水電站畢業(yè)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  1綜合說(shuō)明</b></p><p><b>  1.1工程概況</b></p><p>  河橋水電站工程位于大通河永登縣河橋鎮(zhèn)南關(guān)村河段,是山水輪泵站改造的引水式發(fā)電站,無(wú)壩取水,裝機(jī)容量1280kw。2001年經(jīng)永登縣計(jì)劃委員會(huì)批準(zhǔn),修建了引水樞紐,增設(shè)500kw×2發(fā)電機(jī)組及其發(fā)電廠(chǎng)房,改造后的電站總

2、裝機(jī)容量2280kw。</p><p>  限于當(dāng)時(shí)資金籌措條件,原水輪泵改裝的電站發(fā)電設(shè)施以及動(dòng)力渠、尾水渠、泄水渠等主要建筑物均未改動(dòng)。運(yùn)行中暴露出以下問(wèn)題:</p><p>  (1)原水輪泵改裝的發(fā)電機(jī)組水輪機(jī)老化、機(jī)型屬淘汰產(chǎn)品,水輪機(jī)易損件市場(chǎng)無(wú)貨,更換困難。運(yùn)行申水輪機(jī)竄軸、水封漏水,機(jī)組震動(dòng)大,多次調(diào)試因主要部件磨損過(guò)大而無(wú)明顯好轉(zhuǎn)。水輪泵水機(jī)性能與發(fā)電機(jī)專(zhuān)用水機(jī)性能原本差

3、異很大加之上述機(jī)械故障,造成發(fā)電效率低下,目前實(shí)際出力不及設(shè)計(jì)出力時(shí)40%,且難于穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>  (2)動(dòng)力渠及輸水系統(tǒng)與水電站發(fā)電功能不匹配。動(dòng)力渠線(xiàn)路長(zhǎng)度887m縱坡1/380且末襯砌水頭損失大。尾水渠線(xiàn)路長(zhǎng)度440m、縱坡1/880、未襯砌,水頭損失亦大。</p><p>  (3)前池為兩座分立廠(chǎng)房機(jī)組共用,受水流條件所限,通往原水輪泵站改裝機(jī)組的流道過(guò)流能力不滿(mǎn)足

4、電站用水需要。</p><p>  經(jīng)過(guò)改造,水電站設(shè)計(jì)流量105m/s,電站總裝機(jī)容量5465kw,年發(fā)電量2403萬(wàn)度,年利用小時(shí)4397h。其中,新增裝機(jī)容量4465kw,年發(fā)電量1803萬(wàn)度,總投資3199.03萬(wàn),單位裝機(jī)投資7165元/kw,單位電能投資1.771元/度。按照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定,河橋水電站工程為V等小(2)型工程,主要建筑物及次要建筑物均按5級(jí)設(shè)計(jì)。</p

5、><p>  引水樞紐防洪標(biāo)準(zhǔn):10年一遇洪水設(shè)計(jì),20年一遇洪水校核。(原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),己批)。廠(chǎng)房防洪標(biāo)準(zhǔn):洪水設(shè)計(jì)30年一遇,洪峰流量1630m/s,校核洪水50年一遇,洪峰流量18l0m/s。根據(jù)1:400萬(wàn)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GR18306-2001),工程區(qū)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度0.15g(相當(dāng)于地震基本烈度訓(xùn)度),地震動(dòng)反映譜特征周期為0.45s。</p><

6、p>  河橋水電站列入了大通河永登縣連城河段水力資源開(kāi)發(fā)規(guī)劃中,工程增容改造沒(méi)有改變梯級(jí)開(kāi)發(fā)格局,不涉及第三者權(quán)益,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好,工程建設(shè)是可行的。</p><p><b>  1.2水文</b></p><p><b>  1.2.1氣象</b></p><p>  大通河流域深居西北內(nèi)陸,氣候受東南海洋季風(fēng)的影響

7、和蒙古高壓的控制,具有冬長(zhǎng)暑短、雨熱同季、日照時(shí)間長(zhǎng)、年降水少、蒸發(fā)量大、垂直分布明顯和晝夜溫差大的大陸性氣候特點(diǎn)。流域上游為祁連山中段,下游為祁連山東段,降水隨高程的增加而遞增的特點(diǎn)比較明顯,氣候要素隨海拔高程變化呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律,愈向上游冰凍期愈長(zhǎng),氣溫也低,降水量增大、蒸發(fā)量減少。中下游降水集中在汛期,5~9月降水量約占全年總降水量的80%左右,上游在9月下旬至翌年6月上旬基本上為降雪天氣。</p><p&g

8、t;  河橋水電站的工程地段氣象可以連城水文站和紅杏氣象站氣象資料為代表,由此可見(jiàn)多年平均氣溫8.0℃,極端最高氣溫35.8℃,極端最低氣溫-20.6℃,年降水量420.4mm,年蒸發(fā)量1559.4mm,平均風(fēng)速1.5m/s,最大風(fēng)速14m/s,最大凍土深度為80㎝,最大積雪深度為9㎝</p><p><b>  1.2.2年徑流</b></p><p>  河橋水電

9、站距上游的連城水文站約14.0km,距下游的享堂水文站約24.0km,連城、享堂水文站是河橋水電站水文分析計(jì)算的主要依據(jù)站。連城水文站共有1954~1957、1968~2001年38年完整但不連續(xù)的實(shí)測(cè)徑流資料。享堂站具有1950~2001年52年年徑流系列,且具有良好的代表性。因此選用享堂站為參證站進(jìn)行插補(bǔ)延長(zhǎng)。經(jīng)計(jì)算相關(guān)系數(shù)r=0.924,關(guān)系良好,利用享堂站還原后的徑流系列將連城站還原后的徑流系列插補(bǔ)延長(zhǎng)至1950~2001年共5

10、2年天然徑流系列。</p><p>  大通河流域青海省境內(nèi)(天堂寺以上)年均灌溉引用水量1.23m3/s,自九十年代以來(lái)隨著工農(nóng)業(yè)的不段發(fā)展用水量有逐漸加大趨勢(shì),因此連城站、享堂站以上灌溉引用流量1979年以前用水文局調(diào)查成果,1980~1989年按1979年引用流量考慮,1990年以后逐年略加大進(jìn)行還原。另外連城、享堂站1995年以后考慮了引大管理局提供的引大入秦灌溉工程的引水流量。</p>&

11、lt;p>  由連城站于享堂站年平均流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)按流域面積直線(xiàn)內(nèi)插得河橋水電站徑流成果為Q0=89.9m3/s,年徑流量28.4億m3,CV=0.19,CS=2.0CV.見(jiàn)表1—2—1、1—2—2。</p><p>  表1—2—1 河橋水電站設(shè)計(jì)年徑流成果表</p><p>  表1—2—2 連城站設(shè)計(jì)枯水

12、期平均流量成果表</p><p><b>  1.2.3洪水</b></p><p>  大通河大洪水主要由暴雨形成,暴雨期為7~9月,尤以7、8月最多,故年最大洪峰流量也多發(fā)生在此段時(shí)間里。每年4、5月份有春汛洪水,主要為融冰化雪水所造成,一般較暴雨洪水洪峰為小,且洪水過(guò)程漲落緩慢。根據(jù)以整編刊印的《甘肅省洪水調(diào)查資料》分析,將1919年洪水重現(xiàn)期定為50~80年。

13、</p><p>  大通河享堂站實(shí)測(cè)年最大洪峰流量有1950~2001年共52年實(shí)測(cè)系列資料,加入1919年歷史洪水,用矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù),采用P—Ⅲ型曲線(xiàn),用適線(xiàn)法,求得享堂站得洪峰流量均值為Qm=730m3/s,CV=0.58、CS=3.0CV。</p><p>  大通河連城站實(shí)測(cè)系列有1954~1957、1968~2001年共38年不連續(xù)系列,采用連城站~享堂站同步洪峰流量相關(guān),將

14、連城站洪峰流量系列插補(bǔ)延長(zhǎng)為1950~2001年共52年系列。</p><p>  對(duì)連城站延長(zhǎng)后得系列加入1919年歷史洪水,用矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù),采用P—Ⅲ型曲線(xiàn),用適線(xiàn)法,求得連城站的洪峰流量均值為Qm=670m3/s,CV=0.54,CS=3.0CV。</p><p>  河橋水電站設(shè)計(jì)洪峰流量均值按流域面積由連城站和享堂站雙對(duì)數(shù)內(nèi)插的730m3/s,CV值按流域面積直線(xiàn)內(nèi)插為0.5

15、6.</p><p>  設(shè)計(jì)洪峰流量成果見(jiàn)下表1—2—3</p><p>  表1—2—3 河橋水電站設(shè)計(jì)洪峰流量成果表</p><p>  計(jì)算結(jié)果較西北院成果略小,但屬于同一量級(jí),可以相互認(rèn)證。鑒于樞紐已經(jīng)建成,從持續(xù)設(shè)計(jì)的延續(xù)性及安全方面考慮,樞紐的設(shè)計(jì)和校核洪峰流量仍取西北院設(shè)計(jì)成果,即洪峰設(shè)計(jì)流量為1260m3/s(十

16、年一遇),校核洪峰流量為1530m3/s(二十年一遇)。</p><p>  河橋水電站施工洪水設(shè)計(jì)依據(jù)站為大通河連城站和享堂站。各分期前后跨期5天取樣,故使用時(shí)不再跨期,河橋各月分期施工洪水成果見(jiàn)下表1—2—4。</p><p>  表1—2—4 河橋水電站施工洪水成果表</p><p><b>  1.2.4

17、泥沙</b></p><p>  大通河連城水文站以上流域?yàn)槭搅謪^(qū),植被條件較好,因而大通河水含沙量較小。連城一下植被較差含沙量逐漸加大,是大通河泥沙的主要來(lái)源區(qū)。河橋水電站懸沙成果根據(jù)連城站和享堂站懸沙成果推求。</p><p>  連城站至河橋電站的區(qū)間年侵蝕模數(shù)為874.6t/km2,因此河橋水電站多年平均懸移質(zhì)輸沙量為連城站輸沙量加上連城站至河橋水電站區(qū)間產(chǎn)沙量,共計(jì)

18、269萬(wàn)t,多年平均懸移質(zhì)含沙量約0.95kg/m3.推懸比根據(jù)實(shí)地勘測(cè)和經(jīng)驗(yàn)取0.25,則河橋水電站多年平均推移質(zhì)輸沙量67萬(wàn)t,河橋水電站多年平均輸沙總量336萬(wàn)t。</p><p><b>  1.2.5冰情</b></p><p>  河橋水電站的冰情資料,設(shè)計(jì)參照連城站實(shí)測(cè)資料使用。連城站最早開(kāi)始結(jié)冰日期為10月21日(1972年),最遲為12月3日(195

19、3年);河面封凍,最早為12月13日(1996年),最遲開(kāi)始解凍日期為3月24日(1969年)。全部融冰最遲日期為4月18日(1973年),封凍最長(zhǎng)天數(shù)為80天(1969年)最大河心冰厚0.65m,最大岸邊冰厚為0.42m,流冰花時(shí)間較長(zhǎng),一般在11月下旬開(kāi)始至次年3月中、下旬,流冰花時(shí)間120~130天。</p><p><b>  1.3地質(zhì)</b></p><p&g

20、t;  1.3.1區(qū)域構(gòu)造及地震</p><p>  區(qū)內(nèi)褶皺多為平緩的短軸褶皺,斷裂構(gòu)造不發(fā)育,也不具區(qū)域性,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈。</p><p>  根掘1:400萬(wàn)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》,工程區(qū)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度為0.159(相當(dāng)于地震基本烈度訓(xùn)度),地震動(dòng)反映譜特征周期為0.45s。</p><p>  1.3.2工程地質(zhì)條件&l

21、t;/p><p>  工程區(qū)地處大通河河谷,主要建筑物布置在一級(jí)階地后緣,地基巖性為上第三系砂質(zhì)粘土巖夾粘土質(zhì)砂巖:巖層產(chǎn)狀為NEl8NW°<Wl8°,巖石軟弱破碎,節(jié)理裂隙密集,巖休完整性差,為相對(duì)不透水地層,巖石強(qiáng)風(fēng)化深約2~3m。天然密度2.4~2.69/cm,,比重2.6~2.7,飽和抗壓強(qiáng)度10~l5MPa,抗剪斷強(qiáng)度f(wàn)’=0.5~0.6,C’=0.2~0.3MPa,承載力:強(qiáng)風(fēng)化

22、巖0.3~0.5MPa,弱風(fēng)化揣0.5~0.8MPa。</p><p>  進(jìn)水閘、動(dòng)力明渠、廠(chǎng)房、尾水渠、泄水渠等主要建筑物,基礎(chǔ)均坐落在第三系砂質(zhì)粘上巖夾粘土質(zhì)砂巖上,基礎(chǔ)工程地質(zhì)條件良好。</p><p>  1.3.3天然建筑材料</p><p>  沙礫石料場(chǎng)勘測(cè)凈礫石和凈砂儲(chǔ)量均瞞足本階段設(shè)計(jì)儲(chǔ)量要求。砼粗、細(xì)骨料試驗(yàn)指標(biāo)均符合規(guī)范要求的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)。&

23、lt;/p><p>  土料場(chǎng)土體較純,土質(zhì)均勻,結(jié)構(gòu)較密室,土料場(chǎng)試驗(yàn)指標(biāo)基本符合規(guī)范要求的技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)。</p><p>  塊石料源選為沿開(kāi)發(fā)河段的河床及河漫灘沖擊砂卵礫石層中揀集使用,其質(zhì)量符合規(guī)范要求。</p><p>  1.4工程任務(wù)和規(guī)模</p><p><b>  1.4.1工程任務(wù)</b></p&g

24、t;<p>  河橋電站為引水式電站,電站的主要任務(wù)是引水發(fā)電,電站建成后投入蘭州電網(wǎng)運(yùn)行,向電網(wǎng)銷(xiāo)售電力,用以滿(mǎn)足蘭州電網(wǎng)及蘭州市、永登縣持續(xù)高速增長(zhǎng)的電力、電量需求。</p><p>  根據(jù)電站在電力系統(tǒng)中的作用及規(guī)模,參照《小水電水能設(shè)計(jì)規(guī)程》(SL76—94)的規(guī)定,本電站設(shè)計(jì)保證率采用P=85%。電站的設(shè)計(jì)水平年采用第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)后的4~7年并和國(guó)民經(jīng)濟(jì)五年計(jì)劃相適應(yīng)。按照施工進(jìn)度安排,

25、河橋水電站2008年左右增容機(jī)組發(fā)電。因此,設(shè)計(jì)水平年為2015年。 </p><p>  1.4.2水利水能計(jì)算基本資料及依據(jù)</p><p>  利用水文分析插補(bǔ)延長(zhǎng)的52年天然徑流系列,選取河橋樞紐斷面

26、五個(gè)水文代表年的天然徑流資料(以日平均流量為單位)扣除上游工農(nóng)業(yè)用水及樞紐~尾水生態(tài)用水后,進(jìn)行計(jì)算量指標(biāo)計(jì)算。這五個(gè)水文計(jì)算代表年的相應(yīng)天然年平均流量分別為108m3/s、101 m3/s、88.8 m3/s、77.9 m3/s及72.4 m3/s,其五年均值為89.6 m3/s,與長(zhǎng)系列多年平均流量89.9 m3/s接近,所以選用的五個(gè)水文代表年具有一定的典型代表性,其精度可以滿(mǎn)足本電站該階段的水能設(shè)計(jì)與計(jì)算要求。各代表年出力過(guò)程線(xiàn)

27、等均按照P=15%、P=25%、P=50%、P=75%、P=85%繪制。擬定電站裝機(jī)容量4.65MW,動(dòng)能指標(biāo)見(jiàn)下表1—4—1</p><p>  表1—4—1 河橋水電站動(dòng)能指標(biāo)</p><p>  1.5工程布置及建筑物</p><p><b>  1.5.1工程布置</b></p>

28、<p>  增容改造工程的總體布置承襲了該工程原布置格局,渠系建筑物在大通河左岸一級(jí)階地后緣原線(xiàn)布置。新建廠(chǎng)房布置在原500kW×2貫流機(jī)組廠(chǎng)房右側(cè),泄水渠方位與動(dòng)力渠近乎垂直通往大通河。尾水渠下游連城火電廠(chǎng)臨河泵站取水口,該處河道水位受控于泵站樞紐,正常水位1850.0m。</p><p><b>  1.5.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p&g

29、t; ?。?)《水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程》(DL5021—93)</p><p> ?。?)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252—2000)</p><p>  (3)《小型水力發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5007—2002)</p><p> ?。?)《小型水力發(fā)電站水文計(jì)算規(guī)范》(SL77—94)</p><p> ?。?)《

30、小型水力發(fā)電站水能設(shè)計(jì)規(guī)劃》(SL77—94)</p><p> ?。?)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5071—2000)</p><p>  (7)《小水電建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)程》(SL16—95)</p><p> ?。?)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5108—1999)</p><p> ?。?)《水里水電工程土木合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)

31、范》(SL/T225—98)</p><p> ?。?0)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL265—2001)</p><p><b>  1.5.3基本資料</b></p><p><b> ?。?)氣象</b></p><p>  年降水量 4

32、20.4mm</p><p>  年蒸發(fā)量 1559.4mm</p><p>  多年平均氣溫 8.0℃</p><p>  極端最高氣溫 35.8℃</p><p>

33、  極端最低氣溫 -20.6℃</p><p>  實(shí)測(cè)最大風(fēng)速 14m/s</p><p>  最大凍土深度 80cm</p><p><b> ?。?)流量及水位</b>&l

34、t;/p><p>  表1—5—1 流量及水位表</p><p><b>  (3)泥沙 冰情 </b></p><p>  平均懸移質(zhì)含沙量 0.95kg/m3</p><p>  多年平均推移質(zhì)輸沙量

35、 67萬(wàn)t</p><p>  岸邊最大冰厚 0.42m</p><p>  河心最大冰厚 0.65m</p><p> ?。?)巖土、土養(yǎng)物理力學(xué)指標(biāo)</p><p>  按地質(zhì)的建議值采用:</p>&l

36、t;p>  砂質(zhì)粘土巖強(qiáng)風(fēng)化層允許承載力標(biāo)準(zhǔn)值</p><p>  弱風(fēng)化巖允許承載力標(biāo)準(zhǔn)值</p><p><b>  抗剪斷摩擦系數(shù)f’</b></p><p><b>  抗剪斷粘結(jié)力C’</b></p><p><b> ?。?)地震設(shè)防烈度</b></p&

37、gt;<p>  本電站以基本烈度Ⅶ度作為設(shè)防烈度。主要建筑物進(jìn)水閘、壓力前池、壓力管道、主、副廠(chǎng)房作抗震計(jì)算和采取抗震措施。</p><p><b>  (6)安全系數(shù)</b></p><p>  抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按閘基低面與巖石地基之間抗剪斷分析計(jì)算。抗剪穩(wěn)定安全系數(shù):基本組合3.0,特殊組合2.5。</p><p>  混凝

38、土及鋼筋混凝土的安全系數(shù),按《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T 191—96的規(guī)定采用。</p><p><b> ?。?)安全超高</b></p><p>  進(jìn)水閘在樞紐正常運(yùn)用和非正常運(yùn)用的靜水位加波浪高度以上的安全超高,按規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)洪水位不小于0.3m,校核洪水位不小于0.2m。廠(chǎng)房校核洪水位以上超高0.3m以上。</p><p>

39、;<b> ?。?)開(kāi)挖邊坡</b></p><p>  覆蓋層水上臨時(shí)邊坡:1:0.75~1:1,永久開(kāi)挖邊坡1:1~1:1.25,水下臨時(shí)開(kāi)挖邊坡:1:1.25~1:1.5,永久開(kāi)挖邊坡1:1.5~1:0.75,臨時(shí)0.1~0.5。</p><p>  詳見(jiàn)表1河橋水電站工程特性表。</p><p>  表1

40、 河橋水電站工程特性表</p><p><b>  2水文</b></p><p><b>  2.1流域概況</b></p><p>  大通河屬黃河流域,地方青藏高原東北邊緣,是湟水的最大一級(jí)支流,黃河的二級(jí)支流,發(fā)源于青海省的木里山,源頭海拔高程4520m,整個(gè)流域面積15130k㎡,河道

41、總長(zhǎng)度560.7km,主河道平均坡降4.52%。大通河流域形狀似一窄長(zhǎng)矩形,水系呈羽毛狀分布,流域北岸位于祁連山,南岸位于大通山、達(dá)坂山,地勢(shì)西北高而東南低。流域可以門(mén)源和連城兩地大致分為上、中、下三段;河源至門(mén)源為上段,河長(zhǎng)322km,地形為峽谷和盆地相同,該段地勢(shì)較高,氣候寒冷,在潛山連城為中段,河長(zhǎng)192km,該河段山勢(shì)高聳,林木成片,峽谷緊連著峽谷,但在天堂寺以下,森林漸弱,耕地增多,河道呈階梯狀,坡降陡,水能資源豐富;連城以下

42、至河口為下段,河長(zhǎng)40km,植被稀少,連城至享堂間,河流兩岸階地上均為灌溉良田。</p><p>  河橋水電站位于大通河下游,樞紐位于甘肅省蘭州市永登縣河橋鎮(zhèn)南關(guān)村附近,水電站樞紐斷面以上集水面積141542k㎡。</p><p><b>  2.2氣象</b></p><p>  大通河流域深居西北內(nèi)陸,氣候受東南海洋季風(fēng)的影響和蒙古高壓的

43、控制,具有冬長(zhǎng)暑短、雨熱同季、日照時(shí)間長(zhǎng)、年降水少、蒸發(fā)量大、垂直分布明顯和晝夜溫差大的大陸性氣候特點(diǎn)。流域上游為祁連山中段,下游為祁連山東段,降水隨高程的增加而遞增的特點(diǎn)比較明顯,氣候要素隨海拔高程變化呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律,愈向上游冰凍期愈長(zhǎng),氣溫也低,降水量增大、蒸發(fā)量減少。中下游降水集中在汛期,5~9月降水量約占全年總降水量的80%左右,上游在9月下旬至翌年6月上旬基本上為降雪天氣。</p><p>  河橋

44、水電站的工程地段氣象可以連城水文站和紅杏氣象站氣象資料為代表,由此可見(jiàn)多年平均氣溫8.0℃,極端最高氣溫35.8℃,極端最低氣溫-20.6℃,年降水量420.4mm,年蒸發(fā)量1559.4mm,平均風(fēng)速1.5m/s,最大風(fēng)速14m/s,最大凍土深度為80㎝,最大積雪深度為9㎝。</p><p><b>  2.3基本資料</b></p><p>  大通河干流自上而下設(shè)

45、有尕日得、尕大灘、天堂、連城、享堂等水文站。其中享堂水文站始建于1940年,經(jīng)黃委會(huì)整編后的完整連續(xù)資料子1950年至今,為觀測(cè)系列最長(zhǎng)的。</p><p>  河橋水電站樞紐處無(wú)實(shí)測(cè)水文資料,上游14km處有連城水文站,連城水文站控制流域面積1391km2,而本工程壩址以上流域面積14542km2,區(qū)間面積占連城水文站面積的4.5%,而水文計(jì)算規(guī)范規(guī)定當(dāng)工程點(diǎn)與設(shè)計(jì)站的集能水面積相差不超過(guò)3%時(shí),工程地點(diǎn)的徑流

46、設(shè)計(jì)值可直接采用設(shè)計(jì)站的徑流分析成果。所以河橋水電站壩址的徑流設(shè)計(jì)值不能直接采用連城站徑流分析成果。河橋水電站上下游都有水文站控制,河橋樞紐斷面的徑流設(shè)計(jì)值可以采用兩站設(shè)計(jì)值按面積直線(xiàn)內(nèi)插。</p><p>  河橋水電站距上游的連城水文站約14.0km,距下游的享堂水文站約24.0km,連城、享堂水文站是河橋水電站水文分析計(jì)算的主要依據(jù)站。</p><p>  大通河主要水文站一覽表見(jiàn)表

47、2—3—1</p><p>  表2—3—1 大通河干流主要水文站一覽表</p><p><b>  2.4年徑流</b></p><p><b>  2.4.1徑流特性</b></p><p>  河橋水電站樞紐以上徑流主要來(lái)源于大氣降水,其中以雨水補(bǔ)給為

48、主,雪水筆記為輔。全年可分為3月中、下旬至5月為春汛,由上游冰雪融水和降雨補(bǔ)給;6~9月為夏秋洪水期,以大面積降雨補(bǔ)給為主,有的年份可以延長(zhǎng)至10月上旬;10~11月為秋季平水期,以地下水補(bǔ)給及河槽儲(chǔ)蓄量為主;12月至次年3月初為冬季枯水期,以地下水補(bǔ)給為主,水量小而穩(wěn)定。徑流年內(nèi)分配6~9月占年徑流比例最大約66.0%,2月份最小。最小流量出現(xiàn)在12月下旬至2月下旬。</p><p>  2.4.2徑流系列的還

49、原及插補(bǔ)延長(zhǎng)</p><p>  連城水文站自1953年設(shè)站,1958年撤銷(xiāo),1968年又復(fù)建站,共有1954~1957、1968~2001年38年完整但不連續(xù)的實(shí)測(cè)徑流資料。為使測(cè)驗(yàn)資料一致,應(yīng)對(duì)連城站以上歷年用水進(jìn)行還原。</p><p>  大通河流域青海境內(nèi)(天堂寺以上)年均灌溉用水引用量為1.23m3/s,自九十年代以來(lái)隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展用水量又逐漸加大趨勢(shì),因此連城站、享

50、堂站以上灌溉引用流量1979年以前用水文局調(diào)查成果,1980~1989年按1979年引用流量考慮,1990年以后逐年略加大進(jìn)行還原。另外連城、享堂站1995年以后考慮了引大管理局提供的引大入秦灌溉工程的引用流量。</p><p>  享堂站具有1950~2001年52年年徑流系列,且具有良好的代表性。因此選用享堂站為參證站進(jìn)行插補(bǔ)嚴(yán)懲。</p><p>  連城站具有1954~1957、1

51、968~2001年共38年實(shí)測(cè)系列資料,與下游享堂站水文站相應(yīng)年份對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)連城站缺測(cè)年份偏豐,為提高連城站年徑流系列的代表性,根據(jù)兩水文站1954~1957、1968~2000年同步徑流資料,建立了連城站與下游享堂站同期年平均流量相關(guān)關(guān)系,經(jīng)計(jì)算相關(guān)系數(shù)r=0.924,關(guān)系良好,利用享堂站還原后的徑流系列將連城站還原后的徑流系列差不延長(zhǎng)至1950~2001年共52年天然徑流系列。</p><p>  2.4

52、.3徑流系列代表性分析</p><p>  連城水文站年徑流量時(shí)序圖及年平均流量差積曲線(xiàn)見(jiàn)圖2—4—1、圖2—4—2。由圖2—4—2可以看出,1950~53年4年間,差積曲線(xiàn)基本上是水平波動(dòng)表示該時(shí)期年徑流量在均值附近波動(dòng)稱(chēng)為平穩(wěn)期:從1954~59年6年間,差積曲線(xiàn)為上升期,表示該時(shí)期年徑流量偏離均值的趨勢(shì)為上升期:從1960~72年13年間,差積曲線(xiàn)基本上是上下交錯(cuò)期,表示該時(shí)期的年徑流量在均值上下波動(dòng):從1

53、973~87年15年間,差積曲線(xiàn)基本上位下降期(1975、1981、1983年除外),表示該時(shí)期年徑流量偏離均值的趨勢(shì)為下降期;從1988~90年3年間,差積曲線(xiàn)為上升期,表示該時(shí)期年徑流量偏離均值的趨勢(shì)為上升期;從1991~2001年11年間過(guò)程線(xiàn)為下降期(1993、1998年除外),表示該時(shí)期年徑流量偏離均值的趨勢(shì)為下降期。根據(jù)代表年應(yīng)包含豐、平、枯參數(shù)比較穩(wěn)定的原則,課件連城站1950~2001年年徑流系列具有較好的系列代表性。&

54、lt;/p><p><b>  2.4.4徑流計(jì)算</b></p><p>  經(jīng)相關(guān)插補(bǔ)延長(zhǎng)后,連城站具有1950~2001年共52年天然徑流系列資料,用矩法處估參數(shù),采用P—Ⅲ型曲線(xiàn)適線(xiàn),求得連城站多年平均流量為87.5m3/s ,年徑流量27.6億m3,Cv=0.20,Cs=2.0Cv。</p><p>  對(duì)享堂站1950~2001年共5

55、2年天然徑流系列資料,用矩法初估參數(shù),采用P—Ⅲ型曲線(xiàn)適線(xiàn),得多年平均流量為91.6 m3/s,年徑流量28.9億m3,Cv=0.18,Cs=2.0Cv.</p><p>  由連城站與享堂站年平均流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)按流域面積積直線(xiàn)內(nèi)插得河橋水電站徑流成果為Q0=89.9 m3/s,年徑流量28.4億m3,Cv=0.19,Cs=2.0Cv。</p><p>  河橋水電站年徑流成果見(jiàn)表2—4—1

56、。</p><p>  表2—4—1 河橋水電站設(shè)計(jì)年徑流成果表</p><p>  大通河連城站年徑流差積曲線(xiàn)</p><p>  2.4.5徑流年內(nèi)分配</p><p>  徑流年內(nèi)分配采用1~12月日歷年度,按典型年的年徑流量和枯水期的徑流量分別接近設(shè)計(jì)頻率的徑流量為原則,分別選取連城站平P=15%的典

57、型年為1993年,其平均流量105m3/s,P=25%的典型年為1957年,其平均流量103 m3/s,P=50%的典型年為1976年,其平均流量85.0 m3/s,P=75%的典型年為1984年,其平均流量71.2 m3/s,P=85%的典型年為1997年,其平均流量68.0 m3/s。按設(shè)計(jì)頻率的年平均流量與典型年年平均流量之比值修正典型年的月、日平均流量得連城水電站各代表年的逐月、日平均流量。</p><p&g

58、t;  河橋水電站徑流年內(nèi)分配成果見(jiàn)表2—4—2。</p><p>  表2—4—2 大通河河橋水電站徑流年內(nèi)分配成果表 Q:m3/s</p><p>  河橋水電站各代表年的逐月、日平均流量見(jiàn)表 2—4—3、2—4—4、2—4—5、2—4—6、2—4—7。</p><p>  上述計(jì)算成果為天然來(lái)水,計(jì)

59、算電站誰(shuí)能參數(shù)時(shí),應(yīng)扣除上游用水。連城站以上現(xiàn)狀用水主要為青海省門(mén)源、互助兩縣及甘肅天祝、永登兩縣灌溉用水。依大通河規(guī)劃設(shè)想,自上而下有“引大濟(jì)黑”(甘肅黑河)、“引大濟(jì)湟”(青海湟水)及“引大入秦”(甘肅秦王川)灌溉工程,前兩項(xiàng)吊水工程因地處高山區(qū),其后嚴(yán)寒,建設(shè)和管理?xiàng)l件極為困難,因而近期難以實(shí)施,“引大入秦”工程現(xiàn)已發(fā)揮效益。居上所述,本電站誰(shuí)能計(jì)算在來(lái)水過(guò)程中不扣除“引大濟(jì)黑”、“引大濟(jì)湟”用水,因扣除現(xiàn)狀農(nóng)業(yè)用水及“引大入秦”

60、用水。“引大入秦”工程設(shè)計(jì)年調(diào)水量4.43億m³,但直到2003年實(shí)際引用水量才達(dá)到1.21億m³,預(yù)計(jì)到2015年引水量可達(dá)2.0億m³。青海省大通河流域農(nóng)、牧、工業(yè)及城鎮(zhèn)總引用水量2015年水平為0.58億m³,甘肅省天祝、永登兩縣大通河流域總引用水量0.43億m³。預(yù)計(jì)到2015年扣除上述諸項(xiàng)用水后,河橋水電站多年平均流量71.4m³/s。</p><

61、p>  表2—4—3 河橋水電站P=15%代表年逐日平均流量 Q:m³/s</p><p>  表2—4—4 河橋水電站P=25%代表年逐日平均流量 Q:m³/s</p><p>  表2—4—5 河橋

62、水電站P=50%代表年逐日平均流量 Q:m³/s</p><p>  表2—4—6 河橋水電站P=75%代表年逐日平均流量 Q:m³/s</p><p>  表2—4—7 河橋水電站P=85%代表年逐日平均流量

63、Q:m³/s</p><p>  2.4.6枯水期徑流計(jì)算</p><p>  大通河一般年份11月中旬進(jìn)入冬季枯水期,枯水期到次年4月份結(jié)束。歷年最小流量多出現(xiàn)在12月~2月,尤其是2月份,出現(xiàn)頻數(shù)最高。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn),連城、享堂站的枯水期大致可以劃分為12月~4月,連城水文站枯水期平均流量資料現(xiàn)已收集有1954~1957、1968~2001年共38年實(shí)測(cè)資料,享堂水文站枯水期流

64、量資料現(xiàn)已收集有1950~2001年52年實(shí)測(cè)資料。兩站同步系列建立枯水期平均流量相關(guān)系數(shù)(r=1.887),利用享堂站枯水期平均流量系列將連城站枯水期平均流量系列延長(zhǎng)至1950~2001年(n=52年)。用矩法初估參數(shù),采用P=Ⅲ型曲線(xiàn)適線(xiàn),得連城站枯水期平均流量統(tǒng)計(jì)參數(shù)。連城站設(shè)計(jì)枯水期平均流量成果見(jiàn)表2—4—8。</p><p>  表2—4—8 連城站設(shè)計(jì)枯

65、水期平均流量成果表</p><p><b>  2.5洪水</b></p><p>  2.5.1設(shè)計(jì)洪水計(jì)算</p><p>  大通河享堂實(shí)測(cè)年最大洪峰流量系列有1950~2001年共51年實(shí)測(cè)系列,是大通河流域?qū)崪y(cè)系列最長(zhǎng)的站。本次收集到1950~2001年共52年資料。加入1919年歷史洪水,用矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù),采用P=Ⅲ型曲線(xiàn),用適線(xiàn)

66、法,求得享堂站的洪峰流量均值為Qm=730 m³/s,Cv=0.58、Cs=3.0 Cv。</p><p>  大通河連城站實(shí)測(cè)系列有1954~1957、1968~2001年共38年不連續(xù)系列,采用連城站~享堂站同步洪峰流量相關(guān),將連城站洪峰流量系列插補(bǔ)延長(zhǎng)為1950~2001年年共52年系列。</p><p>  連城站延長(zhǎng)后的系列加入1919年歷史洪水,用矩法初估統(tǒng)計(jì)參數(shù),采

67、用P=Ⅲ型曲線(xiàn),用適線(xiàn)法,求得連城站的洪峰流量均值為Qm=670 m³/s,Cv=0.54,Cs=3.0 Cv。</p><p>  河橋水電站設(shè)計(jì)洪峰流量均值按流域面積由連城站和享堂站雙對(duì)數(shù)內(nèi)插得730 m³/s,Cv值按流域面積直線(xiàn)內(nèi)插為0.56。</p><p>  設(shè)計(jì)洪峰流量成果見(jiàn)表2—5—1。</p><p>  表2—5—1

68、 河橋水電站設(shè)計(jì)洪峰流量成果表</p><p>  計(jì)算結(jié)果較西北設(shè)計(jì)院成果略小,但屬同一數(shù)量級(jí),可以相互印證。鑒于樞紐已經(jīng)建成,從維持的延續(xù)性及安全方面考慮,樞紐的設(shè)計(jì)和校核洪峰流量及其相關(guān)特征水位等參數(shù)仍取西北設(shè)計(jì)院成果,即設(shè)計(jì)洪峰流量為1260m³/s(十年一遇),校核洪峰流量為1530m³/s(二十年一遇)。</p><p>&

69、lt;b>  2.5.2分期洪水</b></p><p>  河橋水電站施工洪水設(shè)計(jì)依據(jù)為大通河連城站和享堂站,根據(jù)施工專(zhuān)業(yè)要求并結(jié)合大通河流域的徑流特性和年內(nèi)變化情況:可大致分為5月春汛期,6~10月夏秋洪水期,11月秋季退水期,12~4月為冬季枯水期。河橋水電站施工洪水,分期華為11~4月、5月、6月、7~9月、10月。主汛期7~9月用年最大值成果,其它各月根據(jù)連城站和享堂站分期洪水成果推求

70、,各月最大流量均值按流域面積雙對(duì)數(shù)內(nèi)插求得,Cv值按面積直線(xiàn)內(nèi)插求得。連城站友1953~1957、1968~2001年共38年實(shí)測(cè)各月最大洪峰流量系列,享堂站友1950~2001年共52年實(shí)測(cè)各月最大洪峰流量系列,采用連城站~享堂站同步洪峰流量相關(guān),將連城站各月洪峰流量系列插補(bǔ)延長(zhǎng)為1950~2001年共52年系列。經(jīng)頻率分析計(jì)算得各月最大洪峰流量成果。各分期前后跨期5天取樣,故使用時(shí)不在跨期,河橋各月分期施工洪水成果見(jiàn)表2—5—2。&

71、lt;/p><p>  表2—5—2 河橋水電站施工洪水成果表</p><p><b>  2.6泥沙</b></p><p>  大通河連城水文站以上流域?yàn)槭搅謪^(qū),植被條件較好,因而大通河水含沙量較小。連城一下植被較差含沙量逐漸加大,是大通河泥沙的主要來(lái)源區(qū)。河橋水電站懸沙成果根據(jù)連城站和享堂

72、站懸沙成果推求。</p><p>  根據(jù)連城站1968~1995年28年實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì),連城站多年平均懸移質(zhì)含沙量0.78kg/m³,實(shí)測(cè)最大斷面平均懸移質(zhì)含沙量126kg/m³(1983年8月10日)。年內(nèi)含沙量分配也不均勻,七、八月份平均懸移質(zhì)含沙量大于1kg/m³,而冬季枯水期二月平均懸移質(zhì)含沙量小到0.011kg/m³。連城站多年平均懸移質(zhì)輸沙量207萬(wàn)t,泥沙多集

73、中在汛期6~9月,約占年輸沙量的90%。</p><p>  根據(jù)享堂水文站1953~2000年48年連續(xù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算,享堂站多年平均懸移質(zhì)輸沙量為313萬(wàn)t,多年平均含沙量為1.10kg/m³,實(shí)測(cè)最大斷面平均含沙量為322kg/m³(1955年8月22日)。年內(nèi)含沙量分配不均勻,七、八月份平均含沙量大于2kg/m³,而冬季枯水期一月平均含沙量小到0.034kg/m³

74、。享堂站多年平均懸移質(zhì)輸沙量為313萬(wàn)t,泥沙多集中在汛期6~8月,約占年輸沙量的91%。</p><p>  連城站至河橋電站的區(qū)間年侵蝕模數(shù)為874.6t/km2,因此河橋水電站多年平均懸移質(zhì)輸沙量為連城站輸沙量加上連城站至河橋水電站區(qū)間產(chǎn)沙量,共計(jì)269萬(wàn)t,多年平均懸移質(zhì)含沙量約為0.95kg/m³。因是山區(qū)河流,推移質(zhì)沙量較大,但無(wú)實(shí)測(cè)資料,按推懸比估算,推懸比根據(jù)實(shí)地勘察和經(jīng)驗(yàn)去0.25,則

75、河橋水電站多年平均推移質(zhì)輸沙量67萬(wàn)t,河橋水電站多年平均輸沙量336萬(wàn)t。</p><p><b>  2.7水位流量關(guān)系</b></p><p>  大通河河橋水電站上下游均建有樞紐,上游水電站自身樞紐,下游連城火電廠(chǎng)取水樞紐,河橋水電站水位流量關(guān)系受控于這兩座建筑物運(yùn)行方式。河橋樞紐水位特征值見(jiàn)表2—7—1,連城樞紐水位特征值見(jiàn)表2—7—2。</p>

76、<p>  表2—7—1 河橋樞紐流量及水位表</p><p>  連城樞紐閘前水位特征值見(jiàn)表2—7—2。</p><p>  表2—7—2 連城樞紐流量及水位表</p><p>  說(shuō)明:連城樞紐閘前水位特征值對(duì)應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)系按河橋電站工程等別所取。&

77、lt;/p><p><b>  2.8冰情</b></p><p>  大通河流域處在高寒山區(qū),冰期較長(zhǎng),河橋水電站位于連城水文站和享堂水文站的之間,河橋水電站的冰清資料,提供連城站和享堂站實(shí)測(cè)資料供設(shè)計(jì)使用。</p><p>  根據(jù)連城站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì),最早開(kāi)始結(jié)冰日期為10月21日(1972年),最遲為12月3日(1953年),有時(shí)河面冰封,

78、最早為12月13日(1996年),最遲開(kāi)始解凍日期為3月24日(1969年),全部融冰日期最遲為4月18日(1973年),封凍最長(zhǎng)天數(shù)80(1969年),最大河心冰河后0.65m,最大岸邊冰厚味0.42m,流冰花時(shí)間較長(zhǎng),一般在11月下旬開(kāi)始次年3月中、下旬,流冰花時(shí)間120~130天。</p><p>  據(jù)享堂站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì),最早開(kāi)始結(jié)冰日期為10月30日(1951年),最遲為11月29日(1982年),開(kāi)始

79、封凍最早為11月24日(1951年),最遲為12月28日(1979年),最早開(kāi)始解凍日期為2月19日(1979年),最遲解凍日期為3月13日(1951年),全部融冰日期最早為3月12日(1953年),最遲為4月1日(1990年),封凍最長(zhǎng)天數(shù)107天(1976~1977年),最大河心冰厚1.00m,最大岸冰厚為0.89m,其中流冰花時(shí)間一般在11月上旬開(kāi)始至次年3月中、下旬。</p><p><b> 

80、 3工程地質(zhì)</b></p><p>  3.1進(jìn)水閘工程地質(zhì)條件</p><p>  河橋渠道縱剖面0+000~0+052.9m為進(jìn)水閘及其漸變段,進(jìn)水閘不知在樞紐左岸。樞紐左岸為Ⅰ、Ⅱ級(jí)侵蝕堆積階地,臨河的Ⅰ級(jí)階地表層為厚約0.9~1.2m的沖積沙壤土,其下為厚約0.5~9.0m的沖積沙壤土,其下為厚約2.2~2.6m的沖積砂卵礫石層,Ⅱ級(jí)階地地基座面高程1856m左右。Ⅰ

81、、Ⅱ級(jí)階地基座巖石為上第三系沙質(zhì)粘土巖夾粘土質(zhì)砂巖。沖積砂壤圖:結(jié)構(gòu)疏松、具大孔隙、表面為耕地;沖積砂卵礫是層:結(jié)構(gòu)偶稍密,透水性強(qiáng);下伏上第三系砂質(zhì)粘土巖夾粘土質(zhì)砂巖:巖層產(chǎn)狀為NE18°NW∠18°,巖石軟弱破碎,節(jié)理裂隙密集,巖體完整性差,為相對(duì)不透水地層,巖石強(qiáng)風(fēng)化深約2~3m。進(jìn)水閘位處河床邊緣,基巖出露,左岸為巖質(zhì)陡坡、基巖頂板高程1857m,閘基坐落在基巖上,低于正常蓄水位1858.42m約5.5m。&

82、lt;/p><p>  建議:①覆蓋層水上臨時(shí)邊坡:1:0.75~1:1,永久開(kāi)挖邊坡1:1~1:1.25,水下臨時(shí)開(kāi)挖邊坡:1:1.25~1:1.5,永久開(kāi)挖邊坡1:1.5~1:0.75,臨時(shí)0.1~0.5。②砂卵歷礫石:天然密度1.95~2.2g/cm3,滲透系數(shù)85~130m/d,摩擦系數(shù)0.4~0.45,承載力0.4~0.45MPa。沙質(zhì)粘土巖夾粘土質(zhì)砂巖:天然密度2.4~2.6 g/cm3,比重2.6~2.

83、7,飽和抗壓強(qiáng)度10~15MPa,抗剪斷強(qiáng)度f(wàn)=0.5~0.6,C=0.2~0.3MPa,承載力:強(qiáng)風(fēng)化巖0.45~0.5MPa。</p><p>  3.2 工程總體布置</p><p>  河橋水電站增容改造工程,總體布置承襲了該工程原布置格局。電站的主要建筑物有:樞紐、進(jìn)水閘、引水道、壓力前池、主廠(chǎng)房、副廠(chǎng)房、尾水渠、進(jìn)場(chǎng)公路、輔助生產(chǎn)和生活房屋建筑等。</p><

84、;p>  其中樞紐及1000kW發(fā)電機(jī)廠(chǎng)房(簡(jiǎn)稱(chēng)1﹟廠(chǎng)房,下同)建筑物為已建保留設(shè)施。樞紐全長(zhǎng)170m,最大壩高8m,沿壩軸線(xiàn)自左至右依次布置,一孔排冰閘、兩孔泄洪沖沙閘(長(zhǎng)24.4m)、溢流壩段(長(zhǎng)70m)、灘渠段(長(zhǎng)75m)。進(jìn)水閘位于左岸,2孔。與泄洪沖沙閘呈34°26′38″夾角。</p><p>  進(jìn)水閘后緊接河橋水電站動(dòng)力明渠,總長(zhǎng)827.3m。壓力前池和動(dòng)力明渠末端相連,前池全長(zhǎng)4

85、5.7m,前池結(jié)合布置有泄水渠和沖沙閘。前池入口端設(shè)一道兩扇廻轉(zhuǎn)攔污柵,起清污和排冰作用。樞紐雖已經(jīng)設(shè)置排冰閘,但運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)其并不能防止浮冰及“流花”涌入渠道,前池?zé)o不知常規(guī)排冰閘地形條件,故設(shè)置此柵。</p><p>  河橋水電站廠(chǎng)區(qū)位于和橋鎮(zhèn)南關(guān)村左側(cè)所在的大通河左岸Ⅰ級(jí)階地后緣,1﹟廠(chǎng)房的右側(cè),布置主、副廠(chǎng)房,尾水池,輔助生產(chǎn)建筑,管理及生活建筑等。主廠(chǎng)房自左至右包括主機(jī)間(單機(jī)單段)、安裝間,總長(zhǎng)30.

86、0m,總寬14.5m,機(jī)組型式為燈泡貫流式,發(fā)電機(jī)層高程1849.333m,安裝間地面高程1849.333m,機(jī)組段基礎(chǔ)開(kāi)挖高程1833.8m.副廠(chǎng)房布置在主機(jī)間的下游側(cè)設(shè)雙層,上層為中控室地坪與發(fā)電機(jī)層同高,下層為電纜夾層及附屬設(shè)備。</p><p>  尾水渠總長(zhǎng)400m,與動(dòng)力明渠、廠(chǎng)房沿一階地后緣順南北方向呈一字型布置。</p><p>  泄水渠起點(diǎn)在電站前池末端大通河,與動(dòng)力渠

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