1、河背电站可研报告1. 综合说明1.1绪言河背(灌溉)水电站位于北潦河北支流的一座微型水电站，是靖安县于上世纪六十年代末期修建的第一批农村水电站。该电站引水渠道兼有灌溉和发电引水的功能，灌溉水田面积近400亩。该水电站建站近50年来，促进了靖安县山区的农村电气化建设，对当地工、农业的发展和方便群众生活做出了一定的贡献。该电站的使用年限已超过了设计使用寿命，该电站因为当时建设条件所限，渠道和电站工程建设标准偏低，渠道渗漏导致基础破损严重，渠道的底板下和边墙处大小孔洞密布，电站大修成本高于新建成本。近几年来因漏水严重，当地农田的灌溉用水保证率不高，当地政府和村民也要求业主尽早改造；为了保证灌溉用水，
2、严重影响了发电用水，电站业主已亏损严重，被迫决定在原址进行技改和扩建。我设计院受业主委托，自2011年9月开始对该工程进行测量、地勘、设计等一系列工作，并于2012年1月编制完成了靖安县河背（灌溉）水电站技改扩建可行性研究报告，现一并上报，请予审批。1.2 建设条件与依据1.2.1自然概况河背(灌溉)水电站拦河坝位于修河流域潦河北潦北支石境支流上。潦河流域，由南潦河、北潦南支和北潦北支三条河汇成。北潦北支发源于靖安西南角九岭山，北潦北支集水面积695km2 。该支流上游两岸高山环绕，河道几度遇迥急转，河道陡峻。1978年建成罗湾水电站，将北潦北河上游集水面积162km2筑坝拦截开挖隧洞3582
3、米，穿越南北河分水岭引水至南河发电，以增强计划兴建的高湖水库的调节能力。河背电站坝址位于罗湾水库的石境支流上 ，坝址上游建有双溪洞日调节水库。 本流域属亚热带季风湿润气候区，气候温和，四季分明。夏季盛行偏南风，湿而暖，冬季盛行偏北风，干而冷。气温平均17.20C，变幅为16.5017.90C。多年平均相对湿度为79%，绝对湿度17.1毫巴。无霜期平均259天，最短230天，最长296天，风向最多为东北风，风力平均二级。年平均蒸发量1581.8毫米。流域多年平均降水量1722毫米。降水年际变化较大，实测最大降水2956.6毫米，最小降水915.1毫米。降水年内分布不均匀，一般46三个月受海洋季风
4、影响，多锋面气旋雨，降水量占全年的51%；78台风雨居多，秋冬受高压控制，雨量稀少。本流域降水集中，暴雨历时以一天最多，长者达三天。本流域是我国著名的暴雨中心之一。仅七十年代就发生了“736”、“758”、“776”三次特大暴雨。1.2.2地质概况区域内为构造侵蚀中低山地形，地势东南高，西北低，地貌多为崇山峻岭，山体雄厚，流域分水岭高程约在200700m,山体形态以条带壮为主，山脉走向大致为东东向。河流以垂直侵蚀为主，河谷形壮以峡谷为主。山间盆地及台地漫滩不发育，河流走向大致由南东向北西流向。河床坡降起伏较大，境内山体表面森林茂密，植被良好。坝址出露地层岩性简单，主要由前震旦系双娇山群变质岩和
5、雪峰期花岗岩与第四系覆盖层组成。本区地质构造地处九岭山隆起带与萍乐坳陷接壤地带的大地构造单元，年代古老，历史悠久。据2001年颁布的中国地震动参数区划图，设计基本地震动峰值加速度为0.05g,本区抗震设防烈度为6度，区域稳定性较好。区内水文地质条件较简单，地下水类型主要为基岩裂隙和松散地层的孔隙潜水。库区位于一侠窄带状的山谷中，两岸山体雄厚，分水岭明显，未发现较大规模的断裂破碎带通向库外，从库区的地形、条件、地层岩性和地质构造以及岩层走向分析，不存在水库渗漏和库岸稳定问题。坝址及厂房地质条件较好，覆盖厚平均约3.0m,最厚处约4.5米。有利于机坑开挖。石料场分布在渠道沿线下游山坡一带，平均运距
6、约0.5km,岩石储量丰富。砂料可在厂房附近河滩一带就近开采，储量可满足设计要求，运距0.20.5km之间。1.3 工程任务和规模.河背(灌溉)电站为一低水头的综合利用水利工程，开发宗旨为发电和灌溉。河背(灌溉)电站规模为小（二）型，装机为375kw,多年平均发电量为120万kw.h,工程总投资268万元。单位千瓦投资7147元/kw，单位电能投资2.23元/kw.h。由于本电站容量较小，输电线路较短，其电能拟采用10kv线路T接到靖安供电电网。1.4工程布置及主要建筑物河背电站工程为v等工程。挡水建筑物和发电厂房均属5级建筑物。枢纽主要建筑物有拦河坝、冲沙闸、进水口、引水渠道、发电厂房、尾水
7、渠、升压站等。拦河坝、冲砂闸为挡水建筑物，布置在一条轴线上，全长为68m。挡水坝最大坝高为2.5m（大坝平均高度为1.5米）。冲砂闸布置在大坝的右侧，净宽0.6m，采用（高x宽）0.6x0.6m，平板闸门控制，底流消能。15 水力机械电气及金属结构河背电站为一径流的小型水电站，经方案比较，并征得业主同意，电能拟定新建一回10kv线路直接T接到靖安县电力系统并网运行，电站采用2台主变压器型号分别为S9-320KVA/10.5/0.4、S9-160KVA/10.5/0.4。发电机机端电压为0.4kv，母线侧与升压侧均采用单母线接线方式。电站装机方案为250kw+125kw。1#机组水轮机型号为HL
8、A551-WJ-60，配合SFW250-10/850型发电机，2#机组水轮机型号为HLA551-WJ-50，配合SFW125-6/590型发电机。河背(灌溉)水电站金属结构包括冲砂孔工作闸门一扇、拦污栅各3扇。16 消防及采暖通风本工程分二个消防区：厂房消防区、升压站消防区，消防用水源及电源均采用双回路保障。厂房装饰材料和门窗均采用符合国家标准的防火材料。厂房采用自然通风。17 工程管理按照水利水电管理单位编制定员试行标准有关规定，并遵照业主建议，河背水电站管理机构为靖安县河背水电站，电站编制定员为6人。主要管理设施有：永久性房屋建筑物30m2，有线电话机一部。 18 施工组织设计河背电站距靖
9、安县城76km。施工场地较为开阔，现有公路通大坝和厂房。根据施工组织设计规范、结合本工程特点，导流标准采用3年一遇，导流时段为9月至次年3月，相应导流流量为3m3/s，施工导流方式采用分期围堰，束窄河床和冲砂闸导流的导流方式，第一期导流利用左岸束窄河床导流进行右岸发电厂房和冲砂闸施工，第二期导流利用冲砂闸导流进行左岸大坝土建施工。主体工程控制进度为6个月。1.9 水库淹没处理及工程永久占地根据水利水电工程水库淹没处理设计规范标准，河背水电站淹没补偿洪水标准为：荒山、丘林、正常高水位，农田，P=20%；公路，P=10%。 河背水电站在淹没补偿洪水标准下无淹没。工程永久占地3亩，其中枢纽区工程占地
10、（坝区、厂区、进厂公路）2.5亩，生活区0.5亩。1.10 环境保护 河背水电站对环境的影响主要是淹没耕地、荒山、丘林、施工期三废排放以及进场公路基础开挖。 本电站工程规模小，对环境影响很小，其主要影响范围为坝址至厂房和尾水河段区域，采取的环境保护措施为：1)加强施工区生活污水管理，控制有害物质排放量，以免对下游产生影响。2)对工地进行清理平整，加强美化绿化工作。本工程环境保护投资费用为1万元。 1.11 工程投资估算及经济评价本工程可行性研究设计概算参照水利水电工程初步设计概算编制办法等有关文件，按江西省水利水电基本建设工程设计概（估）算费用构成及计算标准（试行）类工程进行编制和计算。河背电
11、站和输电线路总投资268万元。工程按6个月施工，投资按6个月投入。资金来源均为股金筹集和民间借款。本工程经济评价以SL16-95水电建筑项目经济评价规程为依据，并参照SL72-94水利建设项目经济评价规范中的有关规定进行，本工程施工期为6个月，生产期按规定采用20年，则经济价计算期为21年。国民经济评价采用影子价格进行。财务评价按财务内部收益率、投资回收期、财务净现值等指标进行考核。从国民经济评价指标来看，河背水电站经济内部收益率为12.3，大于社会折现率12，经济净现值37.5万元大于零。经济净现率12.63，效益较好，敏感性分析，国民经济指标满足规程要求，工程具一定的抗风险性，项目经济可行
12、。从财务评价指标来看，本电站上网电价为0.29元/kw.h，其财务内部收益率为13.39，大于基准收益率10，财务净现值38.45万元，投资回收期9.2年，财务评价指标良好。2. 水文2.1 流域概况 潦河流域位于江西省西北部，地理位置在东经114040-115040，北纬2803029010之间，它是修河水系的一条主要支流，发源于九岭山脉东麓。潦河本身又分南、北两条支流，而北潦河又分北潦南支和北潦北支。河背水电站坝址位于罗湾水库石境支流罗湾乡石境村部上游1400m处近，控制集水面积58km2，坝址以上主河道长16km，河道平均坡降15.61%。流域上游山峦起伏，标高在5001600m之间，河
13、道蜿蜒曲折，水流湍急，沿河两岸森林茂密，盛产松、杉木、毛竹，森林覆盖率达70以上，水土保持良好。河背电站坝址上游建有双溪洞日调节水库，并已建成了座小型水电站。2.2气象河背水库流域属亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛。根据靖安县雨量站资料统计，流域内多年平均降雨量为1729.7mm，降雨年际变化较大，年最大降雨量为2495.4mm（1975年），年最小降雨量占全年的45.0%。1012月仅占全年的9.71%.多年平均气温为17,最高气温39.9(1966年8月11日),最低气温为-11.0(1991年12月29日)。最大一日降压量为352.8mm(1975年)。最大三日降雨量为468.7mm
14、。流域内暴雨特性是属亚热带气候区，其特点是月季风性不断从南海和孟加拉湾带来暖湿气流，水汽充沛，同时北方冷空气南下与暖湿气流交缓，锋面活动频繁，加以地形影响，从而形成暴雨和大暴雨。暴雨多发生在每年的第二季度，尤以月份最多。少数年份月或月也出现大暴雨。台风雨对本流域的影响较小。2.3 水文基本资料河背电站坝址以上流域内没有水文测站。本电站大坝下游约1.5公里处有罗湾水库石境水文观测站，但只观测水位和降雨，流量观测资料年限只有几年，远远不能满足水能和洪水计算要求。大坝下游约4.5公里有罗湾水库测站，本电站水文资料参证站采用罗湾水库测站。罗湾水库控制集水面积162.0km2电站，自1978年月竣工发电
15、以来，罗湾水库有完整的日库水位及发电引用流量的记录以及雨量资料。根据水库水位、库容关系曲线，按水量平衡原理（考虑水库蒸发、渗漏损失影响），推求出该水库1979年至2011年共32年的实测径流系列。而早在罗湾水电站兴建设计中，省水利规划设计院对罗湾坝址的迳流系列作了充分的论证，求得了罗湾坝址1952年至1978年的迳流系列，加上水库1979年至2011年实测的迳流系列，这样就得到了罗湾水库1952年至2011年共60年的完整迳流系列资料。2.4 径流河背水库的迳流资料，是根据罗湾水库1952年至2011年共60年的迳流系列用面积比的一次方换算到坝址，从而求得河背(灌溉)水电站坝址1952年至20
16、11年共60年的迳流系列资料，经频率计算，得到坝址多年平均流量1.85m3/s,频率20%的丰水年、50%的平水年、80%的枯水年年平均流量分别为2.2 m3/s、1.85m3/s、1.5 m3/s。枯水年的枯水期（10-2月）平均流量为0.35 m3/s2.5 洪水 罗湾水库的各频率设计洪水是江西省水利规划勘测设计院设计计算的，后又经多次复核审查过，其成果可直接采用。河背水电站坝址设计洪水可直接采用罗湾水库相应频率的洪水洪峰流量用面积比的0.7次方换算到河背坝址相应频率洪水洪峰流量。2.5.5 施工洪水本工程施工期安排在一个估水期内完成，不必计算施工洪水。2.6 坝址下游、厂房尾水渠水位流量
17、关系曲线坝址下游、厂房处均无实测洪水资料，只能采用水力学方法计算坝址下游、厂房尾水渠的水位流量关系曲线。3. 工程地质31 区域地质区域位于九岭山脉的东南麓，北潦北支上游，山脉总体走向为南西北东，局部为南南东北北西走向南，河流总体走向为南西北东，区域内河流蜿蜒曲折。区内地形主要为中低山、崇山峻岭，植被茂盛。山区中冲沟发育，河谷狭窄，阶地及漫滩不发育，坡陡流急，纵坡大于是10%0，河谷成“V”型，坝址地形相对高差为400700m，为中等切割中低山区，坝址处河流由南往北流。根据2001年中国地震烈度动参数区划图，本区地震烈度为VI度区，地震基本加速度值取0.05g.测区内地下水类型主要为松散层孔隙
18、潜水及基岩裂隙水。孔隙潜水主要分布于第四系松散堆积物中，分布范围较小，含水层逶水性不一，一般残坡积层逶水性较小，而卵石及砂层逶水性较大，主要由大气降水及基岩裂隙水补给，并排泄于河流及沟谷中，地下水位随季节变化较明显。基岩裂隙水，广泛布于板溪群变质砂岩及花岗岩风化裂隙中，岩石的透水性受构造、风化程度及节理裂隙发育程度控制，一般强、弱风化带中透水性较大，而微风化及新鲜岩体中透水性较小，一般为不透水层。裂隙潜水主要受大气降水补给，并排泄于松散岩层或沟谷中，多以下降泉水形式排泄，地下水位较稳定。3.2 库区工程地质条件河背水电站为径流水电站，库区很小，对工程地质要求低。水库流域内植被茂盛，水土保持良好
19、，河流中除山洪爆发时，有一定固体迳流外，在正常情况下，水质清澈，挟砂甚少，且上游有开源电站拦截泥砂，因此水库淤积影响不大。3.3 工程地质条件河背水电站因大坝为低坝，对工程地质要求不高。 3.天然建筑材料坝址、厂址附近天然建筑材料砂石料较丰富，土料及砂料也较多，质量和数量可满足电站施工需要，交通方便。4. 工程任务和规模4.1 电站现状及技改扩建的必要性4.1.1电站现状河背水电站是靖安县于六十年代末期修建的第一批农村微型水电站，对靖安县石境村的农村电化气曾作出了一定贡献。电站现有的建筑物有：1）现有建筑物：拦河坝长约50米，高约1.5米；引水渠长约1500米，设计最大引水流量约0.6m3/s
20、；前池1座，容量约30立方米；发电厂房幢，建筑面积约400平方米；尾水渠100米，厕所1座，层住房1幢。2）现有机电设备：水轮发电机1台，卧式机组，闸阀1台，装机容量为40KW，控制屏3块，50KVA主变1台，高压设备1套。3) 电站年发电量约1822万kwh.（平均约20万kwh）。4.1.2 工程技改扩建的必要性河背电站现在存在的问题有：）引水渠道漏水严重，安全隐患很多：据不完全统计，已发现漏水点300多处。渠道底板多处形成难以修补的空洞。引水渠道严重漏水造成灌溉保证率较低，也造成发电量大大下降。）发电机组严重老化、出力下降：生产疔河背电站发电机组是宜丰一家早已关闲的械机厂，市场上也难以买
21、到维修配件。额定出力为40kw的机组，目前的实际最大出力为30kw。）现有电站装机过小，弃水严重，水能利用率差：河背电站河背水能资源较好，具有良好的技改扩建自然条件。）电站业主的全部发电收入不够支付维修费和发电员工工资。从以上几点可知，再不进行技改扩建，该电站将面临倒闭，因此河背(灌溉)水电站技改扩建工程是很有必要的。4.2 洪水调节计算4.2.1工程洪水设计标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000规定，本工程采用以下洪水设计标准。大坝：校核洪水标准为p=2%,设计洪水标准p=5%；厂房：校核洪水标准为p=2%,设计洪水标准为p=5%。4.2.2 泄洪建筑物河背拦河大坝坝型为
22、全坝段溢洪的浆砌石重力坝，坝长60米，其中冲砂闸宽度0.6米。 4.2.3 水库调洪成果 河背电站无调蓄能力，为不影响电站出力，水库水位一般维持在正常蓄水位运行。因为大坝溢洪段宽度与原天然河道相同，洪水几乎以天然状态运行，对洪水无调节作用。4.3 发电流量设计河背(灌溉)水电站为径流式电站，无调节性能。根据该工程的开发宗旨，调节计算内容单一，仅作水能计算。河背水库的迳流资料，是根据罗湾水库1952年至2011年共60年的迳流系列，采用面积比的一次方，并用多年平均降雨量修正后得到的，选取了1983年、1981年、1978年作为水库丰、平、枯三个典型代表年，共1096天的日平均流量，作为水能计算的
23、流量资料。4. 水头和水头损失根据实地测量，河背大坝坝顶与发电尾水渠底板的高差为18.8m，渠道全长为1390m,设计坡降为1/1500，渠道及过渡段的沿程水头损失为1.3m,尾水水深为0.8m,大坝进水口、前池进水口、压力钢管、尾水出口等局部水头损失合计0.米，水头损失共计2.0米。设计净水头18.8-2-0.8=16米4.5 装机容量确定及机型选择 设计渠道引水流量：.6 m3/s 设计灌溉流量：0.5 m3/s 设计发电流量：3.1 m3/s设计装机容量7.9 * 16 * 3.1= 392 kw 根据水能计算，初步拟定比选的装机方案有：375kw和410kw 根据石境支流径流丰估水期变
24、幅较大的特点，同时，考虑到造价，本电站初步拟定的发电机组选型方案有：方案一：250kw + 125kw方案二：250kw + 160kw。根据投入产出比计算，方案一优于方案二，因此，本报告推荐的装机方案为250kw + 125kw。4.6 电站能量指标根据前述拟定的装机方案250kw + 125kw，利用前述计算出的丰平枯代表年的日平均流量资料，经电脑计算可得到河背多年平均发电量为120万kwh，保证出力（p=90%）60kw,年利用小时数为3200小时。4.7 水库运行方式本电站建成后与靖安县电网并网运行，因其装机容量较小，水库调节性能差，不可能承担调峰任务，因此在电网中只能处在基荷位置下运
25、行。基于调节性能差的特点，丰水期2台机组应满负荷运行，水库调度尽可能减少弃水，枯水季节一般单机运行，控制水位消落深度在0.2m以内，根据当地供电局调度室，确定机组运行时间，在不弃水的前提下，尽可能维护电站在正常高蓄水位附近运行，力求提高发电的效益。5. 工程技改扩建方案5.1 设计依据与标准5.1.1设计依据根据河背水电站设计内容和项目，设计依据采用的规定主要有：水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000大坝技术规范SL227-98水闸设计规范SL265-2001水电站厂房设计规范SL265-2001水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997小型水力发电站设计规范GB50071-20
26、025.1.2 工程级别和标准河背水电站为河床式电站，按照标准（SL252-2000）划分，本枢纽工程为小（二）型电站，工程等级均为V等。本工程的主要建筑有：大坝、冲砂闸、发电厂房、升压站等，各类建筑物的级别和设计洪水标准见下表：建筑物级别和设计洪水标准表项目建筑物级别正常运行洪水重现期（年）非常运用洪水重现期（年）大坝52050发电厂房52050导流建筑物/3/5.2工程技改扩建方案大坝:现有大坝没有设冲砂闸，且漏水严重，拟在现大坝上游约400多米处新建混凝土大坝，坝高为2.2米，坝长约40米。渠道: 原有引水渠道因渗漏形成难以计数的孔洞，维修成本大于新建成本，改造方案是在原渠道上方约103
27、0多米处新修渠道。前池:在现有前池上侧约40米处新建钢筋混凝土前池。新厂房:新扩建厂房位于电站大院入口处，老厂房维修后作为员工宿舍和仓库使用。新厂房建筑面积为80m2。尾水渠:在原有尾水渠上加深加宽。、机电设备选型河背(灌溉)水电站装机方案为250kw+125kw。A、水轮机型号：HLA551-WJ-60； 价格：13.8万元/台、配套发电机：SFW250-10/850； 价格：7.0 万元/台、可控硅励磁、同期、控制二合一屏； 价格：1.5 万元/套B、水轮机型号：HLA551-WJ-50； 价格：10.3万元/台、配套发电机：SFW160-/590； 价格：4.1 万元/台、可控硅励磁、同
28、期、控制二合一屏； 价格：1.3 万元 总计：38.0万元主变压器选型：1#机组配套的变压器型号为S9-320KVA/10.5/0.42#机组配套的变压器型号为S9-160KVA/10.5/0.4靖安县供电公司的10KV输电线路经过本站升压站旁边，本电站拟采用T接方式并网。7. 工程管理7.1 管理机构 河背水电站为小(二)型电站，根据本电站工程规模、布置、运行方式与企业性质等特点，参照水利水电工程管理单位编制定员试行标准(SL705-81)中有关规定。并结合民营企业的特点同时征求业主意见，河背(灌溉)水电站管理机构设置为靖安县河背水电站。电厂下设生产技术科和办公室，有关人事、劳资，保险、行政
29、、保卫等工作均由办公室负责，生产技术科主要任务是确保工程正常运行，充分发挥效益，全厂生产管理人员编制定员为6人，具体详见下表。河背水电站管理人员编表 名 称定员(人)备 注站 办1站长1人，兼维修、采购办公室1兼职生产技术科运行值班人员4熟练工合计67.2 主要管理范围和保护范围工程管理范围和保护范围根据实施管理和保护工程安全的要求分别划定。河背水电站是以发电为主的水利发电工程，本工程管理范围主要有库区、厂房及升压站、拦河坝及进厂公路等。工程保护范围主要为影响工程安全的库区、厂区、坝区、生活区及其它建筑物布置区的附近周边范围。7.3 主要管理设施一、永久性房屋建筑为便于工程管理和职工生活、稳定
30、职工队伍、减少征地投资，结合本电站的布置，初步拟定将原发电厂房改建为综合楼，内设办公室、职工宿舍、活动会议室、食堂、仓库、车库等，总建筑面积为280m2。二、交通运输本工程交通便利，地处石境村部所在地。现每天均通行客车，不另行添置交通工具。三、通讯、调度为便于电站对外联系，服从电力调度，满足防洪要求，拟定电站对外通讯为三种方式齐配：电力调度程控电话机台，；因附近有互联网接口，拟接入互联网并备置上网用的电脑台；专用防洪调度报讯手机部。7.4 工程管理运行7.4.1 运行管理方案为确保水电站机电设备和水工建筑物的正常运行、安全生产、完成发电任务所进行的管理工作。7.4.2水务管理管理雨情、水情信息
31、。提高降雨和水文预报的精度，为水电站防洪调度、经济运行提供可靠的数据，电力调度部门提供决策依据，并为水电站正确处理防洪、发电，发挥水能综合利用和水电站综合效益提供物质保证。7.4.3水工建筑物的安全监测水电站运行管理的重要组成部分。水工建筑物包括大坝，引水建筑物，泄水建筑物，输水建筑物，水电站厂房等承受水作用力的建筑物。水工建筑物能否正常运行，直接影响水电站效益的发挥人民生命财产的安全。水工建筑物的安全监测工作，是从施工建设开始，在初次通水期和运行期都要进行系统的监测，尤其是水库初次蓄水时，大坝状态变化的观测记录，对于检查设计的预期值及与运行期监测值的比较，具有特别重要的意义。水工建筑物的维护、检修，是改善水工建筑物的工作状况，保证安全运行的重要措施。在处理混凝土裂缝、防渗工程和大坝整体加固工程中普遍采用的方法有化学灌浆、环氧材料、喷锚技
