大峡电站工程设计自检报告.docx
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大峡电站工程设计自检报告
大峡电站工程设计自检报告
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
一
水文
1
流域面积
全流域
km2
894.6
坝址以上
km2
482.7
占全流域53.96%
2
利用的水文系列年限
年
44
1959～2002年
3
坝址多年平均年径流总量
亿m3
3.53
4
坝址代表性流量
多年平均流量
m3/s
11.2
五十年一遇洪峰流量
m3/s
1630
百年一遇洪峰流量
m3/s
2010
五百年一遇峰水流量
m3/s
2570
二
水库
1
水库水位
校核洪水位
m
568.73
（P=0.2%）
设计洪水位
m
565.35
（P=2.0%）
正常蓄水位
m
565.00
死水位
m
552.00
2
水库容积
总库容（校核洪水位以下）
万m3
2038
调节库容（正常蓄水位至死蓄水位）
万m3
1333
调洪库容（校核洪水位至正常蓄水位）
万m3
298
死库容
万m3
407
3
库容系数
%
3.8%
4
调节特性
季调节
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
三
下泄流量
1
校核洪水位时最大下泄流量
m3/s
2433
（P=0.2%）
2
设计洪水位时最大下泄流量
m3/s
1560
（P=2.0%）
四
尾水位
1
最高尾水位
m
497.80
2
正常尾水位
m
493.00
3
最低尾水位
m
491.50
五
特征水头
1
最大水头
m
80
2
电能加权平均水头
m
72
3
最小水头
m
55
4
水轮机额定水头
m
70
六
工程效益指标
1
发电效益
装机容量
MW
20
保证出力
MW
1.9
多年平均发电量
亿度
0.612
单独运行
年利用小时
h
3061
单位kW投资（静态）
元/kW
6594
单位电能投资（静态）
元/kW·h
2.48
单独运行
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
七
淹没损失及工程永久占地
1
淹没水田
亩
48
2
淹没旱田
亩
108
3
迁移人口
人
46
4
搬迁房屋
m2
2700
5
林地
亩
103
6
宅基地
亩
4.1
八
主要建筑物及设备
1
拦河坝
坝型
混凝土重力坝
坝顶高程
m
568.80
防浪墙顶高程
m
570.00
最大坝高
m
88.0
坝顶轴线长
m
159.5
地基特征
碳酸盐硅质板岩
地震基本烈度/设防烈度
度
Ⅵ
2
泄水建筑物
型式
表孔泄流
闸门型式
表孔弧形闸门
堰顶高程
m
555.00
溢流堰前沿宽度
m
2×12.00
孔口尺寸（B×H）
m
2×12×10.5
最大泄量
m3/s
2433
P=0.2%
泄槽最大单宽流量
m3/s
101.40
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
3
发电隧洞
进水口底板高程
m
538.00
设计引用流量
m3/s
32.00
总长度
m
394.48
主洞内径
m
4.0
隧洞出口中心高程
m
492.00
4
厂房
型式
地基特征
碳酸岩硅质板岩
主厂房尺寸（长×宽×高）
m
20.5×15.0×14.3
机组安装高程
m
492.00
5
变电站
面积（长×宽）
m
52×22
（GIS）
6
导流建筑物
型式
城门洞型
进口高程
m
495.00
孔口尺寸（宽×高）
m
5×5.4
矩形
洞身尺寸（宽×高）
m
5×5.4
城门洞型
总长度
m
553
7
主要机电设备
（1）
水轮机
台数
台
2
水轮机出力
MW
10.31
最大水头
m
80.00
最小水头
m
55.0
工程特性表
序号
名称
单位
数量
备注
单机设计引用流量
m3/s
16.06
（2）
发电机
台数
台
2
SF10-16/3300
单机容量
MW
10
电压
kV
10.5
（3）
变压器
台数
台
2
SEPZ-12500-110
容量
MVA
10
（4）
输电线路
电压
kV
110
回路数
回路
1
九
施工
1
主体工程工程量
土石方开挖
万m3
24.40
填筑土石方
万m3
2.10
混凝土
万m3
11.07
金属结构
t
657
帷幕灌浆
m
9510
固结灌浆
m
2810
施工供电
kV
11
县电网
施工期限
月
42
1工程设计概况
1.1工程位置
大峡水电站枢纽位于湖北省竹溪县境内，泉河流域规划中梯级电站的第三级，工程距天宝乡3km，距竹溪县城83km。
拦截堵河西支泗河上游的一级支流泉河。
河流全长82.2km，流域面积894.6km2，大峡电站坝址以上流域面积482.70km2，占全流域的53.96%，河长27.5km，河床比降20.1‰。
多年平均径流量为11.2m3/s，多年平均径流总量为3.53亿m3，多年平均径流深为733.9mm。
1.2主要工程量及投资
（1）主要工程量
土石方开挖24.4万m3，土石方回填2.1万m3，各类砌石2629m3，各类混凝土19.5万m3，金属结构657t，灌浆工程12320m。
（2）工程估算
该工程设计工期为3年。
按2004年4季度价格水平，变更后本工程静态投资为14895.42万元，工程总投资为15888.03万元。
1.3工程设计及审批过程
1.3.1工程规划设计
泉河流域位于湖北省竹溪县境内，为堵河西支泗河上游的一级支流，源于竹溪县大巴山南，流经竹溪县丰溪、泉溪、天宝、龙滩、兵营、新洲等乡镇，在郭家洲与泗河汇合。
河流全长82.2km，流域面积894.6km2，红岩三级坝址以上流域面积482.70km2，占全流域的53.96%，河长27.5km，河床比降20.1‰。
干流天然落差1697m，理论蕴藏量9.61万kW。
目前已兴建龙滩、顺河、劝子洞等三处小型径流式电站，总装机1.55MW，基本处于未开发状态。
为了开发泉河的水力资源，受竹溪县政府委托，湖北省水利水电勘测设计院于2002年经现场查勘，编写了《泉河流域水电梯级开发规划报告》，确定了泉河干流五级开发方案。
红岩一级（库，720m）＋红岩二级（引，664m）＋大峡（库，565m）＋龙滩（引，494m）＋白沙河（库，442m）。
并报湖北省水利厅和省计委，经过专家审查后批准了泉河干流的开发方案。
1.3.2可行性研究
2004年9月30日，湖北省发展和改革委员会以鄂发改能源[2004]931号文对大峡水电站可行性研究进行了批复，主要批复意见如下：
㈠工程建设的批复意见
1、同意可研报告推荐的下坝址和拱坝坝型方案，同意了电站发电洞布置在右岸、导流洞布置在左岸、厂房布置在坝址下游400m的河滩处、地面式厂房的总体布置方案和坝身表孔泄流方案。
2、同意本工程的开发任务以发电为主。
大峡水库为中型水库，工程设计等别为三等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。
同意大坝按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，泄洪消能按30年一遇洪水设计；厂房按30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。
水库正常蓄水位565m和死水位552m，电站装机规模20MW，多年平均发电量6123万KW.h，年利用小时3061h。
3、同意施工总体布置方案，施工期采用枯水期围堰拦断河床，隧洞导流，汛期隧洞和坝面过水的导流方式，导流标准选用枯水期5年一遇。
㈡建议
建议在下阶段工作中，补充大坝下游的消能设计；对库首左岸是否存在向大桂河深切邻谷产生渗漏的问题作出分析和评价。
对局部库岸的稳定性，特别是近坝左岸长庵沟滑坡的稳定状况，进行复核和研究。
㈢坝型变更设计
可研报告批复后，根据专家的审查意见，对坝址处的工程地质情况作了进一步的深入勘查，发现大坝左岸冲沟处地质条件较差，左坝肩存在地质断层构造，基岩节理裂隙发育，且岩体整体性较差，鲜新基岩埋深在530m高程以下，若仍采用拱坝方案，则必须在冲沟处做重力墩，从530m高程做重力墩至坝顶570m高程，高差达40m，重力墩尺寸过大，无法体现拱坝节省工程投资的优势。
同时拱坝开挖要求高，施工难度大，技术要求相当严格，筑坝材料的强度等级相应也较高。
因河床河谷过于狭窄，河床断面宽仅25~31m，若采用混凝土面板堆石坝则施工场面过于狭小，难以施工。
从工程布置、工程投资、工程效益等综合比较，碾压混凝土重力坝方案最优。
大坝坝型变更后，维持可研报告批复后工程的任务和规模不变。
即水库的正常蓄水位为565.0m，水库总库容2038万m3，电站装机20MW，保证出力1.9MW，年利用小时3061h，多年平均发电量6123万KWh。
依据《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），本工程项目为中型水库，大坝及引水建筑物为III等3级，水电站厂房为4级。
大坝按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，电站厂房按30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。
碾压混凝土重力坝方案在布置上将坝轴线往上游偏移17m，从而避开左岸冲沟的影响。
大坝按碾压混凝土重力坝设计，大坝坝顶高程为568.8.0m，防浪墙顶高程为570.0m，坝顶宽6.0m，下游边坡为1:
0.7，上游自508.0m高程以下为1:
0.2的边坡，508.0m高程以上为垂直边坡，坝体最大断面底宽66.34m。
因采用重力坝方案，大坝建基面较拱坝抬高6.0m，河床最低建基面高程为482.0m。
最大设计坝高88.0m。
坝轴线长度为159.51m。
采用溢流坝段坝顶表孔溢洪作为泄洪建筑物，堰顶高程555.0m，净宽12m，两孔，闸门挡水高度10m，最大泄量2433m3/s。
大坝从左至右共分7道缝，不设纵缝。
在设计中采取了基础开挖、基础固结灌浆、接触灌浆、坝踵坝趾双防渗帷幕、坝基排水、坝体排水等综合基础处理措施。
㈣导流洞与发电洞共用段衬砌方案的变更
根据施工组织设计，施工导流采用枯水期5年一遇的标准，导流流量较小，洞身断面不大，与引水发电隧洞的断面尺寸相差不大，且右岸岩石的在成洞条件及进水条件较好，为节约工程投资，导流洞与发电洞采用两洞合一方案，发0+151.712~导0+506.425段与发电洞共用，导流洞过流断面5.0m（宽）×5.4m（高）（城门洞型），洞壁采用喷射混凝土衬砌，部分断面采用钢筋混凝土衬砌。
发电洞为内径4.0m的圆形断面，洞壁采用钢筋混凝土衬砌。
参见图DX-变-水工-01。
导流洞封堵后，采用钢筋混凝土衬砌发电洞水平段工期长，影响工程效益的发挥。
因此，桩号发0+194.664至发电厂房段采用Φ3.6m压力钢管铺设。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程任务（社会经济概况）
大峡水电站建成后将成为十堰市和竹溪县的一座骨干电站，对竹溪县和十堰市国民经济发展有着重要的作用。
十堰市位于湖北省的西北部，与川、陕、豫三省及襄樊、宜昌和神龙架毗邻，全市自然面积23680km2，耕地面积305.4万亩，人口344.4万人，全市辖郧县、郧西、竹山、竹溪、房县和丹江口市等五县一市及十堰市的张湾区和茅箭区，襄渝、汉丹铁路和汉江横贯全区，成为通往川、陕交通中枢，具有重要的地理和区域优势。
十堰市的经济基础较差，党的十一届三中全会以后，国民经济有了很大的发展，地方工业主要有农机、化肥、轻纺、建材、酿造轻工、桐油以及农副产品加工等；还有国家级企业第二汽车制造厂，其产值占十堰市工业产值的75%。
1990年十堰市工农业产值34.85亿元（二汽除外，下同），其中工业产值19.54亿元，到1999年，工农业产值为94.4亿元，其中工业产值为54.02亿元，年平均增长率为11.7%，其中工业产值增长率为12.0%。
竹溪县是十堰市的一个山区大县，自然面积3311km2，耕地面积38.8万亩，人口36.1万人，本县以农业经济为主，适宜发展多种农作物和林木土特产，农作物以粮油为主，土特产以生漆、黑木耳、香菇、油桐等多种经营。
工业主要有电力、机械、煤炭、建材、采矿等，近几年有较大发展，1990年竹溪县工农业产值25423万元，其中工业产值14134万元，到1999年全县工农业产值达105957万元，其中工业产值达53641万元，年平均增长率为17.2%，其中工业产值增长率为16.0%。
竹溪县水力资源非常丰富，能源是制约本区经济发展的“瓶颈”，所以加速开发本县的水电资源是山区发展经济的重要举措。
能源是制约地区经济发展的“瓶颈”，十堰市水力资源非常丰富，加快开发本地区的水电资源是发展国民经济的重要举措。
截止2000年，十堰市已建水电站135处260台（省属水电站除外），装机容量135MW，年均发电量3.5亿KW·h。
现在十堰市的地方电网已经形成。
据统计，已建水电站规模小，调节性能也差，且无一处中型以上骨干电站，全市电力建设基本状况是既缺电量，又缺调峰容量，加快本地区的水电建设，使电力增长满足国民经济发展需求。
竹溪县的水力资源十分丰富，加快发展本县的水电资源是发展经济的重要举措。
目前，竹溪县已建水电站15处，装机容量30.03MW，多年平均发电量0.684亿KW·h，但用电量为1.1亿KW·h，电力缺口依然很大，现在竹溪县地方电网已基本形成，但已建电站规模小，且无一处中型电站，调节性能也差，故县电网的现状是既缺电力，又缺调峰容量。
大峡水电站水库有一定的调节库容，其电站不仅可以提供电力电量，还可以在地方电网中担任变动负荷。
因此，兴建大峡电站在改善电网供电质量，缓解电力紧张和促进竹溪县国民经济发展改善人民生活是非常必要的。
1.4.2工程规模
大峡水电站多年平均径流量为11.2m3/s，多年平均径流总量为3.53亿m3，多年平均径流深为733.9mm。
经技术经济比较，水库正常蓄水位选为565.0m，死水位552.0m，其相应的死库容为407万m3，调节库容1333万m3，库容系数3.8%，电站保证出力1.9MW（单独运行，下同），多年平均年发电量5300万kw·h，装机容量20MW，年利用小时数3061h。
1.5设计标准及依据
1.5.1洪水标准、工程等级及建筑物级别
大峡水电枢纽水库总库容2038万m3，总装机容量为20MW，依据《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），本工程项目为中型水库，大坝及引水建筑物为III等3级，水电站厂房为4级，临时建筑物为5级。
大峡水电枢纽水库防洪标准：
大坝按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，电站厂房按30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。
1.5.2设计基本资料
1.5.2.1主要建筑物的特征水位及流量
（1）挡、泄水建筑物
①500年一遇水库校核洪水位568.73m，下泄流量2433m3/s，相应下游水位497.8m；
②100年一遇水库设计洪水位567.06m，下泄流量1962m3/s，相应下游水位497.0m；
③50年一遇库水位565.35m，下泄流量1560m3/s，相应下游水位496.0m；
（2）引水建筑物及厂房。
水库正常蓄水位565.00m时，电站发电流量32m3/s，相应下游水位490.3m。
1.5.2.2水文气象数据
（1）水文
①设计洪水标准、流量
50年一遇入库洪峰流量1630m3/s；
100年一遇入库洪峰流量2010m3/s；
②校核洪水标准、流量及洪量
500年一遇入库洪峰流量2570m3/s。
（2）气象
①气温
多年平均气温14.3℃，历年极端最高气温40℃，历年极端最低气温-12.9℃。
②风
多年平均风速1.1m/s，多年平均最大风速21m/s。
1.5.2.3地震烈度及材料容重
岩石:
寒武系下统石龙洞组条带状薄层灰岩。
地震基本烈度Ⅵ度（不设防）
混凝土容重24kN/m3
钢筋混凝土容重25kN/m3
淤沙浮容重5kN/m3
天然砂砾石容重20kN/m3
1.5.2.4主要建筑物的安全系数
（1）岩基上水工建筑物抗滑稳定安全系数
主要建筑物的安全系数及超高表见1-1-4。
表1-1-4建筑物安全系数及超高表
建筑物
名称
抗滑安全系数
最小安全超高（m）
备注
设计
校核
设计
校核
大坝
1.20
1.05
0.7
0.5
非常运用条件下Kc≥1.2
溢洪道
1.20
1.05
0.4
0.3
按抗剪断公式计算
电站
1.15
1.05
0.3
0.2
（2）抗浮稳定安全系数
基本荷载组合时K=1.2；
特殊荷载组合时K=1.1。
1.5.2.5其它有关允许的应力、沉陷量和变形量等，按有关专业规范、规定确定。
主要设计规范有：
（1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）;
（2）《水利水电工程可行性研究报告编制规程》（DL5020—93）；
（3）《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5077—1996）；
（4）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077—1997）；
（5）《碾压式土石堆坝设计规范》（SL274—2001）；
（6）《溢洪道设计规范》（SL253—2000）；
（7）《水利水电工程钢闸门设计规范》（DL/5039—95）；（8）《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178—2003）；
（9）《混凝土堆石坝设计规范》（SL/T5016—1999）；
（10）《混凝土拱坝设计规范》（SL252—2003）；
（11）《混凝土重力坝设计规范》（DL5108—1999）。
1.6枢纽总布置
枢纽工程布置方案：
坝轴线座标XA=49932.4886m、YA=50068.3193m；XB=49774.9901m、YB=50043.0509m，水库正常蓄水位565.0m，总库容2038万m3，大坝建基面高程492.0m，最大坝高88.0m，泄水建筑物为大坝溢流坝段上的表孔，堰顶高程555.0m，共两孔，每孔净宽12m，，闸门挡水高度10m，最大泄量2433m3/s。
右岸布置引水隧洞，出口接地面厂房，装机2×10MW，厂房西侧布置室外变电系统等。
详见枢纽总平面布置图DX-变-水工-01。
1.7下闸蓄水前应达到的工程形象面貌
依据《防洪标准》（GB50201—94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），结合坝型及工程等级，工程下闸封堵导流洞蓄水后，坝体度汛防洪标准为：
50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。
大峡水电站下闸蓄水前应达到的工程形象面貌如下：
（1）大坝：
高程552.0m以下的坝体碾压、混凝土浇筑、止水及分缝处理施工必须全部完成，并通过验收；高程538m以下固结灌浆和帷幕灌浆必须全部完成，并通过验收；高程538m以下坝身排水孔完成50%（隔孔），并通过验收；相关大坝观测必须全部完成并调试合格。
右岸高程538m平硐完成围岩固结灌浆。
（2）溢洪道：
溢洪道反弧段全部完成并开始浇筑堰面混凝土。
（3）导流洞：
进口封堵闸门及启闭设备的安装调试必须完成。
（4）进水塔的混凝土施工、基础处理及下部山岩倒悬体加固必须全部完成，下部边坡不稳定岩体处理完成；拦污栅入槽就位；进出口事故检修闸门安装调试必须完成；洞身段的混凝土衬砌，回填灌浆及固结灌浆等必须完成。
（5）发电厂房与开关站：
发电厂房、开关站及尾水管的土建施工应基本完成；厂房尾水闸门安装调试完成；机组的机电设备安装应基本完成。
（6）隧洞与压力钢管：
隧洞与压力钢管工程基本完成。
通过对上述项目的检查验收后，可认为本工程基本具备下闸蓄水阶段验收条件。
2水文
2.1流域概况
泉河流域位于湖北省竹溪县中心腹地南部山区，为堵河西支泗河上的一级支流，发源于大巴山南鄂陕两省交界的大界梁，全流域位于竹溪县境内。
河流流经丰溪、泉溪、天宝、龙滩、兵营、新洲等乡镇，在郭家洲与泗河汇合，全长82.2km，流域面积894.6km2。
干流天然落差1697m，平均比降7.26‰，水力资源理论蕴藏量9.61万kw。
泉河流域内山峦起伏，其地势是西南高、东北低，由西南向东北倾斜。
主要山脉是大小界梁，其主峰海拔高程2195.0m。
流域内平地较少，仅有小片山间盆地，耕地分散，以旱田坡地居多，水田仅分布于低山河谷的两岸。
流域内植被良好，森林覆盖率达70%。
泉河流域水系发育，干流两岸支流密布，河道弯曲，为典型的河曲地貌。
流域内大于50km2的支流共有11条，左岸自上而下依次为五道河、石板河、大桂河、小桂河，右岸依次为高子河、阳河沟、望玉河、顺河、小白沙河、乱柴沟、四条沟。
河源高程2000m左右，河口高程308.3m。
流域平均宽度10.9km，河床切割较深，河谷多呈“V”或“U”字型，常水位时水面宽上游25～35m，中游50～70m，下游100m左右，干流具有水急坡陡的特点。
目前，泉河流域内虽已兴建龙滩、顺河、劝子洞等三处小型径流式电站，总装机1.55Mw，但尚无控制性的大中型水利水电工程，基本处于未开发状态，由于流域内天然来水丰富，人类活动影响较小，故有利于水利水电开发。
2.2水文气象特征
2.2.1气象特征
泉河全流域属副热带季风气候区，处在大巴山脉东侧的迎风面，流域的地势、地形，正好是季风水气入流通道，降雨充沛，气候温和，流域多年平均降水量1212mm，暴雨中心在流域的西南部，代表站杨家扒多年平均降水量1434mm，最大1922.5mm（1984年），流域下游为降水低值区，代表站蔡家坝多年平均降水量988mm，最小642.8mm（1976年）。
用竹溪县气象站的气象资料，来反映本工程区的气象特征，主要气象
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