集中控制室和主要办公场所(室内背景噪声级)①中央控制室、刀：关站集控室通信值班室、计算机房等。②泄水闸、冲沙闸闸房。③生产管理楼内办公室、会议室、试验室。在机组段外60在机组段内703一般控制室和附属房间(室内背景噪声级)①机组控制室、空调控制室。②配电柜室、继电保护屏室、直流柜通信设备室。③电气试验室、电气检修间。④修配厂所属办公室、试验室、会议室。704作业场所和生产设备房间①发电机层、水轮机层、蜗壳层。②空压机室、风机、室、水泵房、空调制冷设备室。③变压器室、电抗器室、励磁盘室。④机修间、油处理室、修配厂车间。⑤启闭机室、充泄水阀门室。85(每天连续接触噪声8h)工作场所室内天然采光照明度最低值工作场所名称室内天然采光照度最低值(1x)①中央控制室、集控室150②计算机室①一般控制室、空调控制室100②主机室③机修间、修配厂④办公室、会议室配电装置室、全封闭组合电器室、母线室、变压器室50空压机房、风机房、水泵房25表11－211.3.3防尘、防污、防腐蚀、防毒①防尘a、水轮发电机层、屋内配电装置室地面均采用竖硬的、不起尘的材料。166 b、机械通风系统的进风口位置，均设置在屋外空气比较洁净的地方。c、门窗作密封处理。②防污a、变压器事故油坑及透平油、绝缘油罐的挡油槛内的油水，需经油水分离后，方可排入地面水体。b、蓄电池室、酸室排出的废水应经处理至PH值在6.5～8.5后，才允许排出。③防腐蚀a、蓄电池室、储酸室等有腐蚀物质的房间，其设计符合GBJ46“工业建筑防腐蚀设计规范”的要求，且其通风管路为防腐蚀材料。b、设备支撑构件、水管、气管、油管和风管依据现行国标进行除锈、涂漆、镀锌、喷塑等防腐处理。④防毒a、储存CO2、卤化物灭火材料的房间设有机械通风。b、易发生火灾的部位均设置事故排烟设施。11.4安全卫生设施11.4.1辅助用室辅助用室采用无人值班，少人值守。辅助用室室内具有良好的通风、采暖和排水设施。在副厂房每一层均设盥洗室(水龙头)、厕所及休息室等。厕所污水，经过处理后才允许排入地面水体。11.4.2安全卫生管理机构及配置安全卫生管理机构应设在电厂办公室，并由办公室主任兼职。根据工作特点配置声级计、温度计、照度计、振测仪器、电磁场测量仪、微波漏测量仪等仪器设备和必要的安全宣传设备。166 12工程招标12.1招标范围的确定月牙崖水电站工程建设内容主要有建筑工程、机电设备及安装工程、金属结构设备及安装工程。根据国家发展计划委员会第3号令《工程建设项目招标范围和规模标准规定》并结合本工程实际情况，确定工程的招标范围如下：(1)本工程勘察设计及监理不采用招标形式，直接委托具有资质的水利水电勘察设计及监理单位承担。(2)建筑工程施工进行招标，部分工程也可自营；(3)机电设备及安装工程全部进行招标；(4)金属结构设备及安装工程全部进行招标12.2招标组织形式采用项目法人自行组织招标。12.3招标形式建筑工程采用公开招标形式，机电设备制造工程、机电设备安装工程、金属结构设备及安装工程采用邀请招标的方式。12.4标段划分根据工程施工特性，工程划分为八个标段进行施工，各标段具体情况如下：(1)引水枢纽建筑工程为第一标段(2)引水明渠及前池工程为第二标段(3)引水隧洞工程为第三标段(4)发电厂房建筑工程为第四标段(5)发电机组设备制造工程为第五标段166 (6)电气设备制造工程为第六标段(7)机电设备安装工程为第七标段(8)金属结构制安工程为第八标段招标基本情况见表12－1。166 招标基本情况表建设项目名称：月牙崖水电站工程表10－1招标范围招标组织形式招标方式不采用招标方式招标估算金额（万元）备注全部招标部分招标自行招标委托招标公开招标邀请招标勘察√设计√监理√建筑工程√√√机电设备制造工程√√√机电设备安装工程√√√金属结构制安工程√√√其他情况说明：月牙崖水电站装机3600kw，工程建设内容主要有建筑工程、机电设备及安装工程、金属结构设备及安装工程，对建筑工程进行招标，部分工程也可自营，机电设备及安装工程、金属结构设备及安装工程全部进行招标，勘查、设计、监理不进行招标，招标采用公开招标和邀请招标两种方式，由业主自行招标。166 13工程投资概算13.1编制说明13.1.1编制原则、依据、办法和费用标准一、编制原则：月牙崖水电站工程位于甘肃省肃南县皇城区境内，电站装机3*1200kw，属小型水电工程项目，按小型工程的取费标准编制工程概算。资金筹措方式：自筹投资占40％，贷款占60％。二、编制依据依据水工设计工程量和设计图纸，机电和金属结构设计提供的设备清单，2007年第一季度永昌县主要材料价格水平和施工组织设计确定的主体工程施工方案进行编制。三、编制办法依据甘肃省水利厅、甘水规发〔1992〕15号文颁发的《甘肃省水利水电工程工程初步设计概算编制办法》进行。四、费用标准依据甘肃省水利厅、甘水规发〔1992〕15号文颁发的《甘肃省水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》和甘水规发〔1995〕19号文关于颁发我省水利水电工程《费用标准》补充规定的通知、甘水规发〔1998〕11号文关于颁发水利水电工程《费用标准》中有关条款修改调整意见的通知进行编制。五、采用定额166 建筑工程采用1996年颁发的《甘肃省水利水电建筑工程概算定额》；设备安装工程采用水利部1992年颁发的《水利水电设备安装工程预算定额》（中小型）及1999年颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》；不足部分参考市场价格。13.1.2基础单价一、人工工资肃南县处于十一类工资区，工资标准：土方工程82元／月，石方工程96元／月，砼工程和安装工程110元／月，高原补贴12元／月，在编制估算时年出勤天数按225天计，日定额工资中包括标准资，地区津贴，高原补贴、副食品价格补贴、施工津贴、夜班津贴、节假日加班津贴、职工福利基金，工会经费、劳动保护费、粮油调价补贴共11项组成。经计算各定额人工工资分别为：土方工程：16.45元／工日石方工程：17.59元／工日砼、安装工程：18.73元／工日二、材料预算单价工程所需主要材料单价根据2007年第一季度市场调节价计算，按下述方式供应。1、水泥：32.5水泥永昌水泥厂供应，供应方式均采用生产厂汽车直接运输至工地仓库。预算价为292.67元/t。2、钢筋、钢材由兰州直接运输至工地仓库，工地预算价分别为：钢筋3149.69元／t型钢3867.19元／t3、木材：由汽车从武威直接运至工地仓库，工地预算价分别为:园木1040.44元／m3板枋木1670.70元／m34、油料由肃南县皇城石油公司供应，其预算价为90#汽油5333.68元/t，0#柴油4839.6元/t。166 5、其它一般材料采用现行市场价加运至工地运杂费构成工地预算价，详见材料价格汇总表三、施工机械台班费按1996年省颁“概算定额”和1992年部颁“设备安装工程概算定额”中的施工机械台班费定额计算，其第一类费用乘以1.15的调整系数，第二类费用根据本工程工资标准的能源价格计算，详见施工机械台班费汇总表。四、砂石料单价工程所用砂石料采用施工现场购买方式供应，经调查其当地市场价格为：砂子35元/立米，石子30元/立米，块卵石32元/立米。五、施工用风、水、电单价1、风价：工程根据施工组织设计提供的空压机型号，经计算风价0.15元／m3。2、水价：根据施工组织设计提供的泵型及供水方式，经计算水价为0.30元/m3。3、电价：本工程按外购电占97%，自发电占3%计，经计算综合电价为0.65kwh。六、纯砼及砂浆单价砼配合比及砂浆依据（1996）省颁“概算定额”按砂石料单价和水泥价格计算各标号、各级配的砼及砂浆单价，详见砼材料单价计算表。七、间接费标准本工程属小型水电建设项目，其间接费计算如下：机械化施工的土方工程按直接费的10%计取，其它工程以人工工资为计算基数，土方工程24%，石方工程30%，砼工程70%，设备安装工程80%。166 13.1.3建筑工程概算编制及单价分析一、主体建筑工程依据水工设计提供的单项、单位、分部工程量和设计图纸及施工组织设计提供的施工方案，结合相对应的定额逐项分析计算人工费、材料费、机械费和其它费用，组成工程单价基本直接费；以基本直接费的4.5%计算其它直接费；基本直接费加其它直接费为直接费，以人工费为基数按间接费费率计算间接费；直接费加间接费之和的7%为计划利润；直接费加间接费加计划利润之和的3.22%为三税税金，上述各项费用之和为概算定额单价。二、机电设备安装工程水轮机、调速器、发电机、主变压器等主要机电设备，向生产厂家询价确定原价，其它辅助设备按2006年上半年市场价格确定原价。安装费按1992年部颁中小型《水利水电设备安装工程预算定额》及1999年部颁《水利水电设备安装工程概算定额》计算。安装费包括人工费、材料费、机械费等。安装定额单价构成除其它直接费为5.5％、间接费为80％外，其它均同建筑工程。三、金属结构设备及安装工程依据金属结构设备清单，按现行市场价格确定设备原价，安装费计算办法同机电设备。四、临时工程根据施工组织设计提供的临时房屋、临时交通，参照类似工程指标计算其费用，其它临时工程按建安工作量的4.5%计列。五、其它费用按甘水规发〔1992〕15号文颁发的“费用构成及计算标准”166 结合工程实际情况计算下列费用：1、建设管理费①建设单位开办费20.0万元。②建设单位经常费：施工期2年，每人每年费用11908元，定员8人，全部费用19.05万元。③项目管理费：按建安工作量的0.12％计，费用为1.41万元。④建设及施工场地征用费：经计算为12.44万元。⑤联合试运转费：按发电机单机容量1200kw计算，三台机费用为1.2万元。⑥建设监理费：施工期1.5年，监理人员3人，每人每年费用23816元，共计费用10.72万元。（2）生产及管理单位准备费①生产及管理单位提前进场费：根据电站管理人员15人，提前进场人员按13％计，筹建期限0.5年，共计费用1.16万元。②生产职工培训费：培训人数按定员人数的30％计，共计培训费4.5万元。③管理用具购置费：费用为1.5万元。④备品备件购置费：按全部设备费的0.7％计，费用为5.69万元。⑤工器具及生产家具购置费：按全部设备费的0.14％计，费用为1.139万元。（3）勘测设计费设计费按一至五部分工作量的2.5％计算，为51.15万元，勘测设计费按一至五部分工作量的1.0％计算，为20.46万元。166 （4）其它①定额编制管理费：按建安工作量的0.12％计，为0.16万元。②工程质量监督检测费：按建安工作量的0.2％计，为0.27万元。6、预备费基本预备费按第一～五部分投资合计的5％计列，价差预备费根据甘水规发〔1999〕56号文规定，此项费用不计。7、工程总投资本工程概算总投资2430.41万元，建设期贷款利息92.36万元，工程静态总投资2388.05万元，其中建筑工程1039.44万元，机电设备及安装工程802.16万元，金属结构设备及安装工程82.96万元，临时工程121.30万元，其它费用180.85万元，基本预备费111.34万元。资金筹措方式:60%贷款，40%由项目业主自筹投资解决。13.2概算附表1、总概算表13-12、建筑工程概算表13-23、机电设备及安装工程概算表13-34、金属结构设备及安装工程概算表13-45、临时工程概算表13-56、其它费用概算表13-67、主要材料预算价格汇总表13－78、其他材料预算价格汇总表13－89、施工机械台班费汇总表13-9166 10、砼材料单价计算表13-1011、主要工程单价汇总表13-1112、主体工程量汇总表13-1213、主体工程劳动工日、主要材料用量汇总表13－13166 14经济评价14.1概述月牙崖水电站位于永昌县南部的东大河干流上，为径流引水式电站，电站装机容量3600KW，多年平均发电量1571万kWh，装机年利用小时数为4364h。工程建设期2年，机组在第2年年底安装完毕，第3年年初投产发电。它的建成投入，将对项目区工农业生产发展起到很大的推动作用。按照国家计委和建设部颁发的《建设项目经济评价方法与参数》(第二版)、《小水电建设项目经济评价规程》（SL16—95）及国家现行财税制度为依据，并参考其它有关规程规范文件，根据目前电力市场情况，对月牙崖水电站工程进行财务评价、国民经济评价及综合评价。12.2财务评价12.2.1投资计划与资金筹措⑴固定资产投资根据概算成果，月牙崖水电站工程按2006年第1季度价格水平计算工程静态总投资为2338.05万元，分二年投入，2006年投入935.22万元，2007年投入1402.83万元。⑵资金筹措月牙崖水电站资金来源由两部分组成：资本金占总投资的40%，其余为国内银行贷款。资本金不还本付息，电站投产后，每年按6%付红利（即应付利润）。⑶建设期利息166 2007.5.19起国内银行长期贷款年利率7.2%，按复利计息，建设期利息计入固定资产价值，经计算，电站建设期利息为92.36万元。⑷　流动资金电站流动资金按每千瓦装机20元计算，计7.2万元，于投产年筹措，全部使用资本金。12.2.2基础数据本电站上网电量在考虑电网对电站发电量的吸收情况后,按有效电量计算。电站厂用电率取0.8％，有效电量系数取0.95。有效电量=0.95*1571=1492.45万kwh上网电量=1492.45*(1-0.8%)=1480.51万kwh按规定，财务基准收益率采用10％，本电站建设期2年，生产期采用20年，计算期22年，折算基准年为开工第一年年初。12.2.3总成本费用计算本水电站发电成本主要包括发电经营成本(修理费、职工工资及福利费、其他费用等)和折旧费、修理费等。参照甘肃省有关电站资料分析，本电站总定员编制为20人，职工人均年工资按11908元计算，职工福利费按工资总额的14%计取，其他费用采用18元/kW。修理费按固定资产价值的1%计。综合折旧率为3.5%。⑴年运行费职工工资：20人*11908元/年=23.82万元职工福利：23.82*14％=3.33万元修理费：2338.05*1％=23.38万元166 其他费用：18元*3600kw=6.48万元合计：57.01万元⑵基本折旧费固定资产投资基本折旧费为(2338.05+92.36)*3.5%＝85.06万元⑶利息支出建设期和运行期各年利息支出见还本付息表14-3。总成本费用即为电站发电成本，还清借款后每年总成本为142.07万元，其中年运行费57.01万元，基本折旧费85.06万元。12.2.4发电效益计算⑴上网电价与发电收入本电站作为电网内实行独立核算的发电项目进行财务评价。本项目经营期上网电价为0.227元/kW·h（含增值税）。发电收入=上网电量*上网电价=1480.51*0.227=336.08万元⑵税金电力销售税金包括增值税和销售税金附加。a、增值税根据水利部财地（1994）46号文，县以下小型发电单位生产的电力依照6%征收率计算缴纳增值税。增值税为价外税，此处仅作为计算销售税金附加的基础。b、销售税金附加销售税金附加包括城市维护建设税和教育费附加，以增值税为基础征收，按规定税率分别为5%和3%。⑶利润166 发电利润=发电收入-总成本费用-销售税金附加企业利润按国家规定作相应调整后，依法征收所得税，税率33%。根据国发[2000]33号文《国务院关于实施西部大开发若干政策措施的通知》，对在西部地区新办交通、电力、水利、邮政、广播电视等企业，企业所得税实行两年免征、三年减半征收。又根据永昌县委发[2001]50号文关于实施《金昌市招商引资优惠政策》的通知，对新办交通、能源、通讯等基础设施建设项目，企业所得税实行三年免征、五年减半征收。税后利润=发电利润-应缴所得税税后利润提取10%的法定盈余公积金和公益金后，剩余部分为可分配利润；再扣除分配给投资者的应付利润，即为未分配利润。12.2.5清偿能力分析(1)借款期限与上网电价本工程总投资的60％从银行借款，批准上网电价为0.227元/(kwh)，可在电站投入运行后15年内还清本息，考虑建设期2年，初步确定借款期限为17年。(2)还款资金电站还款资金主要包括未分配利润和折旧费，企业未分配利润全部还贷，折旧费按95％用于还贷。(3)资金来源及运用计算表明，整个计算期内累计盈余资金达1640万元。(4)资产负债分析166 计算结果表明，本工程仅在建设期间的负债率较高，达62％，但随着机组投产发电，资产负债率很快下降，包括建设期，第16年资产负债率只有8％，以后资产负债率为0，说明本工程财务风险较低，偿还债务能力较强。12.2.6盈利能力分析经计算，本电站盈利能力强，具体指标为：投资利润率：4.8％投资利税率：6.1％资本金利润率：13.6％全部投资财务内部收益率(税后)：13.4％全部投资财务净现值(税前)：447.31万元全部投资财务净现值(税后)：282.25万元静态投资回收期(所得税前)：9.1年静态投资回收期(所得税后)：11.6年12.2.7财务评价指标月牙崖水电站财务评价指标汇总如下：⑴总投资：2437.61万元其中：固定资产投资：2338.05万元建设期利息：92.36万元流动资金：7.2万元⑵经营期上网电价(含税)：0.227元/kwh⑶发电销售收入总额：6722万元⑷总成本费用总额：3744万元⑸销售税附加总额：436万元⑹发电利润总额：2542万元⑺盈利能力指标166 投资利润率：4.8％投资利税率：6.1％资本金利润率：13.6％全部投资财务内部收益率(税后)：13.4％全部投资财务净现值(税前)：447.31万元全部投资财务净现值(税后)：282.25万元静态投资回收期(所得税前)：9.1年静态投资回收期(所得税后)：11.6年⑻清偿能力分析借款偿还期(含建设期二年)：17年资产负债率(最大值)：62％⑼单位指标(静态)单位千瓦投资：6495元/kw单位电能投资：1.488元/kwh单位电量发电成本：0.0904元/kwh单位电量经营成本：0.036元／kwh12.3国民经济评价12.3.1基本数据及依据⑴工程投资本工程投资概算是按现行市场价格计算的，目前主要材料、设备及人工工资等均接近国家计委颁布的影子价格，为简化计算，本项目国民经济评价采用的固定资产投资与财务评价的投资相同，为2338.05万元(静态总投资)。⑵经营成本166 本项目国民经济评价的经营成本采用财务评价的经营成本，月牙崖水电站经营期年平均经营成本为57万元。⑶工程效益按影子电价计算本项目效益。影子电价为0.30元/kW·h，计算得月牙崖水电站售电经济年收入为441.15万元。⑷社会折现率社会折现率采用Is=12%。12.3.2国民经济评价指标计算经计算，本电站国民经济评价指标均满足评价规程，具体如下：⑴经济内部收益率20.2％，大于折现率12％⑵经济净现值1138.8万元(Is=12%)，大于0⑶经济效益费用比1.494，大于112.4综合评价12.4.1财务评价月牙崖水电站总装机容量为3600kW，多年平均总发电量为1571万kWh。电站工程静态总投资为2338.05万元，相应单位千瓦投资为6495元/kW，单位电能投资为1.488元/kWh，单位电量发电成本0.0904元/kW·h，单位电量经营成本为0.036元/kWh。月牙崖水电站经营期上网电价为0.227元/kWh，包括建设期贷款偿还期17年。全部投资财务内部收益率为13.4%，财务净现值为282.25万元，大于零；投资回收期从建设期初算起为17年；投资利润率和投资利税率分别为4.8%及6.1%。综上分析说明，本项目在财务上是可行的。166 12.4.2国民经济评价按影子电价0.30元/kWh计算，本水电站国民经济内部收益率为20.2%，高于社会折现率12%；经济净现值为1138.8万元，大于零；经济效益费用比为1.494，大于1。综上分析说明，本项目在经济上是合理可行的。12.4.3综合评价月牙崖水电站为引水式小型水电站，财务评价指标及国民经济评价指标较优，并具有较强的抗风险能力，项目经济评价可行。月牙崖水电站是永昌县实现电气化县的重要电源点，项目建成后，每年可向永昌县及肃南皇城提供1571万kWh的电量，将极大缓解项目区供用电矛盾，保证井灌用电和地方工农业与乡镇企业用电要求。本项目的建设将促进地方基础设施建设和第三产业的发展，增加社会就业机会，提高人民生产生活水平，促进该地区社会经济发展。综上所述，本项目在财务上是可行的，经济上是合理的，社会效益和经济效益显著，建议尽快开工建设。166'