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北屏水电站防洪评价报告(送审稿最终)doc

时间:2019-07-27 20:35来源:未知 作者:admin 点击:
1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。 1 概 述 1.1 项目背景 1.1.1工程地理位置 北屏水电站工程位于重庆市最北端的城口县境内,在任河支流畔河上。为畔河流域梯级开发的骨干工程,为第三级电站,

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  1 概 述 1.1 项目背景 1.1.1工程地理位置 北屏水电站工程位于重庆市最北端的城口县境内,在任河支流畔河上。为畔河流域梯级开发的骨干工程,为第三级电站,是《重庆市城口县畔河流域梯级开发规划报告》推荐的近期工程。坝址位于城口县北屏乡小竹溪沟口,下距城口县城10.8km,工程对外交通方便,km,有县际公路通过。 北屏水电站坝址以上集水面积.6km2,岸有压引水隧洞m引至右岸厂房发电。水库具有调节性能装机容量MW。 城口县是国家重点扶持的贫困县,行政上隶属重庆直辖市。城口县位于重庆市最北端,地处四川盆地东北边缘,大巴山腹地。东邻陕西省镇平县、平利县,西接四川省万源市、宣汉县,南连重庆市开县、巫溪县,北靠陕西省紫阳县、岚皋县,县境东西长96km,南北宽66km,幅员面积3286 km2。全县辖7区1镇、41个乡(镇),2002年末,全县总人口22.66万人,全县国内生产总值5.4亿元。近年全县已实现乡乡通公路,其中出境公路城万线(城口—万源)、城开线(城口—开县)已建成山区重丘二级的水泥路和柏油路,走城开线可直接进入长江黄金水道。 重庆市城口县北屏水电站北屏电站开发任务以 1.1.3工程前期工作开展情况 畔河流域梯级开发规划报告由中南院于2002年10月完成,流域从上游到下游规划有松柏、土桥子和北屏三个梯级。总装机容量为33.26MW,其中松柏为1.26MW、土桥子为7MW、北屏为25MW,多年平均发电量11303万kw.h。城口县人民政府于200年月以[2002]41号文批复该规划报告 m)+土桥子水库(1086m)+北屏水库(950m)。” 2003年4月,华东勘测设计院受重庆市城口县水电局委托,编制本工程可行性研究报告。重庆市发展和改革委员会于200年月以[2006]390号文该报告…电站正常蓄水位950m,总库容1875万m3,调节库容1082万m3,装机2.5万kw, 为混凝土拱坝,为引水式地面厂房。……” 受业主委托,我院于2007年5月全面开展初设阶段野外勘测工作,经与业主方人员在坝型比选方面多次交换意见及论证比选,于2008年2月完成了《重庆市城口县北屏水电站工程初步设计报告》, 初步设计仍推荐北屏电站重庆市北屏电站(1997.8.29) (3)《中华人民共和国河道管理条例》(1988.6.3) (4)《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》(水政[1992]7号) (5)《重庆市河道管理条例》(2002.6.29) (6)《重庆市河道管理范围内建设项目管理办法》(渝府发〔2003〕23号) 1.2.2 技术标准及规程规范 (1)《中华人民共和国防洪标准》(GB50201-94) (2)《堤防工程设计规范》(GB50286-98) (3)《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》城口县城口县城口县北屏电站城口县北屏电站城口县北屏电站城口县城口县北屏电站城口县电站城口县北屏电站[2002]41号文[2006]390号文北屏北屏北屏电站范围为上起,下至km km +坝址~汇合口8.7km),2、厂址河段1.702km,论证河段长度km。 北屏北屏北屏北屏北屏北屏分析工程方案对河势行洪及的影响北屏 2 基本情况 2.1 建设项目概况 北屏水电站坝址位于水库正常蓄水位m,相应库容万m3,总库容万m3 ,调节库容m3。本电站为电站,电站最水头m,电站装机容量MW,保证出力MW,年利用小时h,年电量万kW·h双曲拱坝,坝顶高程m,最大坝高m,坝顶弧长228.21m坝顶宽m。沿岸有压引水隧洞m至岸布置内装2台MW水轮发电机组,水轮机型号:工程计划工期,工程静态投资万元,/kW,单位电度投资4.296元/kW.h。 2.1.1 工程选址、选型及总体布置方案 2.1.1.1坝轴线、坝轴线比较与选择 原可研阶段选定的上坝址位于城口县北屏乡小竹溪沟口下游一带河谷,建坝河段长约300m。在坝轴线m左岸发育有小竹溪,下游约200m左岸均发育有1条小冲沟;右岸坝线小冲沟;小竹溪冲沟切割较深,沟源较长,常年有流水。从坝址地形地质条件及建筑物布置分析,坝址仅适宜布置一条坝轴线,坝线选择具有唯一性。因此初设阶段将原可研选定的上勘探线位置作为初拟坝轴线位置。在此初拟坝轴线基础上作适当调整即作为选定坝轴线°W,坝线°W,河段稍起伏,下游有深约2.5m的冲刷跌坎。河谷狭窄,两岸坡地形陡峻,两坝肩地形基本对称。左岸山体雄厚,坡面较平顺,地形坡角一般30°~50°。右岸为凸出山脊,山体较单薄;980m高程以下地形坡角一般40°~80°,以上山鞍为缓坡。为斜向谷,河谷剖面形态为左稍缓、右较陡的不对称“V”型。枯水期水面高程883~885m,河床底宽40~50m;正常蓄水位(950m高程)时河谷约110m,河谷宽高比为1.7(Ⅰ—Ⅰ’)。 从地形上看,坝址处呈喇叭形,河谷宽高比为1.7,适合于布置拱坝,由于坝址上游右侧有一堆积体,如果坝轴线上移将增大坝的开挖及处理工程量,不经济;再者由于坝址喇叭形左岸扩散较大,如坝轴线上移将增大坝轴线长度,将增大坝的开挖及填筑工程量不经济;坝址右岸下游侧山体较为单薄,坝轴线下移对拱坝的坝肩稳定不利。经综合考虑初设选定拱坝轴线为Ⅳ-Ⅳ′勘探线,拱弦线位于Ⅰ—Ⅰ’坝线、厂址选择 在可行性研究设计阶段,结合坝址比较、引水线路方案比较,并结合厂址地形、地质条件、厂区布置及动能经济指标等方面作过综合比较,电站厂址选定于任河下游右岸柳树坝处。 初设阶段经再次踏勘现场,经地形、地质条件及各方面技术经济综合比较,确定仍采用可行性研究设计阶段选定厂址(任河下游右岸河畔柳树坝河口右岸处)。该厂址地形较平坦、开阔、引水线路较短;且附近无更好的厂址位置。因此,初设阶段设计推荐厂址位置为柳树坝处。 2.1.1.2坝型选择 可研阶段进行了砼拱坝及砼重力坝两种坝型的比选。根据地勘资料分析及现场踏勘,认为该坝址具有建砼面板堆石坝、砼拱坝及砼重力坝的条件,因此,初设阶段初拟砼面板堆石坝、砼拱坝及砼重力坝三种坝型进行比选。经多方面分析论证,重力坝明显差于砼拱坝和面板堆石坝,因此着重比较砼拱坝和面板堆石坝,比较汇总于下表。 坝型综合比较表 表2.1-1 坝型 混凝土拱坝 面板堆石坝 地形地质条件 适宜修建,地形条件有利 不适宜修建,溢洪道地形条件不利 典型剖面图 图5.2-1 图5.2-2 工程占地 占地少,赔偿小 占地多,赔偿大 泄洪消能 简 单 困 难 工程布置 布置集中,便于管理 布置集中,便于管理 导流方式 枯期土石围堰,导流隧洞导流;汛期由坝体挡水,导流隧洞和坝体设置导流底孔联合泄洪度汛 枯期土石围堰,导流隧洞导流;汛期由坝体临时断面挡水,导流隧洞泄洪度汛。 对地基的要求 基础要求严格 趾板基础要求严格 天然建筑材料 储量、质量均满足设计要求 储量、质量均满足设计要求 环境影响 小 大 工程静投资 (万元) 31364.02 31906.87 主体工程施工期 较面板堆石坝少2个月 较拱坝多2个月 结 论 推荐坝型 比较坝型 由上表可以看出:北屏乡小竹溪沟口坝址具备建堆石坝、拱坝的基本地形地质条件,相对来说地形条件在满足坝肩稳定的情况下更有利于混凝土拱坝布置。虽然两岸坝肩构造复杂,地质条件相对较差,抗滑部分显得单薄,但通过工程措施处理后可以改善,并能够满足拱坝对坝肩坝基的严格要求。拱坝布置泄水建筑物相对灵活,冲刷范围小,易于维护和检修。而混凝土面板堆石坝开挖量大、填筑量大,弃渣多;枢纽下泄流量大,泄洪建筑物布置较拱坝协调性差,冲刷破坏范围大;汛期由坝体临时断面挡水,导流隧洞泄洪度汛,导流建筑物工程投资大。并且溢洪道开挖影响面板坝体填筑,长高边坡开挖及处理困难,风险性大,施工道路因地形狭窄陡峭而布置困难,不可预见因素多,加上面板坝作为柔性坝抗洪水能力较拱坝低。因此,拱坝方案较面板堆石坝优越。 综上分析比较,两种坝型都是可行的,各有所长,亦各有不足之处,综合考虑后,混凝土拱坝的优点相对较为突出,造价较低、泄流条件相对较好、环境影响相对较小、坝体度汛相对简单。因此,初设阶段推荐混凝土拱坝方案。 2.2 河道基本情况 2.2.1 河道概况 龙潭河地处四川盆地东北部边缘,重庆市最北端的城口县境内,位于城口县城北部,东经108o37′~108o54′,北纬31o55′~32o07′之间。是任河中游右岸的一级支流。河口以上流域面积326.4km2,于河口以上3.5km处分为北东两支:北支称东河,发源于城口县箭竹乡的神田,干流全长18.3km,控制流域面积126.3km2;东支称畔河,发源于城口县北屏乡的光头山,由东向西流经北屏乡全境,干流全长27.4km,控制流域面积191.6km2。两支于双岔河相汇后始称龙潭河,于龙田乡中坝村附近注入任河。 北屏电站工程为引水式电站,坝址位于畔河下游左岸支沟小竹溪汇入口下游约200m处,控制流域面积176.0km2,占畔河流域面积的91.9%,22.8km,河道平均坡降为28.2‰。厂址位于龙潭河汇入口上游1km左右的任河干流上。 畔河流域呈东西向分布,中上游支流发育,呈扇形状,左岸主要支流有跳鱼潭、任家河等,右岸的空河、大河支流相对较大,杜家河为上游干流河段。整个流域地势呈东高西低分布,流域内群山环抱、河谷深切、滩多流急,河床一般宽30~50m,最狭窄的地段仅10m左右,河道断面多呈“V”型。海拔在789.0~2524.0m之间。东边有海拔为2434.0m的光头山,北靠大巴山脊梁(海拔2323.0~2524.0m)与陕西省岚皋县接壤,西面与北支东河相接,南倚栗子坪(海拔2431.2m)、牛心子(海拔2464.3m)与任河干流相接。 2.2.2气象、 水文、泥沙特征 2.2.2.1气象特征 畔河流域地处大巴山暴雨区偏北处,受东南和西南季风的影响,属北亚热带湿润季风气候区,气候温和,雨量充沛,日照充足,四季分明。冬季在极地大陆干冷气团控制下,形成冬干天气;春末夏初温暖湿润的海洋气团北移带来大量降水;盛夏副热带高压西伸北进,形成连晴高温少雨的伏旱天气,但若遇降水,也常会形成大洪水。 流域内坝址以上设有榆坪雨量站,多年平均降水量1167.0mm。据城口县气象站观测资料统计,多年平均气温13.8℃,极端最高气温39.3℃,极端最低气温-13.2℃;多年平均无霜期234d;多年平均日照时数1534h;多年平均降水量1238.0mm,最大月降水量566.2mm,最小月降水量0.6mm;多年平均蒸发量888.0mm;多年平均相对湿度78%,最小为5%;最多风向为NW,最大风速19m/s。 2.2.2.2水文、泥沙 大竹河站径流主要由降水形成。1959~2003年径流资料分析,多年平均流量67.2m3/s,径流年内分配不均匀,主要集中在4~10月,占年径流总量的86.9%,以7月、9月最为集中,占年径流总量的33.6%。枯水期11月~次年3月占年径流总量的13.1%。最丰水年为1983年,年平均流量158m3/s;最枯水年为1962年,年平均流量25.2m3/s;最大年径流量是最小年径流量的6.27倍。 设计流域无泥沙实测资料,841t/km2。计算出坝址多年平均悬移质年输沙量为万t推移质输沙量按悬移质输沙量的%计算为万t。 2001年编制的1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306~2001图A1)和《中国地震动反应谱特征周期区划图》(1:400万),0.05g,相应地震基本烈度为Ⅵ度,反应谱特征周期为0.35s。 2.3.2 水库区工程地质条件 水库区库岸地形坡度较陡,正常蓄水位(高程950m)以上自然边坡坡度为30~45°。正常蓄水位(高程950m)以上多为岩质边坡,由沉凝灰岩和凝灰质砂岩组成,第四系覆盖层厚度较薄,植被较茂密,地表全风化层较薄,岩石多呈强~弱风化,末发现大的顺坡向缓倾角软弱结构面,岸坡整体稳定。在局部地形坡度较缓处,第四系覆盖层较厚,多为壤土夹碎石,结构松散,稳定性较差,雨季易产生小型滑坡和泥石流。正常蓄水位(高程950m)以下,大部分边坡地形坡度较缓,第四系覆盖层厚度较厚,植被一般,未发现大的顺坡向缓倾角软弱结构面,边坡整体稳定性较好;局部边坡地形坡度较陡,特别是左岸由于沿江公路的开挖修筑,边坡底脚临空,边坡稳定性受到不同程度削弱,边坡稳定性较差,雨季沿公路边坡常发生小型滑坡和崩塌,目前已发现有多处不稳定体。水库蓄水后,局部边坡有可能产生小范围失稳。 水库库岸全长约6.0km,两岸山体高陡雄厚,山脊高程1544~2233m,地下水在边坡上的出露点高程高于980m,地形分水岭和地下水分水岭均高于正常蓄水位(高程950 m)。无通向库外的大断层,故水库蓄水后无库水向邻谷渗漏之忧。但上坝址右坝肩至溢洪道之间山脊较单薄,水库蓄水后库水易产生向下游库外渗漏,需进行防渗处理。 2.3.3 坝址工程地质条件 坝址区:坝址区岩性为沉凝灰质岩夹凝灰质砂岩,致密、坚硬。坝基无区域性大断层通过,小规模断层分布少、顺层挤压破碎带、节理裂隙等较发育,走向多以NNW向延伸,中陡倾角为主,浅部切割破碎,多张开0.1~1.5cm,呈弱卸荷,局部陡崖顶张开2~3cm,后期泥质充填,呈强卸荷。两岸地下水位埋深较深,地下水主要为孔隙性潜水和基岩裂隙性潜水。坝基无大的倾向上游或下游的缓倾角结构面分布,未与其它结构面相互组合形成不利的组合体,坝基稳定性较好。 引水系统:引水隧洞进水口边坡地形坡度陡,覆盖层薄,岩石致密坚硬,风化较浅,构造不发育,未发现大的顺坡向缓倾角结构面分布,岩体较完整,边坡稳定。引水隧洞沿线山体雄厚,地质构造较复杂,通过多条大断裂带,大部份洞段成洞条件较好,围岩稳定,多属Ⅱ-Ⅲ类围岩。区域性断层(F1)和一些中小断层通过洞段成洞条件差,围岩稳定性差,属Ⅳ-Ⅴ类围岩,应注意较大涌水对施工的影响。厂基断层不发育,岩体较完整,地质条件较优。 2.3.4 厂区工程地质条件 厂房位于任河右岸柳树坝村公路边低缓的山坡上、城口~巴山公路从厂区通过,地面高程724-730m,地势较开阔平缓,山坡坡度10~20o,厂房后山坡地形低缓。覆盖层厚度一般4~5m,基岩为炭质板岩。地表岩石多呈强风化、局部呈全风化。厂房部位无断层通过,节理裂隙较发育,延伸短~较短,岩体较完整。地下水位埋藏浅约为2.1~3.0m (9.0~728.62m)L/min。厂房建基面为716m高程。 厂房后边坡上部为坡积松散层,厚度3-5m,与基岩接触面坡度15-25o,厂房开挖后,开成面临空,覆盖层稳定性较差。建议采取挡墙支护,挡墙基础深入基岩一定深度。 2.4 现有水利工程及其它设施情况 拟建的北屏电站工程坝址位于畔河下游河段,库区内只有原箭岭乡(现已撤乡并到龙田乡)集中居民点,坝址~汇合口河段内仅在汇合口有龙田乡所在地,河段范围内现有涉河工程城口县电站规划的级电站中,电站已于其余电站尚未开工建设。电站水库设计正常蓄水位m,相应库容万m3,调节,电站设计水头m, 设计引流量为m3/s,装机容量,多年平均发电量万kw.h 2.4.2 其它设施情况 1、库区有3座索桥:原箭岭乡集中居民点处有过河索桥1座等,桥面高程分别为894.8m、909.8m、935.45m,在正常水位以下,根据情况进行复建或赔偿。 2、据调查和了解,在下游减水河段龙潭河汇合口处有小河口水电站,取水口位于汇合口以上3km的龙潭河上,其装机2х125kw,水头13m,引用流量2.74 m3/s, 装机利用小时数约2800h,业主为城口县蓬源发电公司,电站基本在汛期运行,河段减水对其影响不大。 2.5 水利发电规划及实施安排 1、发电规划 畔河流域梯级开发规划报告由中南院于2002年10月完成,流域从上游到下游规划有松柏、土桥子和北屏三个梯级。根据北屏正常蓄水位的不同,整个梯级比较了两个方案。 方案一:松柏(经比较确定)+土桥子(1086m,左岸厂房隧洞,装机6MW)+北屏(970m,装机30MW); 方案二:松柏(经比较确定)+土桥子(1086m,右岸厂房隧洞,装机7MW)。 +北屏(950m,装机25MW) 方案一北屏电站正常蓄水位为970m,总装机容量3.0万KW(2 X1.5万KW),工程采用有压引水式布置方式,枢纽由拦河坝、泄水建筑物、引水隧洞、调压井、压力钢管和发电厂房等建筑物组成。 方案二北屏电站正常蓄水位950.0m时,电站总装机容量2.5万KW( 2 x1.25万 KW),工程采用有压引水式布置方式,枢纽由拦河坝、泄水建筑物、引水隧洞、调压井、压力钢管和发电厂房等建筑物组成。拦河坝为混凝土拱坝,坝顶高程955.0m。 规划阶段认为两方案无特别明显的优劣,正常蓄水位在950~970m间选择都可以接受,但从各梯级衔接、工程投资及单位投资指标看,选择950m 方案作为推荐方案。规划推荐北屏电站为近期工程。 2、县城口县城口县县200m的陡岸,下止于城北农特产加工区的王家河坝,其间左、右岸分八段沿河岸边滩顺河势流向布置防洪河堤工程,调整后堤线m。 第一段堤防位于任河左岸棉沙工贸区,起于竹园坝冲沟上游约200m处的陡岸,至农机厂进口处高程740.00m,堤线m;第二段堤防位于任河右岸新水厂区,上起于高家沟陡岸740.00m高程处,至任河三桥右桥头下游处,堤线m;第三段堤防位于城南经济区,上起于任河左岸边居民楼基足,向下游布置至太和街与城万公路衔接处,堤线m;第四段堤防上起于太和街与城万公路衔接处,布置至野生果品公司厂房、仓库,堤线m;第五段堤防位于主城区任河右岸,上起于南门大桥右桥头基足处,布置至畜牧局城岚公路外侧房屋保坎处,线m;六段堤防上起于任河二桥右桥头上游冲沟口处,向下游经三塘坝变电站房建保坎外侧、布置至锰铁厂大门外城岚公路临河保坎,堤线m;第七段堤防位于任河左岸的体育场区,上起于铁索桥左桥头与天然矶头挖除线连接,向下游布置至任河二桥左桥头与天然凸岸挖除线连接,含挖除线m; 第八段堤防位于任河左岸城北农特产加工区,上起于任家院子河边陡岸处,向下游布置至王家河坝,堤线m。堤防终点锰铁厂距拟建北屏电站厂址约1100m。 河堤工程平面布置图见附图2-1。 3 涉河建设方案 3.1 工程总体布置方案 本工程由大坝枢纽、引水建筑物和厂区建筑物组成。北屏水电站枢纽工程总平面布置图见附图3-1。 大坝枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物和消能建筑物组成。挡水建筑物为混凝土双曲拱坝,km2 km2 km2 191.6 177.4 1219 2.利用水文系列年限 年 亿m3 3/s m3/s m3/s m3/s 4.97 940 1430 612 5.洪量 设计洪水洪量(d) 校核洪水洪量(d) 万m3 万m3 3890 5370 6.泥沙 多年平均悬移质年输沙量 多年平均含沙量 多年平均推移质年输沙量 万t m3 万t 1.水库水位 校核洪水位 设计洪水位 正常蓄水位 死水位 m m m m 952.43 950.05 950.0 927.0 2.回水长度 km 5.1 3.水库容积 总库容(校核洪水位以下库容) 正常蓄水位以下库容 调节库容(正常蓄水位至死水位) 死库容 万m3 万m3 万m3 万m3 1910 1640 1110 530 4. 库容系数 % 6.3 5.调节特性 不完全年调节 6. 水量利用系数 % 90.05 三、下泄流量及相应下游水位 1.设计洪水位时最大泄量 相应下游水位 2.校核洪水位时最大泄量 相应下游水位 m3/s m m3/s m 924 887.21 1360 888.56 四、工程效益指标 1.发电效益 装机容量 保证出力 多年平均发电量 年利用小时数 MW MW 万kW·h h 25 2.85 7300.9 2920 五、淹没损失 1.淹没土地 亩 984.24 2. 淹没铁路或公路长度和改线.永久占地 亩 181.54 六、主要建筑物及设备 1.挡水建筑物 型式 地基岩性 地震基本烈度/设防烈度 坝顶高程 坝顶宽度 最大坝高 坝顶长度 度 m m m m Ⅵ 954 4 84 228.2 砼双曲薄拱坝 凝灰岩夹凝灰质砂岩 坝顶中心线. 泄水建筑物 型式 堰顶高程 溢流孔口数量 最大下泄流量 消能方式 闸门型式、尺寸、数量 启闭机型式、容量、数量 m 孔 m3/s 扇 台 942 3 1360 3 3 表孔泄流 跌流消能 弧形(7×8m) QHLY-2×630-6.0 3.引水建筑物 设计引用流量 进水口型式 地基岩性 底槛高程 闸门型式、尺寸及数量 启闭机型式、容量、数量 引水道型式 地基特性 长度 断面尺寸 衬砌型式 设计水头 调压井型式 主要尺寸 压力管道型式 条数 压力管道长度 内径 m3/s m 扇 台 km m m m 条 m m 14.2 920 1 1 4.83 3.2~3.8 76 1 496.2 2.2 岸塔式 砂泥岩互层 平面门3.2×3.2m 固定卷扬式,QPQ-2×500kN 压力隧洞 凝灰质砂岩、沉凝灰岩、炭质粉砂质页岩夹粉砂岩及薄层石煤、泥质灰质白云岩、灰岩、炭质粉砂质页岩夹薄层灰岩 马蹄形洞径 砼锚喷及全段钢筋砼衬砌 圆筒阻抗式 竖井直径6m,阻抗孔直径2.2m 明管 4.厂房 型式 地基岩征 主厂房尺寸(长×宽×高) 水轮机安装高程 m m 720.7 引水式地面厂房 炭质泥岩 32.62×13.1×20.55m 5. 开关站 型式 地基特性 面积(长×宽)/层数 m×m/层数 户外式 薄层状灰岩 110kV(44m×25.5m)/1 6. 主要机电设备 水轮机台数 型号 额定出力 额定转速 吸出高度 最大工作水头 最小工作水头 额定水头 额定流量 发电机台数 型号 单机容量 发电厂功率因数 额定电压 主变压器、进水阀和厂房内起重机等其它主要设备、数量及规格 台 kW r/min m m m m m3/s 台 kW kV 台 台 2 13021 600 -1.5 231.0 197.5 210 6.797 2 12500 0.8 6300 1 1 HLA542-LJ-145 SF12.5-10/3250 主变SF9-31500/110kV 起重机QD-50/10t,LK-11.5m 7. 输电线 电压 回路数 输电目的地 输电距离 kV 回路 km 110 1 5 茅坪变电站 七、施工 1.主体工程数量 明挖土石方 洞挖石方 填筑土石方 混凝土和钢筋混凝土 帷幕灌浆 固结灌浆 砌石 万m3 万m3 万m3 万m3 m M 万m3 68.88 9.53 14.31 19.53 2957 22574 4.66 2.主要建筑材料 木材 水泥 钢筋 炸药 汽油 m3 t t t t 1155 60123 2643 275 89 柴油 碎石 砂 块石 t 万m3 万m3 万m3 1035 34.43 14.35 5.03 3. 施工临时房屋 m2 4900 4.施工动力及来源 供电 其他动力设备 台 台 台 台 2 2 1 1 400kVA 600kVA 1000kVA 2000kVA 5.场内交通 公路距离 km 8.34 6.施工导流 方式 型式 规模 级 Ⅴ 一次围断,隧洞导流 土石围堰 7.施工临时占地 亩 116.32 8.施工期限 准备工程 主体施工工期 总工期 月 月 月 9 28 31 八、经济指标 1.静态总投资 万元 31364.02 2.总投资 建筑工程 机电设备及安装工程 金属结构设备及安装工程 临时工程 水库淹没处理补偿费 环境保护费用 水土保持费用 独立费用 基本预备费 建筑期还贷利息 场地征用费 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 33520.53 14416.11 2988.64 1672.33 2541.73 4050.91 202.43 309.28 3375.20 1249.70 2156.51 557.68 3. 综合利用经济指标 水库单位库容投资 水电站单位千瓦投资 单位电度投资 经济内部收益率 财务内部收益率 上网电价 贷款偿还年限 多年平均发电量 元/ m3 元/kW 元/kW·h % % 元/kW·h 年 万kW·h 16.42 12545.61 4.296 8.67 6.03 0.398 20 7300.9 3.2涉河建筑物的设计方案 选定的枢纽布置由大坝枢纽、引水建筑物和厂区建筑物组成。 北屏水电站工程枢纽总布置图见附图3-1,北屏电站拱坝枢纽平面布置图见附图3-2,北屏电站双曲拱坝下游展示图见附图3-3。 1、大坝枢纽布置 大坝枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物和消能建筑物组成。 挡水建筑物为混凝土双曲拱坝,最低建基面高程m,坝顶高程m,最大坝高m。拱冠梁上下游坝面采用两条抛物线.,坝顶宽m。坝顶弧长228.21m,最大半中心角,底部最小中心角。L=7m的锚筋锚固。水垫塘末端设壅高水位的二道坝,二道坝坝顶高程888.00m,顶宽2m,其上、下游坡比均为1:0.7,二道坝采用C25砼浇筑。二道坝后设长20m的C20砼护坦,并设齿墙。水垫塘底板和边墙下均设纵横向排水,并汇集到二道坝的排水廓道中,最后在岸坡上设抽水泵站把水抽出。 2、引水建筑物 引水建筑物由进水口、引水隧洞、调压井和压力管道组成。 隧洞进水口位于坝线m左岸坡,地形为一切割较浅的小冲沟。下部结构:包括进水口流道、拦污栅,进水口由进水塔、渐变段组成。上部结构:闸门检修平台,其上设启闭机排架,通过长24m,宽3.5m的交通栈桥与岸边上坝公路相接。拦污栅启闭机工作桥和检修闸门启闭机工作桥,均采用整体框架结构。 引水隧洞为压力隧洞,设计引用流量为14.2m3/s,洞线(W,隧洞全长(至隧洞出口)4.83km,纵向按0.5%坡度布置,至调压井中心高程为897.30m。调压井后压力钢管为一斜管,斜管长59.11m,纵坡13.1%。斜管后至隧洞出口为一平洞段,平洞段长10m,隧洞出口底高程为890.60m。 调压井位于厂房后山坡五甲寨,地面高程980.00m,调压井采用阻抗式,其底部隧洞中心线m~975.00m开挖直径为D=7.6m,衬厚0.7m,采用C20钢筋混凝土支护。调压井井口平台高程975.00m。 大坝枢纽、引水建筑物涉河建筑物控制坐标详见表3.2-1。 北屏水电站大坝枢涉河建筑物控制坐标表 表3.2-1 坐标点 X Y L1 3539259.9465 35565668.6364 L2 3539452.9478 35565720.3843 L3 3539352.4992 35565642.3348 L4 3539391.7475 35565653.9326 L5 3539338.8160 35565754.1164 3、厂区建筑物 厂区建筑物主要有:主厂房(主机间和安装间)、副厂房、升压站、尾水建筑物、改建公路、防洪墙、生产办公及生活区、进厂交通等。 北屏水电站厂址区位于任河右岸河畔柳树坝的平台阶地处,该厂址区地势平坦、开阔。顺公路平台宽10~30m,地面高程725~726m(高出河床6.7~7.7m),有利于建筑物布置。根据地形地质条件,建筑物布置顺畅的要求,拟定厂房轴线( W。从任河右岸柳树坝厂区上游至下游依次布置生活区及生产办公、主厂房(安装间、主机间)、升压站,副厂房布置在主厂房内侧(靠山一侧),厂区外临河侧依次布置改建公路(城口~巴山主公路)、防洪墙、尾水渠。改建公路穿过尾水渠,防洪墙及改建公路总长约257.60m。 主厂房、副厂房、升压站平行任河布置于任河右岸,尾水建筑物垂直主厂房布置。厂内安装两台HLA542-LJ-145型水轮机,两台SF12.5-10/3250型发电机,单机容量12.5MW,水轮机安装高程720.70m,主厂房净空平面尺寸:长32.62m,宽13.10m;副厂房置于主厂房内侧,长32.62m,宽7.52m,楼面高程为730.00m;升压站(包括主变场)位于主厂房下游侧,平行主厂房顺河布置,长44.00m,宽25.30m,为开敞式结构,其地面高程为729.80m,改建公路从厂区外侧穿过,厂区与改建公路有一宽4.0m的绿化带隔开。其中有长11.30m改建公路穿过尾水渠,尾水建筑物垂直于厂房布置,正向出水,通过弧线m。 厂房布置见北屏水电站厂区总平面布置图附图3-4及厂房横剖面图附图3-5。 厂房外侧从722m垂直升至729.8m,水平推进13.5m,地面以上建筑物高13.4m即垂直升至743.2m,主副厂房总宽度18.8m,见厂房横剖面图附图3-5及厂房大断面图附图5-10。 厂房涉河建筑控制坐标见下表。 北屏水电站厂房控制坐标表 表3.2-2 主副厂房及管理房 坐标点 X Y 坐标点 X Y A 3538214.365 35560790.812 B 3538216.456 35560804.150 C 3538181.863 35560795.908 D 3538183.953 35560809.245 E 3538217.660 35560811.826 F 3538185.158 35560816.930 G 3538173.770 35560809.980 H 3538175.905 35560824.216 I 3538142.914 35560814.608 J 3538145.050 35560828.849 K 3538115.622 35560803.241 L 3538118.864 35560825.809 M 3538101.962 35560805.203 N 3538105.204 35560827.771 改建公路外沿挡土墙 坐标点 X Y 坐标点 X Y 1 3538329.940 35560715.196 2 3538301.354 35560743.548 3 3538274.728 35560756.887 4 3538141.288 35560784.980 5 3538116.419 35560789.104 6 3538091.630 35560790.784 尾水渠 坐标点 X Y 坐标点 X Y a 3538241.44 35560748.997 b 3538209.45 35560769.625 c 3538206.24 35560778.370 d 3538195.08 35560780.121 e 3538195.10 35560772.315 f 3538212.96 35560753.804 3.3 涉河建筑物施工方案 3.3.1施工总布置 1、施工工厂布置 ⑴坝枢施工区布置 从坝址下游进场公路至小竹溪和上游红宝村,集中布置有:机械修配和汽车保养站、混凝土拌合系统、砂石加工系统、混凝土预制厂、木材加工厂、钢筋加工厂、物质仓库等。 ①砂石加工系统、混凝土系统集中布置在坝上游的小竹溪内,利用1#渣场回填的部分场地进行布置,对主体工程施工干扰较少。砂石加工系统提供坝区全部工程的成品砂石骨料,混凝土系统提供坝区所需混凝土。混凝土采用汽车运输至各施工点。该处距坝址约6.0km,两系统占地面积约2.2万m2,布置高程940.0m~960.0m。 为了满足施工初期(截流之前)导流洞混凝土浇筑及引水系统进口施工,在引水洞进口设置混凝土拌合站及人工砂石系统各一座,占地面积0.1万m2,布置高程约922.0m。 ②混凝土预制厂、木材加工厂、钢筋加工厂布置于小竹溪内,利用开挖弃渣坝形成的平台布置,交通方便,对坝体施工干扰小,占地面积0.6万m2,高程为940.0m左右。 ③机械修配和汽车保养站:亦布置于坝下左岸上坝公路旁边缓坡台地上,主要承当施工机械和汽车的各级保养和小修以及少量非标设备和零件加工,施工机械和汽车的大、中修理以及大型金属构件加工将委托附近的有关单位协作解决。机械修配站、汽车保养站占地面积0.36万m2,高程为896.0m。 ⑵厂区施工布置 厂房区的综合加工厂等布置于厂房进场公路旁边的山坡平缓地处,高程为780.0m占地面积约0.3万m2。厂区砂石加工系统、混凝土系统利用厂区副厂房工程永久占地范围内的缓坡地上布置,高程为726.45m,占地面积0.75万m2。 2、生活区与办公区布置 根据工程施工进度安排,施工高峰人数为1050人。办公生活设施的建筑面积为0.7万m2,占地面积为0.8万m2。 将坝区施工营地设置在坝上游左岸的红宝石村后面的缓坡地上。建筑面积为0.3万m2,占地面积为0.4万m2。厂房施工营地设置在厂房上游左岸的公路旁边现有民房、租用面积为0.3万m2。业主的办公和生活区布置在城口县城旁、距离厂房施工区1.5km,租用面积为0.1万m2,便于调度和管理。 3、仓储系统布置 坝区工地1#物资仓库布置于左岸坝上游小竹溪内,爆破材料库布置小竹溪上游1.0km处。建筑面积为0.15万m3,占地面积为0.17万m2。 厂区工地物资仓库布置于厂房下游公路旁,爆破材料库布置厂房至1#镇墩的公路旁边。建筑面积为0.20万m3,占地面积为0.25万m2。 由于北屏电站坝区、厂区分别离城口县城加油站10.8km和2.0km,所以本工程不设专门油库,电站施工过程中使用4辆油罐车移动加油。 各类施工临时设施坝区在10年一遇洪水位以上,厂区在20年洪水位以上,各类施工临时设施面积见表3.3-1、3.3-2。 北屏电站工程坝区施工布置图见附图 施工工厂规模、建筑及占地面积一览表 表3.3-1 序号 工程项目 建筑面积(m2) 占地面积(m2) 坝区 厂区 合计 坝区 厂区 合计 1 砂石加工系统 300 300 600 17000 5000 22000 2 混凝土拌和系统 400 400 800 5000 2500 7500 3 引水隧洞洞口施工区 400 0 400 5000 0 5000 4 2#施工支洞施工区 0 500 500 0 3000 3000 6 机械修配站 400 0 400 1200 0 1200 7 汽车保养站 600 600 2400 2400 8 钢筋加工厂 1000 650 2050 3000 3000 9000 9 木材加工厂 200 1000 10 混凝土预制件厂 200 2000 11 供水系统 420 200 620 430 300 730 12 供电系统 300 300 600 400 400 800 13 压气站 430 250 680 650 400 1050 14 共计(m2) 4650 2600 7250 38080 14600 52680 办公、生活福利及仓库建筑占地面积一览表 表3.3-2 序号 工程项目 建筑面积(m2) 占地面积(m2) 坝区 厂区 合计 坝区 厂区 合计 一 施工营地 1 办公、生活福利设施 3000 3000 6000 4000 3000 7000 2 业主营地 0 1000 1000 0 1000 1000 4 小计 3000 4000 7000 4000 4000 8000 二 仓储系统 1 1#物资仓库 1500 2000 3500 1700 2500 4200 2 爆破材料库 300 300 600 350 350 700 3 小计 1800 2300 4100 2050 2850 4900 3.3.2 施工交通运输 北屏电站对外交通以公路运输为主,水路运输为辅,水运亦具有一定的条件,电站对外交通条件比较好。 本工程坝址距城口县城10.8km,现有一条由县城至陕西省岚皋县的县级公路从坝址左岸通过,厂址位于城口县城郊的柳树坝,距县城2.0km,有县级公路通过。对外交通均须经城口县城通往外界。 目前距本工程最近的铁路车站为(襄)渝(重庆)铁路的万源站。北屏电站距万源站122.8km。 万州港是长江十大枢纽港之一,最大泊位为3000t,年货物吞吐量约300万t,配有40t浮吊及各等级的起重运输设备。 外来物资主要靠铁路联运和公路运输,大件物资运输可由万源火车站卸货,转汽车运输至工地,也可从万州码头卸货,转汽车运至工地。 场内道路规划总长度8.34km,其中包括永久公路3.54 km,临时道路4.88km(其中改建0.7 km、新建4.1km)。 3.3.3施工总进度 本工程按总工期31个月安排。 施工准备期9个月:从第一年1月~第二年9月份(占直线个月); 主体工程施工期28个月:从第二年2月份~第三年的5月份; 工程完建期2个月,第三年6月~7月。 经初步安排,本工程自第一年1月进点,并于第一年4月开始引水隧洞洞挖,需时15个月,随后进行洞内支护,需时7个月,第三年3月底导流隧洞下闸蓄水,同年5月底第一台机组发电,第一台机组发电工期为2年5个月。施工总工期为2年7个月、共计31个月。 3.3.4 渣场m3(自然方),可利用料21.99万m3(压实方),料场开采料47.55万m3(自然方)。弃碴总量为89.07万m3(松方),包括工程开挖弃料76.55万m3(松方),围堰拆除弃料3.06万m3(松方),石料场弃碴9.45万m3(松方)。 根据地形及施工条件,本工程设置3个弃渣场,弃渣场地规划见表3.4-1。 弃渣场地规划表 表3.4-1 序号 渣场名称 位置 堆渣高程(m) 堆渣容积(万m3) 规划弃渣量(万m3) 备 注 1 1#弃渣场 小竹溪 927-960 69.12 80 大坝、引水系统等 2 2#弃渣场 2#支洞出口冲沟 884 9.72 12 隧洞出口及调压井等 3 3#弃渣场 厂房附近冲沟 826 10.23 12 主厂房等 4 合计 89.07 104 堆渣后将影响冲沟的排水。因此,要求施工单位在堆渣前或在堆渣过程中做好堆渣坡脚的保护和排水设施,以免洪水期将石渣冲入河道。 各弃渣场各弃渣场修建有挡碴和排水设施,以防止水土流失,部份弃渣场地经平整后可作为施工场地使用。弃渣场地总面积为31.5亩。 4河道演变 4.1 河道概况 本次防洪评价河段位于畔河位于城口县的北部,呈狭条型展布,左岸为公路库区河流坡降较大,大部分河段水流较为湍急电站坝址主河道长km,平均坡降‰;电站厂址距坝址约km的任河干流上,‰,防洪评价河段天然河床宽约30~70m。 4.2 河床变形分析 河道演变主要受山区地形、地势、河床地质构造、两岸植被、当地气象和径流条件及人为的影响。由于两岸山体雄厚,岩石裸露,部分为“U”型河谷,根据现场调查及访问沿河龙田乡、原箭竹乡河段河边居民,发现近期由于建库而改建的沿江左岸公路正在施工,有大量土石弃渣淤积、抬高河床外,造成河道变化较大。 电站建成后,可能造成河床再造床过程,根据工程所在河段的河道特点、枢纽布置等情况,工程实施后,水库枢纽以下河道在汛期河流造床时,水流条件与天然情况相比,汛期行洪时,河床可能发生局部、暂时、微小的变形,但河道本身在较短的时间内能够自动调整到冲淤平衡状态。坝址以上河道水位普遍抬高,在汛期洪水来临时,受枢纽大坝及库区淤沙的影响,难免造成库区水位的抬高,形成一定长度的回水区,在建坝初期,库区河道以淤积为主,但由于河流含沙量较少,河床很快达到冲淤平衡的相对稳定状态。 4.3 河势变化分析 河势就是河流形态发展和自动调整变化的趋势。它的变化与河流地质地貌条件、水文泥沙情势、人类活动影响等密不可分,河势稳定是减免洪灾、发展经济的重要保障,项目开发与建设应保持河势稳定和保障行洪通畅。 工程区在大地构造区域上区域构造稳定性较好。 畔河流域内无水文测站。所属任河干流中下游先后设有七里碥、大竹河、高滩、瓦房店四个水文站。七里碥站1958年7月设立,位于大竹河镇上游约3km处,控制集水面积2487km2,1958年7月~1961年12月实测水位、流量,1962年起改为水位站;1967年1月下迁4.5km,改称大竹河水文站,于同年8月开始施测流量至今,控制集水面积2651km2。 大竹河水文站是北屏水电站水文计算的主要依据站,测验项目有水位、流量、降水等。测验河段顺直长度约200m,两岸为岩石,河床为沙卵石组成,断面形状呈“U”字形。基本断面上游400m处有一急滩,下游200m处有急滩和弯道。断面基本稳定,略有冲淤变化,测站控制良好。高程系统为假定基面,水准点固定无变动。水尺为直立式木质水尺,设于右岸,人工观测水位。大断面测量采用测深杆或缆道悬吊铅鱼方式,小平板仪交会定位和断面索直读起点距。每年汛前、汛后及大洪水过后施测大断面。中、低水采用流速仪法施测流量,高水时改用浮标测流。1983、1988年资料缺测,1975~1980年流量停测,用1975年前历年综合水位流量关系曲线推流整编。历年资料经水文部门审查、汇编,本次复核后认为质量可靠,满足本阶段工程设计要求。 瓦房店水文站于1956年8月设立,控制集水面积3860km2,施测项目为:水位、流量、泥沙。因受下游安康水库回水淹没影响,1990年上迁12km设高滩水文站观测至今,控制集水面积3588km2。 1987年4月为坪坝水电站设计需要,城口县水电局在任河干流黄溪乡附近设立黄溪专用站,进行水位、流量测验,控制集水面积1605km2。1987年4月~1988年3月有实测流量资料,其中1987年4~12月观测测验精度较差,1988年1~3月测验和计算按规范进行,资料质量相对较好。 任河流域水文测站及资料情况见表5.1-1及附图5-1。 任河干流水文测站及资料情况 表5.1-1 测 站 集水面积 (km2) 观 测 时 间 水 位 流 量 泥 沙 七里碥 2487 58.7~67.12 58.7~61.12 大竹河 2651 67.8~今 (缺83、88年) 67.8~今 (缺83、88年) 高 滩 3588 91.1~今 91.1~今 91.1~今 瓦房店 3860 56.8~今 56.8~67.12 81.1~89.12 57.1~67.12 81.1~89.12 黄 溪 1605 87.4~88.3 87.4~88.3 5.1.2 暴雨洪水特性 北屏坝址以上流域位于大巴山南麓群山之中,地形地貌复杂,相对高差大,具有典型的山区性河流特点,洪水暴涨暴落,历时短,峰型尖瘦且以单峰为主,其特性与暴雨特征完全一致。据大竹河站多年实测洪水分析,暴雨多发生在6~9月,洪水发生时间与流域暴雨相应,每年4月进入汛期,其中分夏汛、秋汛,大暴雨7月份发生次数最多,洪水也以7月最为集中,9月次之。 5.1.3 历史洪水及重现期的确定 任河流域的历史洪水各单位根据不同任务要求分别对若干河段作了调查,本次对北屏坝址河段作了调查,由于坝址河段无居民点,未能调查到远年洪水成果,仅接测了2003年7月3日洪水。关于2003年7月3日大洪水,据苏家河坝村民说这次洪水比1982年洪水约高0.30m。各河段历史洪水调查成果见表5.1-2。 任河流域历史洪水调查成果表 表5.1-2 调查地点 集水面积 (km2 ) 调查成果 (m3/s) 调查单位 瓦房店站 3860 Q1895=8040,Q1934=7000 西北院等 大竹河站 2651 Q1934=5660,Q1895=5390,Q1911 华东院 庙沱 1605 Q1934=4000,Q1911,Q1982=3460,Q1964=1650 万县地区院 中坝 1545 Q1934=3830,Q1911,Q1897 ″ 碗厂河坝 335 Q1934=986,Q1982=589,Q1967=480 ″ 羊耳坝 100 Q1930=750,Q1958=679,Q1991=490 ″ 北屏 133.5 Q2003=723,Q1982 华东院 2007年10月中旬我院水文人员对北屏电站厂址河段进行了历史洪水调查,据葛城镇柳杨社区的郭宏令等老人讲述,最大洪水年份为1982年,水淹到柳树坝公路最低的地方,近几年由于采砂河床降低了,水都涨不上来,今年(2007年)水涨到河对岸的岩坎上,大约水面上3m高。本次实测1981年洪痕水位高程727.3m。 5.1.4 设计洪水 北屏水库所在的畔河流域无实测洪水资料,分别采用设计暴雨法、洪水地区综合法对北屏电站厂、坝址进行设计洪水计算。 5.1.4.1设计暴雨 本流域中游设有榆坪雨量站,但该站无实测最大1h、6h、24h暴雨资料,为此本次依据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(以下简称《手册》)查读有关等值线h暴雨量值,推得本流域设计点暴雨成果,见表5.1-3。 设计点雨量成果表 表5.1-3 时段 (h) 设计参数 各频率(%)的点雨量(mm) 均值 CV CS/CV 0.1 0.2 0.5 1 2 3.33 5 10 20 1 33.5 0.45 3.5 113.9 105.2 93.5 84.4 75.4 68.5 63.0 53.6 43.9 6 60.0 0.44 3.5 199.8 184.2 163.8 148.8 132.6 121.2 111.6 95.2 78.1 24 98.0 0.43 3.5 318.5 295.0 262.6 238.6 213.6 195.3 180.2 154.2 127.1 5.1.4.2用推理公式计算设计洪水 设计流域参数:在1/50000航测图上量算坝址处设计流域参数为F=176km2,L=22.8km,J=28.2‰。 暴雨参数:设计雨力Sp及暴雨公式指数n,由设计暴雨成果按《手册》中相应公式计算。 推理公式产、汇流参数:根据设计流域实际情况,本次计算产流参数μ采用《手册》中的盆缘山区分区公式计算,即μ=3.6F-0.19,Cv=0.23,Cs=3.5Cv;流域汇流参数m由设计流域特征参数查《手册》盆缘山区综合公式m=0.318θ0.204计算,m=0.589。 5.1.4.3用综合瞬时单位线计算设计洪水 综合瞬时单位线法产流参数:流域平均暴雨损失量If,查《手册》中综合分区图,设计流域属Ⅱ区,If=25~35mm,取均值30mm,流域平均稳定入渗率fc,查《手册》综合分区图fc=0.95mm/h,取fc=1.0mm/h。根据《手册》,设计流域属Ⅱ2区,查得集水面积176km2的点面折减系数为α6=0.750和α24=0.803。 汇流参数:根据设计流域的地理位置,查《手册》综合瞬时单位线汇流参数分区图,经综合分析采用①区参数,即: m1,10=1.3456F0.228·J-0.1071·(F/L2)-0.041 b=0.9813-0.2109LogF n=2.6790(F/L2)-0.1221·J-0.1134 两种方法推算的设计成果见表5.1-4。 北屏水电站坝址设计洪水计算成果表 表5.1-4 单位:m3/s 方 法 频 率(%) 0.1 0.2 1 2 5 10 推理公式法 1580 1430 1080 940 752 612 综合瞬时单位线可看出:各方法计算计算成果有一定的差异,与推理公式成果比较,综合瞬时单位线%,地区综合法成果偏小10.8%~4.26%。由于瞬时单位线推求设计洪水,综合的因素较多,参数确定较困难,计算误差较大;由于瞬时单位线推求设计洪水,综合的因素较多,参数确定较困难,计算误差较大;可研阶段采用的地区综合法计算成果,依据的是1995年以前羊耳坝水库洪水计算成果(综合瞬时单位线法)和大竹河站设计成果,由于羊耳坝水库设计时采用资料系列较短,由此计算的面积比指数有一定的不确定性,因此,地区综合法成果精度难保证;而推理公式法比较适合中小流域暴雨洪水计算,在本地区中小型水利水电工程设计中已得到了广泛应用,另外,从工程安全角度考虑,本次推荐采用推理公式计算成果作为工程设计依据。 5.1.4.4设计洪水过程线及设计洪水总量 ① 设计洪水总量 采用《手册》Wp=0.1α·HTp·F=0.1hF公式推求北屏电站洪水总量。 洪水径流系数,据设计暴雨成果,由《手册》中的综合分区暴雨径流关系查值,其成果见表5.1-5。 北屏电站坝址不同频率洪水总量表 表5.1-5 P(%) Wp(万m3) Qmp(m3/s) Tp(h)m3/s 时程(h) 1.11 1.52 2.02 2.48 3.18 4.04 5.00 6.06 P=0.1% 3.67 82.4 161 319 633 948 1260 1500 1580 时程(h) 1.14 1.55 2.06 2.53 3.25 4.13 5.11 6.19 P=0.2% 3.67 74.8 146 288 573 857 1140 1360 1430 时程(h) 1.24 1.69 2.26 2.76 3.55 4.51 5.59 6.77 P=2.0% 3.67 50.5 97.3 191 378 565 752 893 940 时程(h) 8.23 9.95 12.5 16.6 21.2 26.1 38.9 P=0.1% 1500 1260 948 633 319 161 82.4 3.67 时程(h) 8.41 10.2 12.7 16.9 21.7 26.6 39.7 P=0.2% 1360 1140 857 573 288 146 74.8 3.67 时程(h) 9.20 11.1 13.9 18.5 23.7 29.1 43.4 P=2.0% 893 752 565 378 191 97.3 50.5 3.67 5.1.4.5 厂址设计洪峰流量计算 北屏电站厂址位于任河干流右岸的柳树坝,厂址设计洪水采用水文比拟法直接转换大竹河站设计洪水成果。 ⑴ 大竹河站设计洪水计算 根据大竹河站插补延长后的1959年~2003年洪峰流量系列,加入1934、1895二年历史洪水资料,用不连续系列的数学期望公式计算经验频率,采用PⅢ型曲线用适线法适线确定统计参数,计算结果见表5.1-7,频率曲线。 大竹河站设计洪峰流量计算成果表 表5.1-7 统计参数 Q(m3/s) 均值 Cv Cs/Cv P=0.1% P=0.2% P=1% P=2% P=5% P=10% P=20% P=50% 2230 0.46 2.5 7090 6620 5440 4900 4180 3610 2990 2050 ⑵ 厂址设计洪峰流量 北屏电站厂址位于任河大竹河水文站上游约35km处,均属任河中游,流域自然地理、气候条件、洪水成因基本相似,因此,直接采用面积比的0.67次方将大竹河站设计洪峰流量转换到厂址处,厂址设计洪水成果见表5.1-8。 北屏电站厂址设计洪峰流量计算成果表 表5.1-8 频 率 P=0.1% P=0.2% P=1% P=2% P=5% P=10% P=20% P=50% 流量(m3/s) 4210 3930 3230 2910 2480 2150 1780 1220 5.1.5 分期洪水 根据可研阶段咨询评估意见,本阶段根据本流域洪水特点及施工设计要求,对分期时段进行了从新划分。选用了2月、3月、4月、主汛期5月~9月、10月、11月、12月~次年1月、11月~次年4月、10月~次年4月等9个分期对大竹河站进行分期洪水计算。各分期以年最大值法选样,经验频率采用P=m/(n+1)公式计算,线型采用P-Ш型,用适线法确定参数。将各分期频率曲线点绘于一张图上(见附图5-4),相邻分期频率曲线在使用部分无交叉现象,成果合理。 北屏电站位于大竹河站上游,其自然地理、气候条件、洪水成因基本相似。因此,采用水文比拟法转换大竹河站分期洪水到北屏电站坝、厂址。 由于枯水期流量基本上处于退水期,地下水补给相对稳定,与流域控制面积的直接关系密切。而汛期除与流域面积关系密切外,还增加了降雨和暴雨中心不固定等因素影响,致使汛期分期最大流量随面积呈非线月以面积比的一次幂,其余分期设计洪水以面积比的0.67次幂,将大竹河站分期设计洪水移至北屏水电站坝(厂)址(坝址汛期5-9月直接采用设计洪水成果),成果见表5.1-9、表5.1-10。 坝址分期设计洪水成果表 表5.1-9 单位:m3/s 项目 分期 Q(m3/s) P=2.0% P=5.0% P=10% P=20% P=33.3% 2月 9.23 6.84 5.13 3.46 2.30 3月 116 77.2 50.5 27.8 14.6 4月 270 200 149 101 67.1 5~9月 940 752 612 472 389 10月 453 333 247 162 106 11月 177 116 73.9 38.7 19.3 12月~次年1月 7.44 5.81 4.57 3.33 2.42 11月~次年4月 296 223 169 116 79.1 10月~次年4月 512 387 296 205 142 厂址分期设计洪水成果表 表5.1-10 单位:m3/s 项目 分期 Q(m3/s) P=2.0% P=5.0% P=10% P=20% P=33.3% 2月 63.9 47.4 35.5 24.0 16.0 3月 422 282 185 102 53.2 4月 986 731 547 369 245 5~9月 2910 2480 2150 1780 1480 10月 1660 1220 903 594 388 11月 648 424 270 141 70.7 12月~次年1月 51.5 40.2 31.6 23.0 16.7 11月~次年4月 1080 814 618 425 289 10月~次年4月 1870 1410 1080 749 518 5.1.6 河流泥沙 畔河流域地处大巴山腹地,天然植被覆盖良好,但地层破碎、山高谷深、坡陡土薄,如遇降雨,尤其大暴雨情况下,极易造成滑坡及泥石流,加之人类活动的影响,沿河两岸开山筑路,陡坡种植,水土流失比较严重。因此本流域泥沙主要来源于雨水侵蚀和人类活动造成的水土流失。 设计断面处无实测泥沙资料,但下游瓦房店和高滩水文站分别有1959~1967年、1981~989年和1991~2002年共31年悬移质泥沙成果,经相互插补和计算,推算其多年平均输沙模数为841t/km2。本次北屏水电站坝址悬移质泥沙计算分别采用:①据瓦房店、高滩站实测悬移质输沙模数计算;②查1979年版《四川省水文手册》多年平均悬移质年输沙模数等值线所示。两种方法推算成果差别不大,为略偏安全计,采用实测输沙率模数法成果。北屏水电站坝址历年逐月平均悬移质输沙量,成果见附表5.1-12。关于推移质泥沙,根据本流域地表及河床组成、河道坡降及洪水季节时有大小泥石流发生等情况,并参照邻近已建工程羊耳坝水库采用的推悬比值,北屏水电站坝址入库沙量的推悬比取30%,计算得北屏水电站坝址推移质和总输沙量泥沙特征值如表5.1-12。 北屏水电站坝址多年平均悬移质输沙量计算比较表 表5.1-11 推算方法 推算成果(万t) 实测输沙模数法 查《四川省水文手册》(1979年版) 采 用 14.8 北屏水电站坝址泥沙特征值成果表 表5.1-12 名称 项目 单位 数量 1、悬移质 年平均含沙量 kg/m3 0.934 年平均输沙率 kg/s 4.69 年平均输沙量 104t 14.8 年平均输沙模数 t/km2 841 2、推移质 年平均输沙量 104t 4.4 3、泥沙总量 (悬移质+推移质) 104t 19.2 5.1.7 水位流量关系曲线 坝、厂址天然水位流量关系 本阶段施测了坝址、厂址下游控制断面大断面,并且在以上河段进行了洪枯水水面线调查测量,同时施测相应的枯水流量。低水部分以实测枯水流量为控制,中高水以调查历史洪水为控制。根据各河段的河床组成,河道控制等情况,结合大竹河水文站实测资料,河床糙率n选用0.035~0.06,河段比降由调查测量成果计算,采用水力学公式进行计算,得到各断面水位~流量关系成果。见表5.1-13~5.1-14及附图5-5、附图5-6。 坝址天然水位流量关系曲线.00 888.50 889.00 890.00 891.00 流量(m3/s) 0 27.6 85.8 169 221 278 412 572 水位(m) 891.50 892.00 892.50 893.00 893.50 894.00 894.50 895.00 流量(m3/s) 661 756 860 966 1080 1200 1320 1450 厂址下游控制断面cs1水位流量关系曲线 722 723 流量(m3/s) 0 8.03 57.0 162 341 573 852 7780 水位(m) 724 725 726 727 728 729 730 731 流量(m3/s) 1540 1940 2290 2790 3320 3890 4490 5120 5.1.7.2泄流曲线 推荐水库大坝坝型为混凝土拱坝,采用坝身表孔有闸控制泄洪。泄洪建筑物共设三孔闸门,溢流堰总净宽为21.0m,溢流堰顶高程942.0m,正常高水位950.0m。推荐泄流曲线。 溢洪道泄流能力计算成果表 表5.1-15 水位(m) 泄量(m3/s)) 943 40.41 949 748.35 944 114.29 950 914.31 945 209.96 951 1090.99 946 323.26 952 1277.79 947 451.77 953 1474.17 5.1.8水库洪水调节计算 1、为避免给下游造成人为洪灾,水库最大下泄流量不超过同频率坝址天然洪峰流量。 2、①从正常蓄水位开始起调;②当洪水来量较小时,逐渐开启闸门,来多少泄多少,入库流量不大于起调水位相应的泄量时,则水库维持正常蓄水位;③流量继续增大,当达到正常蓄水位泄流能力时,将闸门全开,自由溢流,直到洪水消退至正常蓄水位,逐渐关闭闸门。 3、机组过流量:北屏水电站机组也可参与泄洪,考虑到北屏水电站发电流量仅13.82m3/s,故本阶段调洪计算中暂不计入机组泄量。 推荐采用溢洪道尺寸为:溢流堰顶高程942m,溢流坝设3孔,尺寸7m×8 m。 北屏水库洪水调节计算成果表 表5.1-16 洪水频率 (%) 3.33 2 0.2 洪峰流量 (m3/s) 834 939 1430 最高水位 (m) 950 950.054 952.432 相应库容 (万m3) 1639.3 1643 1808.9 最大下泄流量(m3/s) 834 924 1360 5.1.9 泥沙淤积计算 水库泥沙淤积形态采用经验公式判别: 式中:V为时段平均库容,Ws为时段平均入库沙量,J0为建库前库区河床比降。经计算K=0.722.2,北屏水库为锥体淤积。 根据本工程水库特性及泥沙资料,利用水库泥沙冲淤计算经验公式,计算不同水平年的水库泥沙淤积量,用锥体淤积形态法计算库区淤积剖面,并根据库区实测的15个横断面及纵剖面资料,对水库运行20年及50年后淤积床面进行计算。 北屏水库正常运行20年及50年后的库容损失率计算成果,见表5.1-17。 北屏水库正常运行20年及50年后的库容损失率 表5.1-17 正常蓄水位(m) 正常蓄水位库容 (万m3) 水库运用20年 水库运用50年 淤积量(万m3) 库容损失率(%) 淤积量(万m3) 库容损失率(%) 950 1640 175.592 10.71 443.4085 27.05 当水库使用20年,泥沙淤积量为176万m3,坝前淤积高程为899.48m,当水库使用50年,泥沙淤积量为443万m3,坝前淤积高程为916.31m,低于发电引水系统取水口底坎高程921m。根据水库泥沙冲淤计算,淤积平衡年限为60年,淤积平衡后库区河道比降为1.14‰。 5.2 行洪能力分析计算与评价 河道行洪能力分析计算的主要内容是工程建设前后的河道设计洪水水面线计算,分析水位、水深、流速、过流面积等变化,工程建设后对河道行洪的影响和作用。 本次行洪论证范围为北屏水电站坝址至上游库尾5.326km,坝址至汇合口8.7km以及厂址河段1.702km。 5.2.1 基本资料及分析 5.2.1.1河道地形及断面资料 库区纵横断面在1:2000库区地形图上剖得。为确定水库淹没范围,库区淤积回水计算,以水库运用20年淤积后河道地形为基础,在距坝5.326km库区范围内,布设横断面16条,平均断面间距0.333km,根据河道地形情况,断面间最大间距818.98m,最小间距171.09m。河势地形及断面位置见附图5-7、建库前后大断面图见附图5-8。 厂址1702m河段根据厂房对上游河段的影响范围共剖取了4个断面,厂区河势地形及断面位置见附图5-9、建厂房前后大断面见附图5-10。 5.2.1.2糙率 库区河段糙率为实测洪水水面线反推,同时考虑其它山区河流的库区糙率,糙率采用0.045-0.06。厂址河段糙率采用0.038-0.05。 5.2.1.3计算工况 库区采用2种计算工况:1、天然情况;2、建库后; 厂房河段采用2种计算工况:1、天然情况;2、建厂房后; 5.2.1.4起算水位及流量 库区控制断面为坝址断面(Cs1),天然起算水位由坝址断面H~Q关系曲线查得,建库后坝前水位由调洪计算确定。建库后库区水面线计算已考虑了库区泥沙处于淤积平衡状态的条件。 北屏水电站库区防洪标准为10年一遇(P=10.0%),相应洪水流量为612m3/s。本次防洪评价选用频率分别为0.2%(校核洪水频率)、2%(设计洪水频率)、10%(河道防洪标准)的设计洪峰流量及发电流量。 厂房河段以厂房下游缩窄断面为控制,建工程前后水位由cs1天然水位流量关系曲线查得。厂址河段位于城口县人民政府所在地葛城镇的范围,计算频率取5%。 北屏水电站各频率设计洪水天然及建工程后起算水位表 表5.2-1 频率 坝址断面 厂址下游控制断面 洪峰流量(m3/s) 建库前(m) 建库后(m) 洪峰流量(m3/s) 建厂前(m) 建厂后(m) 0.2% 1430 894.97 952.43 2% 940 892.88 950.05 5% 2480 726.4 726.4 P=10% 612 891.19 950 发电流量 13.8 885.67 950 5.2.2 洪水水面线计算 为了分析防洪评价河段工程建设前后河道行洪能力的变化情况,需进行天然情况下和电站建成以后的设计洪水水面线推算。 本次设计洪水水面线推算采用一维数学模型,一维恒定流运动方程可写成: 求解时考虑河道局部水头损失后,对上式沿河道方向进行差分离散,为: 式中:Zu、Zd---------上、下游断面水位,m Au、Ad---------上、下游过水断面面积,m2 Ku、kd---------上、下游断面流量模数,m3/s ---------局部水头损失,对渐变流,,; --------上下游断面间距,m; Q---------断面流量,m3/s; G---------重力加速度,取9.81m/s2。 库区各设计洪水天然水面线及建库后(冲淤平衡后)水面线,厂址河段(控制断面至猛铁厂)建厂房前后设计洪水水面线。 北屏水电站水库建坝前后回水水面线 断面号 断面名称 里程(m) P=0.2% (Q=1430m3/s) P=2% (Q=940m3/s) P=10% (Q=612m3/s) 发电流量 (Q=13.8m3/s) 天然河底高程 建库前 建库后 建库前 建库后 建库前 建库后 建库前 建库后 Cs1 坝址 0+000 894.97 952.43 892.88 950.05 891.19 950.00 885.67 950.00 882.44 Cs2 0+244 895.49 952.43 893.35 950.05 891.60 950.00 886.59 950.00 886.00 Cs3 0+415 895.99 952.43 893.90 950.05 892.28 950.00 887.63 950.00 886.83 Cs4 红宝村 0+710 897.18 952.43 895.36 950.05 894.01 950.00 889.51 950.00 888.95 Cs5 1+047 899.72 952.43 898.27 950.05 896.93 950.00 892.33 950.00 891.40 Cs6 小学 1+273 901.12 952.43 899.75 950.05 898.39 950.00 894.88 950.00 894.65 Cs7 1+626 907.87 952.43 905.81 950.05 904.57 950.00 900.62 950.00 899.74 Cs8 沙滩子 2+029 913.89 952.44 911.89 950.05 910.72 950.00 906.98 950.00 906.64 Cs9 大石包 2+848 923.43 952.44 922.34 950.06 921.30 950.00 917.41 950.00 916.63 Cs10 大树岭 3+428 931.74 952.45 930.77 950.06 929.94 950.01 926.79 950.00 926.37 Cs11 4+013 939.88 952.49 938.84 950.10 937.99 950.02 935.24 950.00 934.89 Cs12 4+456 945.42 952.57 944.38 950.18 943.53 950.06 940.59 950.00 940.23 Cs13 俞家坪 4+775 953.01 954.17 951.74 952.01 950.67 951.21 947.95 950.00 944.21 Cs14 4+971 955.41 955.89 953.78 953.88 952.39 952.61 947.99 950.01 945.70 Cs15 土桥子 5+120 959.82 959.93 958.18 958.19 956.77 956.80 951.63 951.78 951.00 Cs16 5+326 966.73 966.73 965.23 965.23 963.91 963.91 957.58 957.58 956.70 建厂房前后回水水面线 断面 里程(m) 断面名称 5% 河底高程 (m) 建厂房前 建厂房后 断面流量 1 0+000 控制断面 726.4 726.4 2480 716.5 2 0+661 厂房 727.77 727.79 2480 717.0 3 1+238 728.34 728.35 2480 717.0 4 1+702 锰铁厂 728.86 728.88 2480 719.5 5.3 壅水分析计算 5.3.1计算方法及条件 河道壅水计算的主要内容为工程建成后受各种涉河建筑物(坝、厂房、渣场)影响后的水面高程、河宽、流速等水力要素的计算。采用恒定非均匀流水面线计算公式进行计算。 由于坝上游河段受枢纽建筑物和水库泥沙淤积的影响,水位壅高较为明显,库区段水面线计算考虑泥沙淤积处于平衡状态。厂区河段是否壅水,主要看电站厂区建筑物是否占用河道。 本电站厂区建筑物占用了部分河道行洪断面,造成厂址1.702km河段20年一遇洪水位稍有抬高。本工程3个弃渣场均布置在河道管理范围以外,不影响河道行洪。 5.3.2 河道壅水计算 库区河段各频率洪水各断面水位、水面宽、过流面积、流速变化情况见表5.3-1~5.3-4。厂区水位比较表见表5.3-5。 建坝前、后不同频率设计洪水水位分析比较表 表5.3-1 断面号 断面名称 里程(m) P=0.2% P=2% P=10% 发电流量 建库前 建库后 差值 建库前 建库后 差值 建库前 建库后 差值 建库前 建库后 差值 Cs1 坝址 0+000 894.97 952.43 57.46 892.88 950.05 57.17 891.19 950.00 58.81 885.67 950.00 64.33 Cs2 0+244 895.49 952.43 56.94 893.35 950.05 56.70 891.60 950.00 58.40 886.59 950.00 63.41 Cs3 0+415 895.99 952.43 56.44 893.90 950.05 56.15 892.28 950.00 57.72 887.63 950.00 62.37 Cs4 红宝村 0+710 897.18 952.43 55.25 895.36 950.05 54.69 894.01 950.00 55.99 889.51 950.00 60.49 Cs5 1+047 899.72 952.43 52.71 898.27 950.05 51.78 896.93 950.00 53.07 892.33 950.00 57.67 Cs6 小学 1+273 901.12 952.43 51.31 899.75 950.05 50.30 898.39 950.00 51.61 894.88 950.00 55.12 Cs7 1+626 907.87 952.43

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