洞子村水电站综合说明

综合说明1.1概况湟水洞子村水电站工程位于黄河支流湟水下游干流上，是甘肃省水利水电勘测设计研究院2005年12月编制的《甘肃省湟水河下游河段水电梯级开发意见》（以下简称《开发意见》）中规划的第五座电站，其地理位置在行政区划上左岸隶属甘肃省兰州市红古区花庄镇王家庄村，右岸隶属青海省民和县马场垣乡毛洞川村，上游为在建的新庄水电站，装机容量3.75MW，设计尾水位1665.25m，下游为在建的白川水电站，装机容量36MW，正常蓄水位1655.00m，洞子村水电站是利用新庄水电站～白川水电站之间河道天然落差修建的河床式水电站，工程建设的主要任务是发电。2006年9月，我院受甘肃华唐电力投资集团有限公司的委托，在《开发意见》成果的基础上，展开洞子村水电站预可行性研究设计阶段的设计工作，《开发意见》中洞子村水电站采用引水式开发方案，其进水口直接与在建的新庄水电站尾水相接，正常蓄水位1665.0m，设计水头7.5m，设计流量96m3/s，装机容量6.4MW。随着设计阶段精度的不同和勘测设计工作的深入，我院在对引水式和河床式开发方式进行经济技术比较后最终确定采用河床式开发方案，并于2007年7月，完成《甘肃省湟水洞子村水电站工程预可行性研究报告（初步成果）》（以下简称《初步成果》），同年11月，业主聘请有关专家对《初步成果》进行了内部评审，提出了许多宝贵意见，我院在综合内部评审意见后完成《甘肃省湟水洞子村水电站工程预可行性研究报告》及《附图集》。洞子村水电站为低坝河床式水电站，装机容量13.5MW（2×6.75MW），保证出力2.73MW，多年平均发电量5647万KW·h，额定引用流量196.74m3/s，年利用小时数4183h，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），确定工程等别为Ⅳ等，工程规模为小（1）型，主要建筑物由泄洪冲沙闸、副坝（土坝）、主副厂房、尾水渠、开关站及土坝（防洪堤）等组成。1.2自然条件1.2.1地理及气候湟水发源于青海省境内的大坂山，河流源地由北向南流至海晏县，逐渐由湟源县转向由西向东，蜿蜒曲折，先后穿过小峡、大峡等，与大通河在甘肃省红古区海石湾镇汇合，在八盘峡附近汇入黄河。湟水干流河长374km，在青海省境内长约305km，为上、中游。流域大致呈羽毛状，上游植被较好，为低山草牧区，中游为中低山区，以农业为主。下游河长69.0km，植被较差，为黄土区，水土流失严重，含沙量大。洞子村水电站以上控制流域面积31546km2。工程地处西北内陆，气候呈明显的高原大陆性特征，气候干旱，降水量少，昼夜温差大，气候降水地域差异明显。根据附近的民和县气象资料统计：平均气温7.8℃，平均最高气温14.9℃，平均最低气温2.3℃，极端最高气温34.5℃，极端最低气温－22.2℃，多年平均降水量346.9mm，平均相对湿度59%，最大风速18m/s，平均风速1.7m/s，最多风向ESE，最大积雪深度为10cm，最大冻土深度108cm。1.2.2水文青海省民和水文站和享堂水文站是洞子村水电站水文分析计算的主要依据站，湟水全流域控制面积32863km2，湟水民和水文站流域面积15342km2，大通河享堂水文站流域面积15126km2，两站控制流域面积30468km2。两水文站以下至洞子村水电站工程之间区间面积1078km2，工程点与设计站的集水面积相差为3.5%，由于降水主要集中在中上游，下游区间降水量较小，故洞子村水电站的径流直接采用民和站和享堂站的分析成果，不考虑区间产流量，不做修正直接采用。⑴径流两水文站具有1950～2004年共55年年径流系列。上游用水较多，本次根据以往工程还原计算成果对民和站和享堂站历年年径流进行了引水流量的还原计算。利用民和加享堂站1950～2004年55年径流系列，用矩法采用P－Ⅲ型曲线适线，经频率分析计算得民和加享堂站年平均流量为153m3/s，多年平均径流量为48.2亿m3，Cv=0.20，Cs=2.0Cv。其中民和站天然情况下年平均流量为61.13/s，多年平均径流量为19.3亿m3;享堂站天然情况下年平均流量为91.63/s，多年平均径流量为28.9亿m3。湟水洞子村水电站设计年径流频率计算成果见下表1－1、2。民和加享堂站设计年径流成果表表1－1F(km2)统计参数不同保证率的设计值(m3/s)Qo(m3/s)CvCs/Cv15%25%50%75%85%316001530.202.0185172151131122民和加享堂站设计枯水期平均流量成果表表1－2F(km2)统计参数不同设计频率设计值(m3/s)Q(m3/s)CvCv/Cs15%25%50%75%85%3046849.30.142.556.453.748.944.542.2⑵洪水湟水干流大洪水均由大面积暴雨形成，汛期一般都集中在6～9月，主汛期7～9月，洪水具有峰高量大的特点。本次收集到1950～2004年共55年实测资料，加入1898、1919、1948、1935年等四次历史调查洪水（其中1919、1948、1935年三次洪水，由于量级较小，不再作为历史洪水处理，作为实测系列排队），进行频率分析计算，求得民和加享堂站洪峰流量均值为：Qm=1080m3/s，Cv=0.42，Cs/Cv=3.0。湟水洞子村水电站工程设计洪峰流量成果表表1－3F（km2）统计参数不同频率设计值（m3/s）均值CvCs/Cv0.2%0.33%1%2%5%10%20%3160010800.423.03070290025302280195016901410⑶泥沙湟水民和站多年平均含沙量为9.56kg/m3，最大断面平均含沙量843kg/m3，最小断面平均含沙量为0。大通河享堂站多年平均含沙量为1.06kg/m3，最大断面平均含沙量322kg/m3，最小断面平均含沙量为0。民和加享堂站多年平均悬移质输沙量1966万t，多年平均流量为153m3/s，多年平均含沙量为4.07kg/m3，年侵蚀模数0.0645万t/km2。根据山区河流和河床组成情况分析，推移质泥沙占悬移质泥沙比例系数采用0.15，洞子村水电站年推移质泥沙输沙量为295万t，即年总输沙量为2261万t。⑷冰情民和水文站开始结冰最早为10月21日，最晚为12月2日，全部融冰最早为12月31日，最晚为4月14日，最大河心冰厚为0.50m，岸边最大冰厚为0.50m。1.3工程地质工程区位于中祁连隆起构造带东端的河口断陷区内，盆地内断裂不发育，新构造运动主要以间歇性上升运动为主，是相对稳定的构造区域。根据2001版的《中国地震动峰值加速度区划图》及《中国地震动反应谱特征周期区划图（1:400万）》(GB18306-2001)，工程区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s，相当于地震基本烈度为Ⅶ度。河床式开发方案库区规模较小，不存在永久渗漏问题，库岸稳定，无水库诱发地震的可能性，浸没是库区的主要工程地质问题；引水式开发方案引水线路在漫滩、Ⅰ、Ⅱ级阶地上，开挖深度6～15m不等，且渠基位于地下水位以下，边坡开挖后的稳定性是该方案的主要工程地质问题。各方案工程地质条件基本相近，区域地貌属陇西黄土高原的西部，次级地貌单元为湟水河谷盆地。湟水河河谷宽阔，两岸阶地发育，明显发育有Ⅰ～IV级阶地，其中II、III级阶地最为发育，构成河谷盆地的主体，湟水在工程区总体由西北向北东穿行，河道水面宽度约60～120m，水深约1.0～3.5m。坝址区基岩为白垩系下统河口群下部岩层（K1hk2a），泥质细砂岩为主要岩性，局部为泥岩、粉砂质泥岩组成，泥岩、粉砂质泥岩呈薄层状。天然建筑材料：①土料：土料产地位于湟水左岸王家庄村后崩康沟（即庙沟）中，兰州～红古公路北侧，距枢纽约3Km，地形呈馒头状，为风积马兰黄土，储量丰富，为荒山丘陵，有交通便道通行，开采运输较方便。②砂砾料有两个产地：一产地位于兰州市红古区花庄镇王家庄村湟水左岸漫滩即河床式电站方案坝址，砂砾石水上开采储量16.5万m3，砂砾石水下开采储量5.5万m3，合计开采储量22.0万m3，其中砼细骨料6.19万m3，砼粗骨料16.79万m3。另一产地在兰州市红古区花庄镇王家庄村湟水右岸漫滩荒滩（该漫滩在水库蓄水后将被淹没，面积约0.123km2，合约185亩），隶属青海省民和县马场垣乡毛洞川村漫滩，无耕地分布，为电站淹没区。表层局部为冲洪积粉细砂及砂壤土，厚度0.3m，开采时需剥除，下部为冲积含漂石砂卵砾石，厚度3～5m。类比与左岸王家庄砂砾料产地各项试验指标基本相同，按平均开采深度水上2.5m，水下0.5m，砂砾石储量36.9万m3。③块石料：位于海石湾～窑街公路旁大通河享堂峡电站处采石场，距工程区约40km，岩性为元古代石英闪长岩、闪长岩、花岗闪长岩，产地储量丰富，经类比质量完全满足技术要求，且在附近工程中使用，该产地位于国道旁，交通方便，有采石场开采，可直接购买。④施工用水：湟水水量丰沛，对普通水泥无腐蚀，可作为施工用水水源。1.4工程任务和规模1.4.1工程任务湟水河下游河段河谷开阔，纵坡缓，两岸工农业发达，水能开发指标相对较低，在近50年中对下游水能资源开发没有进行过系统的开发研究，根据2005年12月编制《开发意见》，湟水下游河段共布置八座梯级电站，开发河道长度为47.8km，利用河道落差114.44m，装机规模93.95MW，年电量4.828亿kW·h。梯级依次为红古、金星、水车湾、新庄、洞子村、白川、湟惠渠和平安水电站，其中新庄、白川、平安为在建工程，红古和金星水电站正在开展前期工作，洞子村水电站为第五级电站。洞子村水电站径流资料按照P=15%（1993年）、P=50%（1996年）、P=85%（1997年）三个水文代表年在电站坝线处的天然径流资料（以日平均流量为单位）扣除上游工农业用水后进行绘制，在扣除上游用水后其多年平均流量为120.89m3/s。上游用水量汇总见表1—4。洞子村水电站上游用水量汇总表表1－4引水位置引水工程河流用途灌溉面积（万亩）水量（亿m3）近期远期上游引大入秦大通河农业灌溉97.9724.43引硫济金大通河工业0.40.4青海民和断面以上湟水综合10.7513.11红古谷丰渠大通河农业灌溉4.9620.2580.258沿程其它湟水河综合0.050.05根据对选定的装机容量13.5MW（2×6.75MW）、引用流量196.74m3/s及三个水文代表年的日平均流量进行水利动能计算，洞子村电站动能指标见表1－5。洞子村电站动能指标表1－5项目单位近期(2010年)远期（2015年）装机容量MW13.513.5保证流量m3/s33.1519.34保证出力MW2.731.64多年平均发电量万kW·h56475000装机年利用小时数h418337041.4.2正常蓄水位的选择洞子村水电站的主要任务是发电，正常蓄水位的选择主要考虑库区淹浸没、与上游新庄水电站尾水的衔接问题。在《开发意见》中，其正常蓄水位为1665m，实际施工中上游新庄水电站尾水位1665.25m（96m3/s对应），考虑回水影响，洞子村电站正常蓄水位上限取1665m，因此，本阶段枢纽正常蓄水位初步拟定了1664.0m、1665.0m二个方案进行动能经济比较论证，选择经济合理的枢纽正常蓄水位。二方案主要水能不同正常蓄水位主要水能参数及动能经济指标比较表表1－6序号项目方案单位方案Ⅰ方案Ⅱ1枢纽正常蓄水位m1664.01665.02最大净水头m9.0710.053最小净水头m3.154.16加权平均净水头m7.118.08水轮机额定水头m6.97.9装机容量MW11.813.54机组台数台22水轮机型号GZ995-WP-369GZ995-WP-357发电机型号SFG5900-48/4000SFG6750-44/4000额定流量m3/s196.9196.74最小发电流量m3/s24.9125.48水轮发电机总重t4404105保证流量(P=85％)m3/s33.1533.15保证出力(P=85％)MW2.452.736多年平均发电量万kW·