河南省嵩县山峡生态水电站工程项目可行性研究报告Word文档格式.docx

河南省嵩县山峡生态水电站工程项目可行性研究报告Word文档格式.docx

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据县气象站资料记载：

各地年均气温14℃，极端最高温度43.6℃，极端最低温度-19.1℃，无霜期181天，冰期64天，平均日照2296小时，年平均降雨量为700-800mm，年内分配不均匀，冬季降水量偏少，仅占8-10%左右。

年径流变化规律与降雨一致。

区内夏季盛行偏东风，冬季多西北风，年平均风速1.5米/秒，最大风速12米/秒。

1.2.3径流

渠首以上集水面积的自然地理条件及径流时空分布特性与东湾水文站相同，可直接取东湾水文站资料。

从1960-1996年东湾站实测37年水文资料看径流周期性变化明显，基本上可分为三个周期，第一周期1964-1974年共11年，年均径流量6.5亿m3；

第二周期1975-1983共9年，年均径流量6.3亿m3，第三周期为1984-1988年加1960-1963年共9年，年均径流量6.3亿m3，该系列年均径流量6.4亿m3，合平均流量20.43立方米/秒。

径流深239.8毫米与径流等值线相符。

因此选用以上三个代表段进行水能比较较好。

1.2.4洪水

伊河洪水是由暴雨形成，年最大洪峰多发生在七、八月份，水文站资料统计，七、八月份占90%，九月份占10%，一次洪水历时1-3日不等，陡涨陡落，呈单峰型，洪量集中，其中落水时间为涨水时间1-5倍左右，两次洪峰相隔时间一般为4-7天左右。

东湾站附近无村庄，因此尚未调查到较大历史洪水。

据《陆浑水库保坝洪水补充分析报告》有插补东湾站千年一遇洪水9860米3/秒和1940年洪水5070米

设计洪水

山峡生态水电站直接采用《伊河陆浑水库保坝洪水补充分析报告》中的资料，站址洪水用面积比换算得出。

渠首坝设计和校核洪水为10年和50年一遇。

厂房设计和校核洪水分别为20年和50年一遇。

渠道设计洪水20年一遇。

施工期洪水5年一遇。

1.3工程地质

1.3.1区域地质

工程位于低—中等山区，山顶高程多在600m左右，河床与分水岭相对高度为200—300m，山坡陡峻，坡度在40°

—60°

之间，河谷内无阶地分布，只有河床和漫滩，区内基岩大部分裸露，岩体较完整，部分地段冲沟发育，沿山坡和山麓堆积物块石较多，有岩石崩塌现象。

区域内基岩分布从老到新有三套岩层，下部为上震旦纪致密玄武岩，紫褐色安山岩，厚度不大的石英砂岩；

中部为老第三纪红色岩系；

上部为第四纪沉积物，主要有近代冲积层，冲积黄土类粘土，湖成红色亚粘土等。

此外还有一些时代不明侵入岩体，包括红褐色石英斑岩和伟晶花岗岩。

本工程从渠首到站址6km，区域构造不太复杂，局部有构造变动和火成岩侵入，而这些火成岩多呈脉状，沿母岩层面和断裂侵入。

区域内水文地质条件较简单，主要有潜水和基岩裂隙水。

基岩裂隙水分布于河流两岸岩石裂隙发育区和风化的玄武岩破碎带区，水量较小，随季节变化。

电站区域地震基本烈度根据中国地震基本烈度区划图为6°

。

1.3.2渠首坝坝址工程地质条件及评价

本区属低山侵蚀区，原选择两个坝址方案（上坝址选在大章乡东湾村南部；

下坝址选在五道庙村），坝址区属河谷地貌类型，坝左岸山包高程430米左右，右岸高程450米左右，河底高程387-388米，右岸漫滩388-393米。

根据地质测绘和钻探结果，本区主要分布有震旦系鸡蛋坪组火成岩、第四系中更新统、上更新统及全新统的松散层。

区域地质属中朝淮地台华熊台缘坳陷崤山-鲁山拱褶断束,整体为北西向大型复背斜隆起带，北东向的洛河、伊河大断裂控制本区中新生代断凹的形成与发展。

由国家地震局颁布的1/400万《中国地震烈度区划图》查得，本区地震基本烈度为六度。

1.3.3引水隧洞工程地质条件及评价

本工程引水渠经九仗沟和蛮峪河，到电站站址处，全长6065米，其中隧洞4977米，明渠段长641米，暗渠及倒虹吸长447米。

渠线经过地段没有区域性断层通过，局部有小规模断层，构造裂隙比较发育。

隧洞进出口洞脸基岩为玄武岩，岩体较好且比较完整。

1号洞进洞脸岩体完整，下游出口段基岩风化较严重，比较破碎；

2号洞进出口洞脸岩体稳定性较好，洞身山体雄厚；

3号洞中间有F断层通过，进口段岩体呈强风化状，下游段还可能遇到部分破碎岩体，出口山坡陡峻，岩体较完整，但闭合裂隙较发育。

明渠三段。

第一段上游500米为淤积地，第二、三段均为坡积层覆盖，覆盖层主要为碎石土和大块石，土含量不均，厚度4-5米。

明渠段岩体裸露较好，多较完整，能形成稳定的陡坡。

对于局部遇到破碎岩体，建议采取防护措施。

基岩段多呈弱风化，裂隙虽较发育，但因其多为闭合状，一般不存在渗漏问题。

局部破碎岩体，要进行适当处理。

蛮峪河倒虹吸河床为砂砾卵石覆盖，岸边基岩除右岸有部分强风化外，其余为弱风化，多较完整，两岸山坡为灰黄色壤土含碎石，结构较致密。

1.3.4站址工程地质条件及评价

电站站址位于栗子坪电站渠首闸北边山沟中，冲沟宽约50米左右，河中和两岸山脊均为第四覆盖层，沟中无水，覆盖层为黄色粉质壤土，电站底板座落在基岩上。

工程地质条件较好。

但电站周围土坡在雨水和坡水冲刷下，其稳定性会受到影响，需采取防护措施。

1.3.5结论和建议

1.3.5.1渠首坝

经过对上、下坝址两个方案的地形地质条件及工程量分析对比，认为上坝址方案优于下坝址方案，且该坝线位于大章乡东湾村南伊河干流上，淹没损失较下坝址小，建议选择上坝址方案。

1.3.5.2引水线路

隧洞围岩工程地质性质好，大部分洞段围岩属于基本稳定的

类围岩，少部分地段为稳定性差的

类围岩。

一般洞段很少有地下水分布。

1.3.5.3站址

站址的前池、压力管道及厂房的地层主要为下元古界石英斑岩和第四系轻粉质壤土、中粉质壤土、重粉质壤土，场地稳定性好，宜做建筑场地使用。

1.3.5.4天然建筑材料

经对天然建筑材料调查：

渠首坝：

砂、卵砾石料运距0.2～0.5Km,储量大于10万m3。

站址:

砂、卵砾石料运距0.2～1Km,储量大于15万m3。

1.4工程任务和规模

1.4.1工程建设的必要性和可行性

嵩县属国家新世纪扶贫攻坚县，全县经济以黄金、农林牧鱼、旅游为主，2007年完成国内生产总值629216万元，人均11592元，其中工业增加值276883万元；

农业增加值156963万元。

2007年粮食总产量204907吨。

近年来，该县形成了以黄金为主的矿产开采业；

以水泥为主的建材业;

以中药加工为龙头的加工业；

以水电为主的能源工业，其中黄金业发展很快。

近年来旅游业又成为新的经济增长点。

嵩县矿产资源已探明矿产30余种，尤以黄金、钼、铁、硅、钾长石、莹石储量丰富。

水力资源，境内伊河、汝河、白河三条河流分别注入黄河、淮河和长江，水能理论蕴藏量13.7万千瓦，可开发量5.38万千瓦。

目前在干流上已建成和正在建设的水电站9座，总装机容量为24633千瓦，占可开发量的45.7％。

以上资源为开发嵩县提供了有利条件，但由于该县经济基础较差，工矿业及小水电站开发规模还比较小。

并且由于缺煤少电，大部分人做饭取暖均以柴草为主，森林草木被伐，水土流失和洪涝灾害频发，山区农民更是陷入到越伐越穷，越穷越烧的恶性循环之中。

山峡生态水电站的建成，每年可向农户提供低廉的代燃料电1100万千瓦时，有效解决8500户31600人农民的生活燃料问题；

保护森林植被面积10.2万亩；

每年可减少二氧化碳排放4.87万吨。

不仅可有效缓解电力供应紧张局面，而且能促进社会主义新农村建设步伐，对提高山区农民物质文化生活水平、改善当地的生态环境将起到极大的促进作用，能收到良好的生态、社会和经济效益。

因此，建设该电站不仅十分必要，而且切实可行。

1.4.2伊河嵩县段水电开发规划

伊河上游的开发，在栾川境内已建成的有龙王撞、大青沟、马路湾、拔云岭电站。

嵩县境内已建的有前河电站、栗子坪电站、新城电站、陆浑水库电站、铺沟电站。

上游栾川县境的金牛岭水库与小河口水库将来建成，对伊河径流进行调节，下游一系列径流式水电站都将受益，增加发电量。

山峡电站发电量也将随之增加。

由于山峡电站尾水直接泄入栗子坪电站引水渠，改善了栗子坪电站原引水条件，减少渠首坝基渗水损失和渠道清淤工作量，使其每年可增加发电量100×

104千瓦时，同时为栗子坪电站扩机改造创造了前提条件。

1.4.3径流调节

采用从1960-1996年东湾站实测37年水文资料。

从表上看径流周期性变化明显，基本上可分为三个周期，第一周期1964-1974年共11年，年均径流量6.5亿m3；

第二周期1975-1983共9年，年均径流量6.3亿m3，第三周期为1984-1988年加1960-1963年共9年，年均径流量6.3亿m3，该系列年均径流量6.4亿m3，合平均流量20.43立方米。

1.4.4水能计算

将丰平枯三个典型代表年的月平均流量按从大到小的次序排频，求得保证率80﹪时的保证流量Qp为4．8m3／s,该电站保证出力Np为1140.5kw，设计流量为19.6m3／s。

1.5工程布置与设计

1.5.1工程等别与建筑物级别

山峡生态水电站是伊河干流上的径流式电站，按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，本电站工程装机4800kw属小（

）型，工程等别为

等，渠首枢纽及电站工程的建筑物均为5级建筑物。

本工程防洪标准如下：

渠首枢纽设计和校核洪水标准分别为10年一遇和50年一遇；

电站厂房设计和校核洪水标准分别为20年一遇和50年一遇。

1.5.2电站站址、坝型、坝轴线选择

（1）电站站址方案比较

上站址位于栗子坪电站渠首坝上游1.8公里的大柿沟，站址处地形地质条件较好，引水渠较短，但需多修1.8公里进厂公路或过伊河漫水桥及河滩进厂道路，且不能改善下游的栗子坪电站运行条件，电站水头也较下方案少1.6米。

下方案位于栗子坪电站渠首坝下游80米处石夹村，虽然引水渠长1.8公里，但进厂交通方便，增加1.6米水头，且每年可增加栗子坪电站发电量100×

104千瓦时，因此选择下站址方案。

（2）坝址选择

经过对上、下坝址两个方案的地形地质条件及工程量分析对比，认为上坝址方案优于下坝址方案，且该坝线位于东湾村南部，淹没损失较下坝址小，投资小，交通便利。

所以选择上坝址方案。

（3）坝型选择

通过方案比较砂卵石硬壳坝投资较少，施工方便，但防渗效果较差；

重力坝方案技术安全可靠，施工方便，但工程投资较大。

综合考虑技术、经济及保持河道生态用水等诸多方面因素，为了使工程能尽快发挥效益，本次设计采用砂卵石硬壳坝方案。

1.5.3渠首工程

渠首枢纽位于伊河东湾村南部。

伊河属山区河流，渠道以上控制流域面积2623km2，年径流量6.19×

108m3，年平均输砂量320×

104t，河流推移质较多。

为避免坝前淤积，保证渠道正常引水，渠首枢纽由溢流坝段、冲砂闸、进水闸及右岸漫滩段防冲体组成。

1、进水闸设置左岸山坡基岩上，与坝轴线45度角，进水闸后与电站引水渠道相接。

2、冲砂闸布置在溢流坝的左端与进水闸相临，冲砂闸沿与坝轴线垂直方向布置。

3、进水闸及冲砂闸前设置砼防渗铺盖。

4、溢流坝段布置在左侧主河槽段，顶高程为392.00m，坝长95m。

5、溢流坝段与右岸滩地段间设置防冲体，防冲体高程与漫滩齐平，宽为8.32m。

1.5.4引水渠线工程

（1）引水渠线方案

渠首闸后为一号隧洞，洞长351米，出口在东湾村洛栾公路外，一号隧洞出口到二号隧洞进口之间修明渠，并穿过洛栾公路修一座公路桥。

二号隧洞到蛮峪河景沟门村对面作出口，长度为4211米，在二号洞中间九丈沟可开一支洞方便施工。

在蛮峪河修一座倒虹吸，长275米，从倒虹吸出口到三号隧洞进口修暗渠，三号隧洞从景沟门进入出口电站前池。

引水渠道总长为6065米。

（2）明渠及隧道工程断面设计

隧洞纵坡为1/1500，横断面为城门洞型，断面宽4.05米，高4.01米，对于

类围岩地段，采用C20砼内衬。

明渠采用梯形断面，底宽2米，深3.60米，内边坡为1：

1，内边坡及底部用C15砼内衬10厘米厚，纵坡为1/2000。

暗渠纵坡为1/1500，横断面为宽4.05米，高4.17米，城门洞形，全部用浆砌石砌筑。

（3）蛮峪河倒虹吸

蛮峪河倒虹吸位于景沟门村附近，横跨蛮峪河，长275米，河滩较宽，河床多为砂砾卵石，结构较密实。

倒虹吸为钢筋混凝土箱形断面，过水断面为2×

2.4×

2.7m2;

水头差1.0米。

1.5.5电站枢纽工程

（1）位置选择

上站址位于栗子坪电站渠首坝上游1.8公里的大柿沟，站址处地形地质条件较好，引水渠较短，但需多修1.8公里进厂公路或过伊河漫水桥及河滩进厂道路，且不能改善栗子坪电站运行条件，电站净水头也较下方案少1.6米。

（2）压力前池

前池采用正面进水、侧面溢流的布置形式，前池底长23.4米，宽15米，深7.52米，底部高程△378.96米。

前池正常高水位386.48米，引水渠底为382.88米，以1：

3坡度与前池底相接。

溢流堰为浆砌石重力式实用堰，长20米，底宽7米，堰顶高程386.53米，最大泄水量23立方米/秒，泄水入栗子坪电站渠首进水闸后。

冲砂闸在溢流堰与进水室之间，与进水室垂直，冲砂闸闸孔尺寸1.8×

2（宽×

高）平方米，冲砂流量24立方米/秒。

整个前池为全挖侧壁护坡，底板50厘米厚砼。

经比较进水室采用虹吸式进水口，这种进水形式，与常规进水闸比较开启方便，断流迅速彻底，易于实现操作自动化，并可节省两个蝴蝶阀，两个进水闸门，投资少。

拦污栅设在虹吸式进水口前。

整个进水室段长12.5米、宽12米，其口建一真空破坏阀操纵室，面积2.8×

9平方米。

（3）压力管道

本电站设计水头29.7米，属低水头电站。

压力管道轴线与厂房纵轴线垂直，单机单管供水。

压力管道材质选择上，对钢管及现浇砼管进行了比较，由于钢管造价较高，运行后需经常养护，所以选用现浇钢筋砼管。

单根管道长53.4米，与水平面成32.6°

角，管内流速3米/秒，两根管径分别为2.4米和1.7米，壁厚25厘米。

（4）厂房

主厂房长26.02米，宽12.1米，高11.38米，发电机层以上为砖混结构，以下为钢筋砼结构。

发电机层高程361米，厂房女儿墙高程△372.38米，基础底面高程350.54米。

两台机机组间距7.5米。

副厂房布置在主厂房上游测，长17.5米，宽6.88米，上层与发电机层同高程，下层与水轮机层同高程。

尾水渠与栗子坪电站引水渠相连。

由于栗子坪电站引水渠设计引水量只有13.5立方米/秒，而山峡电站正常引水流量为19.6立方米/秒，所以在其渠墙上设一溢流堰，多余水量下泄入伊河。

（5）升压站、办公生活区及其它

从进厂公路看，升压站布置在厂房右上侧，面积15×

25平方米，高程362米。

办公及生活区布置在回车场右侧，建筑面积1000平方米。

进厂公路以1:

16的斜坡进入厂区。

1.6机电及金属结构

1.6.1水力机械

机组及其辅助设备

根据水能计算，本工程选定一台3200KW和一台1600KW机组及其附属设备合适。

3200KW机组最大允许吸出高度为2.52m，1600KW机组最大允许吸出高度为2.225m，经计算，确定机组安装高程为355.64m和355.28m。

选定3200KW水轮机和1600KW水轮机的配套调速器分别为TWT—3000和TWT—1800型各一台。

厂房顶部吊车梁上安装有一台电动桥式起重机。

在厂房361.50米高程上安有两台立式水轮发电机（间距7.5米）和两台调速器。

水轮机层安有两台水轮机，滤水器及油、水、气管道。

主厂房上游侧副厂房356.88米高程上设有空压机室。

安装间下354.04米高程上设有油室、油处理室及水泵室。

1.6.2电工

1.6.2.1接入电力系统方式及电气主接线

该站装机容量1×

1600+1×

3200千瓦，发电机出线电压6.3千伏，选用两台主变压器（1号变压器容量2000千伏安，2号变压器容量4000千伏安），分别与1#、2#发电机组成发电机一变压器组单元接线，10千伏为单母线接线，出线一回至蛮峪35kv变电站并入县电网运行。

为保证厂用电供电可靠，设S11-100/10型厂用变压器两台（41B、42B），分别接在6.3和10kv母线上，两台厂用变压器低压侧采用特殊接线方式相互闭锁互为备用。

设厂用配电屏两块，采用400/230伏三相四线制供电。

1.6.2.2主要电气设备

（1）主变压器

选用两台主变压器（1号变压器容量2000千伏安，2号变压器容量4000千伏安），型号为S11型升压变压器。

（2）厂用变压器

两台厂用变压器均为三相油浸自冷式铜线电力变压器，型号为S11-100/10两台。

（3）过电压保护及接地

为防止雷电直击于配电装置的设备或导线上，户外采用避雷针进行保护。

为了防止雷电波沿线路侵入到发电厂的电气设备上，在10千伏母线上装设避雷器。

水电站主副厂房顶敷设避雷网，并与厂房接地网连接。

避雷针设单独接地装置，接地电阻R≤10欧姆。

除独立避雷针外，发电厂不同用途和不同电压的电力设备，除了充分利用水电站水下金属部分作为自然接地体外，沿主副厂房敷设以人工接地网，并与升压站接地网连成一体。

1.6.2.3电气设备布置

根据山峡生态水电站的地形条件，两台主变及厂用变置于主厂房上游侧。

中央控制室紧临主厂房，设控制台一座，布置在中央控制室中间，对面布置保护屏，弧形布置，总长度7.245米，曲率半径8米，集控台离保护屏1.8米，屏离墙1.2米（净距），控制台离墙6.5米（净距）。

发电机出口电压互感器和励磁变压器沿发电机出线方向就地布置在水轮发电机层副厂房处，电流互感器布置在机墩上。

1.6.3金属结构

本电站有渠首进水闸、冲砂闸及前池冲砂闸，均采用平板钢闸门和螺杆启闭机。

渠首进水闸及前池进口前均设有拦污栅。

1.6.4通风

该电站为地面式厂房，发电机层的通风靠门窗即可满足要求，同时在厂房的山墙上装设轴流风机强迫空气循环，以避免夏季厂房上部产生高温。

水轮机层的通风靠楼梯口及吊物孔通风外，在主厂房适当的位置上开孔作以辅助通风。

油室设在蜗壳层，位置较低，由一台离心风机通过风管，强制抽风。

发电机的通风，一台为闭路式通风，发电机产生的热量，由空气冷却器的冷却水带走。

另一台为管道式通风。

1.7工程管理

本工程由嵩县水利电力局行使国家出资人代表职能，由下属的“嵩县龙源水电有限公司”，具体负责本工程的筹备兴建和管理。

管理机构设置行政办公、生产技术和水电厂等部门，按有关规定确定生产及管理人员编制为16人。

工程管理应遵循从全局出发、统筹兼顾的原则。

在管理范围内，管理单位必须做到认真负责，保证建筑物的绝对安全，搞好管理区的环境美化。

经计算，需建生产管理房200m2。

1.8施工组织设计

1.8.1施工条件

山峡生态水电站在嵩县境内伊河上，站址位于栗子坪电站渠首坝左侧处。

渠首枢纽位于东湾村南侧。

引水渠道沿伊河左岸下行，经蛮峪河至电站，总长6065米。

现已有到栗子坪电站渠首的公路至电站枢纽。

山峡电站渠首坝至蛮峪和大章两乡均有洛栾快速通道贯穿其中，交通条件十分便利。

1.8.2建筑材料

本工程距嵩县县城12-20公里。

水泥、钢材、木材、炸药、油料等物资，可在县城购买运至工区，主要设备由铁路运至洛阳站，汽车运至工地。

砂石料：

沿伊河两岸有大量的优质安山岩和玄武岩可供开采，运距都在500米以内，砂石料取自伊河河道，料源丰富，可满足工程用料。

电力：

现有10kv线路从工程所在地附近通过，供施工用电。

水：

伊河水质良好可满足施工要求。

1.8.3主体工程施工

1．8.3.1渠首坝的施工

渠首工程横拦伊河干流。

坝址位于大章乡东湾村南部。

渠首枢纽左坝肩布置有冲砂闸、进水闸。

伊河属北方季节性河流，洪水多集中于7-9月份。

受洪水汛情的影响，渠首工程应在头年10月至次年5月枯水期抢到地面以上。

导流工期分为二期，先在左岸圈起围堰，进行左岸冲砂闸、进水闸及部分坝段施工；

第二期利用冲砂闸导流，围堰采用砂卵石堆筑，迎水面用粘土草袋或土工薄膜铺设防渗，围堰洪水标准采用5年一遇。

1.8.3.2隧洞的施工

引水工程全长6065米，其中明渠641米，隧洞4977米，倒虹吸总长275米，暗渠长172米。

建筑物较多，需选用