縣天水電站增效擴(kuò)容改造工程初步設(shè)計報告.doc

重慶市開縣天水電站增效擴(kuò)容改造工程初步設(shè)計報告目 錄前言61 工程概況81.1 工程所在區(qū)域自然、社會、經(jīng)濟(jì)概況81.1.1 開縣地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)概況81.1.2 電力發(fā)展現(xiàn)狀及負(fù)荷預(yù)測81.2 工程現(xiàn)狀及歷年運行情況91.2.1 工程現(xiàn)狀91.2.2 歷年運行情況101.2.3工程特性表112 現(xiàn)狀分析及改造必要性評價162.1 現(xiàn)狀分析162.1.1水資源問題162.1.2水工建筑物問題172.1.3機(jī)電設(shè)備問題242.2 增效擴(kuò)容改造的必要性423 水文分析及水能復(fù)核433.1水文分析433.1.1流域概況433.1.2 氣候特征433.1.3 水文基本資料443.1.4 徑 流463.1.5 洪 水493.1.6 河流泥沙533.2 水能復(fù)核543.2.1徑流調(diào)節(jié)計算543.2.2供水調(diào)度原則553.2.3增效擴(kuò)容必要性554工程地質(zhì)564.1工程概況564.2區(qū)域地質(zhì)概況564.2.1地形地貌564.2.2地層巖性564.2.3地質(zhì)構(gòu)造574.2.4水文地質(zhì)條件584.2.5不良地質(zhì)現(xiàn)象585工程任務(wù)和規(guī)模595.1等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)595.1.1原工程等級及洪水標(biāo)準(zhǔn)595.1.2改造后工程等級及洪水標(biāo)準(zhǔn)595.2工程任務(wù)595.3特征水位595.3.1正常蓄水位605.3.2死水位605.3.3前池水位605.3.4下游水位605.3.5 水頭損失605.3.6綜合出力系數(shù)605.4裝機(jī)容量選擇605.4.1徑流計算605.4.1裝機(jī)容量選擇615.5機(jī)組機(jī)型、臺數(shù)625.5.1機(jī)組機(jī)型選擇625.5.2機(jī)組臺數(shù)選擇625.7水輪機(jī)額定水頭635.8輸水道尺寸635.8.1引水隧洞的選擇635.8.2壓力管道尺寸的擬定645.8.3壓力管道尺寸選擇意見645.9水庫泥沙沖淤分析655.10電站指標(biāo)656 增效擴(kuò)容改造設(shè)計726.1 水工建筑物改造726.1.1 首部樞紐改造設(shè)計726.1.2引水系統(tǒng)水力改造設(shè)計726.1.3前池及壓力管道土建工程改造設(shè)計776.1.4廠房改建786.2 機(jī)電設(shè)備改造796.2.1水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備796.2.2 電氣設(shè)備866.2.3 自動化系統(tǒng)916.2.4 暖通及消防966.3 金屬結(jié)構(gòu)改造966.4 送出工程改造966.4.1 升壓站改造966.5 附屬工程966.6 改造工程量匯總967 工程管理1017.1 工程管理機(jī)構(gòu)1017.1.1管理機(jī)構(gòu)的組成1017.1.2 人員編制和生產(chǎn)生活面積及輔助生產(chǎn)建筑面積1017.2 運行管理方案1027.2.1 工程管理范圍和保護(hù)范圍1027.2.2 工程管理區(qū)規(guī)劃1037.2.3 通信1037.3 工程管理運用1037.3.1 電站運行方式1037.3.2 電站控制系統(tǒng)1047.3.3 建筑物管理1047.3.4 水情預(yù)報系統(tǒng)1048 施工組織1058.1施工條件1058.1.1工程概況1058.1.2水文氣象條件1058.1.3天然建筑材料1068.2施工導(dǎo)流1068.2.1導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及時段1068.2.2導(dǎo)流方式1068.2.3導(dǎo)流規(guī)劃1068.2.4導(dǎo)流建筑物1078.2.5導(dǎo)流建筑物施工1078.2.6基坑排水1088.3主體工程施工1088.3.1首部樞紐施工1088.3.2引水工程施工1088.3.3壓力管道施工1098.3.4廠房施工1098.4施工總布置1108.4.1 布置條件和原則1108.4.2分區(qū)布置規(guī)劃1108.4.3渣場規(guī)劃1108.4.4施工占地1108.4.5主要臨時工程量1108.5施工總進(jìn)度1118.5.1進(jìn)度安排原則和依據(jù)1118.5.2籌建工程進(jìn)度計劃1118.5.3施工總進(jìn)度計劃1119 工程概算和經(jīng)濟(jì)評價1139.1工程概算1139.1.1編制說明1139.1.2 編制原則和依據(jù)1139.1.3 設(shè)計概算中其他應(yīng)說明問題1159.1.4工程投資概算1169.1.5 概算結(jié)果1169.2經(jīng)濟(jì)評價1179.2.1 概述1179.2.2國民經(jīng)濟(jì)評價1189.2.3財務(wù)評價1209.2.4綜合評價125前言天水電站位于開縣東里河的支流滿月河上，為高水頭引水式電站，地理位置為東徑1075548”至1085400”和北緯304930”至314130”之間，廠址位于雙河口附近關(guān)面鄉(xiāng)境內(nèi)，取水口在滿月鄉(xiāng)天水大隊境內(nèi)，電站取水口以上集雨面積145.2km2，壩址至廠房毛水頭216.57m。本電站為徑流式，無調(diào)節(jié)庫容，引水工程為全無壓隧洞，總長3170米。電站設(shè)計水頭200米，設(shè)計流量5.5m3/秒，裝機(jī)容量為22500+22000kw，設(shè)計年平均發(fā)電量為4208.6萬kwh。該電站工程區(qū)緊靠開縣至城口公路干線，交通運輸方便，廠房距開縣縣城73公里，溫泉鎮(zhèn)47公里，大進(jìn)鎮(zhèn)20公里，下距紅花電站13公里。本電站1985年竣工投產(chǎn)發(fā)電，裝機(jī)容量為22000kw（電站現(xiàn)命名3、4#機(jī)組），2004年進(jìn)行第一次擴(kuò)容改造，擴(kuò)大裝機(jī)容量22500kw（電站現(xiàn)命名1、2#機(jī)組），1998年至2004年，年平均發(fā)電量為2001.63萬kwh，利用小時為5004h，2004年擴(kuò)容改造后，經(jīng)水文復(fù)核和水能分析，設(shè)計年平均發(fā)電量為4208.6萬kwh，利用小時為4676h；經(jīng)現(xiàn)場核實，該電站存在未能充分利用水力資源，擋水壩壩面破損，3、4#機(jī)組運行時間長達(dá)26年，電氣設(shè)備老化，誤動作頻繁，造成機(jī)組開停機(jī)頻繁，設(shè)備檢修時間較多，近5年平均發(fā)電量僅3900.65萬kwh，達(dá)不到原改造設(shè)計年發(fā)電量，水輪發(fā)電機(jī)組效率低，機(jī)組轉(zhuǎn)速高達(dá)1500r/min，運行噪音大，安全可靠性差，水機(jī)輔助設(shè)備老化，技術(shù)落后，電氣設(shè)備和控制系統(tǒng)技術(shù)落后、存在安全隱患、運行管理人員過多、運行成本較高等一系列問題，因此，天水電站被納入重慶市農(nóng)村水電增效擴(kuò)容項目。本電站本次增效擴(kuò)容改造方案為保留原1、2#機(jī)組及輔助系統(tǒng)設(shè)備，原3、4#機(jī)組裝機(jī)容量擴(kuò)至16300kw（擴(kuò)建后命名為3#機(jī)組），將原3、4#機(jī)組老舊廠房拆除后進(jìn)行改建，與1、2#機(jī)組廠房連接為一整體，擴(kuò)建后的3#機(jī)組控制保護(hù)納入1、2#機(jī)組綜合自動化系統(tǒng)，統(tǒng)一管理，提高電站自動化水平，做到“無人值班，少人值守”；通過本次增效擴(kuò)容改造，天水電站年利用小時為4543h，年發(fā)電量可達(dá)到5133萬kwh，電量可增加924.4萬kwh，改造前水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計額定工況綜合效率為83.74%，改造后水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計額定工況綜合效率為88.4%，可提高4.66%，可精減運行管理人員29人，降低電站運行管理成本。本次改造靜態(tài)總投資4116.7萬元，單位千瓦投資3643.1元/kw，補(bǔ)充單位電能投資約4.45元/kwh，單位改造成本較低。2011年09月，四川大學(xué)工程設(shè)計研究院受電站業(yè)主重慶市德泉電力參股有限公司的委托，編制天水電站增效擴(kuò)容改造初步設(shè)計報告，本初步設(shè)計報告在編制過程中得到了重慶市水利局、開縣水利農(nóng)機(jī)局、重慶市德泉電力參股有限公司等單位的大力支持，在此表示衷心感謝。四 川 大 學(xué) 工 程 設(shè) 計 研 究 院engineering design and research institute of sichuan university1151 工程概況1.1 工程所在區(qū)域自然、社會、經(jīng)濟(jì)概況1.1.1 開縣地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)概況開縣位于長江北岸小江流域，地處重慶市東北部的平行嶺谷區(qū)到大巴山的過渡地帶，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)1075510854，北緯30493141之間。東臨巫溪、云陽縣，南接萬州區(qū)，西與四川省的開江、宣漢交界，北與城口縣相連，全縣幅員面積3959km2。全縣轄38個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，448個行政村，3886個社，46.65萬戶。2010年末全縣公安戶籍人口163.4萬人，其中男性86萬人、女性77.4萬人，分別占總?cè)丝诘?2.6%、47.4%；農(nóng)業(yè)人口118.23萬人、非農(nóng)業(yè)人口45.17萬人，分別占總?cè)丝诘?2.4%、27.6%。開縣地處長江三峽工程庫區(qū)小江支流中游，屬國家批準(zhǔn)的長江三峽經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，是一個典型的人口大縣和農(nóng)業(yè)大縣，是全國農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)、財政支持農(nóng)業(yè)科技成果應(yīng)用、國家大型糧食種子加工中心、雜交玉米制種調(diào)控基地，是全國跨世紀(jì)青年農(nóng)民科技培訓(xùn)試點縣，是林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)、長江防護(hù)林體系建設(shè)、天然林資源保護(hù)工程、退耕還林還草工程、長江流域水土保持治理工程、國家級秸稈養(yǎng)羊示范縣，素有“帥鄉(xiāng)”和“金開縣”的美譽(yù)。2010年，全縣實現(xiàn)生產(chǎn)總值1492810萬元，比上年增長16.6%。其中，第一、二、三產(chǎn)業(yè)分別實現(xiàn)增加值301440萬元、646318萬元、545052萬元，分別比上年增長6.5%、25.1%、15.5%。三次產(chǎn)業(yè)對開縣生產(chǎn)總值的貢獻(xiàn)率分別為9.2%、50.2%、40.6%，分別拉動開縣生產(chǎn)總值增長1.5、8.3、6.8個百分點。三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比由上年的21.7：41.4：36.9調(diào)整為20.2：43.3：36.5。1.1.2 電力發(fā)展現(xiàn)狀及負(fù)荷預(yù)測重慶市電力系統(tǒng)概況及發(fā)展情況重慶市國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，負(fù)荷需求與日俱增，由于電力系統(tǒng)裝機(jī)容量嚴(yán)重不足，發(fā)供電缺口及峰谷差較大，缺電已成為重慶市經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。據(jù)重慶市2015年社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃對電力市場的預(yù)測，規(guī)劃2015年全市發(fā)購電量將達(dá)615億kw.h，最高負(fù)荷約1309萬kw。2010年前市電力系統(tǒng)將新增供電能力218.5萬kw，但系統(tǒng)的調(diào)峰容量最大缺口約253萬kw，平均缺口約157萬kw。開縣電力系統(tǒng)概況及負(fù)荷預(yù)測開縣作為國家第三批農(nóng)村電氣化縣，現(xiàn)已形成完整的地方電網(wǎng)。到目前為止，系統(tǒng)電力總裝機(jī)8.43萬kw，其中水電裝機(jī)5.13萬kw。系統(tǒng)年用電最大負(fù)荷為10.97萬kw，用電量4.53億kw.h，電力供需矛盾較大，由于開縣現(xiàn)有的水電站基本無調(diào)節(jié)能力，系統(tǒng)可調(diào)容量僅占總?cè)萘康?.5%，隨著國家能源政策的調(diào)整，小火電廠逐漸關(guān)閉，電力供需矛盾將進(jìn)一步加劇。根據(jù)開縣國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計到2015年開縣電網(wǎng)需最大電力負(fù)荷為20.28萬kw，需電量7.41億kwh，年缺電量達(dá)4.64億kwh。電力的短缺已嚴(yán)重制約了開縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，而積極開發(fā)現(xiàn)有水電能源將成為促進(jìn)開縣國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的重要因素，也是十分必要和迫切的。1.2 工程現(xiàn)狀及歷年運行情況1.2.1 工程現(xiàn)狀1.2.1.1 原工程設(shè)計情況天水電站原設(shè)計單位為萬縣地區(qū)水電建筑勘察設(shè)計院和開縣水利水電勘測設(shè)計隊，第一次擴(kuò)容改造設(shè)計單位為長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院，壩址控制流域面積145.2km2，多年平均流量5.2m3/s，多年平均徑流量1.640億m3，廠房對岸有縣城至城口公路通過，交通較為方便。該電站已建成投運26年，天水電站大壩為混凝土底格欄柵壩。大壩自左至右依次布置為：左岸溢流壩段、底格欄柵壩段、右岸溢流壩段。壩頂長34.8m，壩高15m，大壩設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為二十年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為一百年一遇。取水底格攔柵段位于主河床部位，頂部鋼柵格長20.9 m，寬1.8m，柵條間隙10mm，順?biāo)鞣较蚱露萯=0.1，廊道首端高度為1.2m，末端高度為2.6m，壩頂高程664.47m。大壩泄流消能采用挑流消能，挑流鼻坎高程為654.27，鼻坎反弧段半徑為5.0m。挑角為25。天水電站采用無壓隧洞引水，引水線路總長3170m，隧洞為城門洞型，隧洞原設(shè)計底寬為1.5m，直墻段高度1.4m，總高度2.15m，頂拱半徑0.75m，頂拱圓心角為180，設(shè)計水深1.6m，隧洞底坡0.001。2007年，長江水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院對本電站做了第一次擴(kuò)容改造設(shè)計，改造后，電站裝機(jī)由最早修建時的4000kw（22000kw）擴(kuò)容至9000kw（22000kw+22500kw），電站引用流量也由2.8m3/s增加至5.5m3/s，隧洞斷面也進(jìn)行了增大，擴(kuò)容后隧洞改造設(shè)計斷面為：底寬1.8m，總高2.7m，其中直墻段高度為1.8m，頂拱半徑為0.9m，改造后隧洞設(shè)計水深位2.15m，洞頂凈空高度為0.55m。電站設(shè)計水頭200m，廠房為地面式，分別為1、2#機(jī)組廠房和3、4#機(jī)組廠房，共安裝4臺臥式水輪發(fā)電機(jī)組，1、2#機(jī)組為沖擊式水輪機(jī)，3、4#機(jī)組為混流式水輪機(jī)，尾水注入滿月河。1.2.1.2 電站竣工情況天水電站于1985年4月破土動工，1986年10月20日兩臺機(jī)組試車發(fā)電，裝機(jī)容量為22000kw（電站現(xiàn)命名3、4#機(jī)組），2004年初進(jìn)行第一次擴(kuò)容改造，擴(kuò)大裝機(jī)容量22500kw（電站現(xiàn)命名1、2#機(jī)組），于2004年年底投產(chǎn)發(fā)電。1.2.2 歷年運行情況一、電站投運以來，3、4#機(jī)組設(shè)備存在以下問題：1、進(jìn)水閘漏水嚴(yán)重，而且是交流電源，一旦失去廠用電，不能對進(jìn)水閘進(jìn)行操作，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運行；2、機(jī)組軸承潤滑油為外循環(huán)式，機(jī)組跳閘后，很容易燒瓦，曾發(fā)生數(shù)次燒瓦事故；3、4#機(jī)組震動大，轉(zhuǎn)子在以前燒瓦后有輕微變形；5、3、4#機(jī)組經(jīng)常不能起勵建壓（勵磁脈沖板壞）；6、隧洞側(cè)墻經(jīng)常垮塌、底板破裂；7、所有設(shè)備經(jīng)過26的運行，已經(jīng)出現(xiàn)陳舊老化、落后，能耗高等普遍現(xiàn)象；8、發(fā)電機(jī)差動保護(hù)經(jīng)常誤動作；（發(fā)電機(jī)出線母排絕緣瓷瓶絕緣不夠）；9、3#主變差動保護(hù)經(jīng)常誤動作：10、所有油開關(guān)接觸電阻偏大；11、水機(jī)轉(zhuǎn)輪氣蝕嚴(yán)重；12、水機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)，漏水嚴(yán)重；13、3#主變分接開關(guān)漏油；14、4#主變上部嚴(yán)重漏油；15、直流系統(tǒng)接地；二、電站投運以來，水工建筑物存在以下問題：1、擋水壩壩面破損較嚴(yán)重；2、隧洞多次出現(xiàn)局部垮塌。近13年來機(jī)組出力、年發(fā)電量及利用小時見下表。近13年機(jī)組出力、年發(fā)電量及利用小時匯總表年份年發(fā)電量（萬kwh）年利用小時（h）備注1998年1845.74614年平均發(fā)電量2001.63萬kwh1999年1812.245312000年200150032001年181245302002年218954732003年250662652004年184646152005年39914434第一次擴(kuò)容改造機(jī)組投運，年平均發(fā)電量為3900.65萬kwh2006年368140902007年408745412008年401744632009年364240472010年3986.944301.2.3工程特性表表1.2-1 天水電站改造前后工程特性表名 稱單位改造前改造后一、水文全流域面積km21426.61426.6壩址以上面積km2145.2145.2利用的水文系列年限月39多年平均徑流量億m31.64多年平均流量m3/s5.25.2設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量（p=3.33%）892（壩址）892校核洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量（p=0.5%）1190（壩址）1190施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及流量（p=20%）578578泥沙多年平均懸移質(zhì)年輸沙量萬t11.6211.62多年平均推移質(zhì)年輸沙量萬t2.322.32二、水庫水庫水位校核洪水位m671.1671.1設(shè)計洪水位m669.8669.8正常蓄水位m664.47664.47死水位m正常蓄水時水庫面積萬m21.721.72水庫容積總庫容萬m3無（已淤平）無（已淤平）三、工程效益指標(biāo)裝機(jī)容量mw22+22.522.5+16.3保證出力（p=90%）mw1.01.0多年平均發(fā)電量萬kw.h4208.65133年利用小時h46764542四、主要建筑物及設(shè)備1、壩型式底格欄柵壩底格欄柵壩地基特性三疊系下統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r三疊系下統(tǒng)白云質(zhì)灰?guī)r溢流壩壩頂高程m664.47664.47最大壩高m1515壩頂長度m34.834.8溢流段長度m13.913.9單寬流量p=0.5/3.33%38.14/24.6438.14/24.64消能方式挑流消能挑流消能2、進(jìn)水口形式底格欄柵壩進(jìn)水底格欄柵壩進(jìn)水廊道長度m20.920.9廊道首端深度1.21.2廊道末端深度2.62.63、引水工程形式無壓隧洞無壓隧洞比降1/10001/1000長度km3.173.17斷面尺寸（寬高）m1.82.7（城門洞）2.22.9（城門洞）最大流量5.56.7襯砌形式混凝土襯砌+預(yù)制塊襯砌混凝土襯砌4、前池形式半窯洞式半窯洞式長度m50.2850.28最大變寬m44前池正常水位m657657前池最高水位m657.5657.5墻頂高程m658.19658.19前池最低底板高程m650.49650.49總?cè)莘em3135013505、壓力管道形式明敷鋼管明敷鋼管主管數(shù)量根22主管長度m341+342.6375.12+342.6主管內(nèi)徑m1+1.21.2+1.2支管長度m17.5+25.5525.55支管內(nèi)徑m0.5+0.50.5+0.5毛水頭m216.57216.57形式陡槽式陡槽式長度80806、廠房型式地面式地面式地基特性第四系崩坡、塌滑、洪積層第四系崩坡、塌滑、洪積層主廠房尺寸（長寬高）m25.8127.6+26.6516.1512.6554.1216.1512.65水輪機(jī)安裝高程m451.10451.10/450.84副廠房建筑面積m142.8+120.3167.57、升壓站型式戶外式戶外式面積（長寬）m2722+407.5407.5地面高程主要機(jī)電、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備8、水輪機(jī)臺數(shù)、型號臺4（cja237-w-115/213、hl100-lj-60）3（cja237-w-115/213、hla546-wj-95）單機(jī)出力kw2500/20002500/6300轉(zhuǎn)速r/min500/1500500/1000吸出高程m3.5最大工作水頭m208.29208.11最小工作水頭m199.79199.05設(shè)計水頭m200200額定引用流量m3/s21.51+21.2221.51+3.639、發(fā)電機(jī)臺數(shù)臺43型號sfw2500-12/2150、tsw143/69-4sfw2500-12/2150、sfw6300-6/2250單機(jī)容量kw2500/20002500/6300功率因數(shù)cos0.80.8額定電壓kv6.36.3主變壓器型號sfs9-16000/110、s9-2000/35、s7-3150/35（2臺）sfs9-16000/110、sf11-8000/35、sf11-10000/35臺數(shù)4310、主廠房起重機(jī)型號、臺數(shù)1臺16/5t電動橋式起重機(jī)1臺20/5t電動橋式起重機(jī)11、調(diào)速器型號cwt-2/1-2.5沖擊式專用微機(jī)調(diào)速器 gslt-1000-6.3cwt-2/1-2.5沖擊式專用微機(jī)調(diào)速器 ywt-1000-6.3臺數(shù)臺4312、主閥型號qf-500-wy-504szo2oqf-500-wy-50 qf-1200-wy-40臺數(shù)臺4313、輸電線電壓kv110/35110/35回路數(shù)2214、防洪河堤兼公路km形式m漿砌塊石重力式擋土墻漿砌塊石重力式擋土墻長度m245245高度m68682 現(xiàn)狀分析及改造必要性評價2.1 現(xiàn)狀分析2.1.1水資源問題開縣東里河中、上游水利資源豐富。自1981年水資源普查以來。地區(qū)水電局和開縣水利局對東里河中、上游的開發(fā)方式及梯級選點。進(jìn)行過多次勘察、規(guī)劃。87年春，又經(jīng)反復(fù)比較后，確定為七級開發(fā)。從上至下為白泉、白里、泉秀三處引水式；關(guān)面壩后式，為不完全調(diào)節(jié)電站。并可調(diào)節(jié)下游雙河口（引水式）、紅花（混合式）、土龍（壩后式）等電站。規(guī)劃報告經(jīng)地區(qū)水電局研究批復(fù)。2004年3月開縣水利農(nóng)機(jī)局編制了開縣東里河流域水能規(guī)劃報告，推薦東里河流域（干流）梯級開發(fā)為：白泉、白里、泉秀、關(guān)面、雙河口、紅花、土龍、樂園、青龍等九級電站，總裝機(jī)容量5.09萬kw。2004年6月開縣人民政府以開縣府函200466號文批復(fù)了該規(guī)劃報告。為解決好東里河流域（干流）近期水電梯級開發(fā)與遠(yuǎn)期“引江濟(jì)渭入黃工程”小江調(diào)水方案的合理銜接問題，重慶市水利局、重慶市發(fā)展和改革委員會以渝水函2007101號文作了“開縣小江干流東里河是南水北調(diào)工程三峽水庫小江調(diào)水方案的輸水通道，東里河流域規(guī)劃和水電項目開發(fā)應(yīng)力求與南水北調(diào)工程小江調(diào)水方案相銜接”的專門指示。于此，重慶江河工程咨詢中心有限公司組織工程技術(shù)人員收集有關(guān)資料，多次到現(xiàn)場踏勘調(diào)研，結(jié)合以往該河流的規(guī)劃成果及開發(fā)現(xiàn)狀，在梯級規(guī)劃與南水北調(diào)工程小江調(diào)水方案合理銜接上，著重對干流上游雙河口至里耳壩河段進(jìn)行南水北調(diào)工程高山調(diào)蓄水庫規(guī)劃布局的研究。根據(jù)該河段地形地質(zhì)、水文特性、社會經(jīng)濟(jì)、庫區(qū)淹沒等條件及姚程壩特大型滑坡與關(guān)面鄉(xiāng)場鎮(zhèn)存在的實際，規(guī)劃關(guān)面和雙河口兩座大型水庫，替代原雙河口一座大型水庫。關(guān)面水庫以上至白里的河段集中落差除被已建成的白里一級電站利用部分外，剩余落差為在建的白里二級電站利用。原規(guī)劃的泉秀電站在關(guān)面水庫的淹沒區(qū)內(nèi)，規(guī)劃將其取消。關(guān)面電站廠址至雙河口水庫庫尾的天然落差規(guī)劃一級電站。關(guān)面水庫（電站）近期開發(fā)，雙河口水庫待南水北調(diào)工程小江調(diào)水方案實施時開發(fā)，天水電站在遠(yuǎn)期實施的雙河口水庫庫區(qū)范圍內(nèi)，因此，為近期充分利用水力資源，緩解地方電力矛盾，可對天水電站進(jìn)行增效擴(kuò)容改造。2.1.2水工建筑物問題2.1.2.1 大壩及取水建筑物一、現(xiàn)狀描述 天水電站大壩為混凝土底格欄柵壩。大壩自左至右依次布置為：左岸溢流壩段、底格欄柵壩段、右岸溢流壩段。壩頂長34.8m，壩高15m。大壩設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為二十年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為一百年一遇。取水底格欄柵段位于主河床部位，頂部鋼柵格長20.9 m，寬1.8m，柵條間隙10mm，順?biāo)鞣较蚱露萯=0.1，廊道首端高度為1.2m，末端高度為2.6m，壩頂高程664.47m。大壩泄流消能采用挑流消能，挑流鼻坎高程為654.27，鼻坎反弧段半徑為5.0m。挑角為25。二、水力學(xué)復(fù)核原底格欄柵壩取水段長度為20.9m，廊道寬度為1.8m，設(shè)計取水流量為5.5m3/s，但本次電站改造后，電站裝機(jī)由原9000kw（22500kw+22000kw）擴(kuò)容至11300kw（22500kw+6300kw），電站引用流量增大至6.7m3/s，須復(fù)核現(xiàn)狀取水段長度能否滿足此流量取水能力。根據(jù)工程設(shè)計經(jīng)驗，采用無壓流方式計算。當(dāng)過柵水流全部進(jìn)入廊道時，采用下式計算廊道進(jìn)水流量：其中，q進(jìn)水流量； 流量系數(shù)； s柵條間隙；t柵條寬度； p欄柵間隙系數(shù)（p=s/（s+t）； b欄柵水平投影長度； l欄柵長度（垂直于河道水流方向）； q單寬流量；hk1上游臨界水深。經(jīng)過計算，底格欄柵壩取水流量為6.7m3/s時，設(shè)計參數(shù)取值如下。表2.1.2-1 底格欄柵壩設(shè)計參數(shù)取水壩q(m3/s)柵條間隙s（mm）柵條寬度t（mm）柵條順?biāo)飨蛩酵队伴L（cm）柵條垂直水流向?qū)挾龋╟m）底格欄柵壩6.710151801423根據(jù)計算，維持現(xiàn)狀取水廊道寬度的情況下要能取足6.7m3/s的流量，底格欄柵壩取水廊道長度至少為14.23m，考慮柵條容易被堵塞，一般實際長度均要擴(kuò)大2030%，故實際取值長度應(yīng)至少18.5m，目前取水廊道長度為20.9m，能夠滿足改造后引用水量的取水能力，無須進(jìn)行改造。三、存在的問題根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，由于大壩運行多年，壩體下游挑流鼻坎處已出現(xiàn)多處沖坑，沖坑深度達(dá)5cm15cm，如不及時采取治理措施，下游壩面將進(jìn)一步破壞，進(jìn)而對整個壩體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，故亟待進(jìn)行改造。壩面現(xiàn)狀情況見圖2.1.2-1。圖2.1.2-1 底格欄柵壩壩面沖坑現(xiàn)狀圖2.1.2.2 引水隧洞一、現(xiàn)狀描述天水電站采用無壓隧洞引水，引水線路總長3170m，隧洞為城門洞型，隧洞原設(shè)計底寬1.5m，直墻段高度1.4m，總高度2.15m，頂拱半徑0.75m，頂拱圓心角為180，設(shè)計水深1.6m，隧洞底坡0.001。2004年，長江水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院對本電站做了第一次擴(kuò)容改造設(shè)計，改造后，電站裝機(jī)由最早修建時的4000kw（22000kw）擴(kuò)容至9000kw（22000kw+22500kw），電站引用流量也由2.8m3/s增加至5.5m3/s，隧洞斷面也進(jìn)行了增大，擴(kuò)容后隧洞改造設(shè)計斷面為：底寬1.8m，總高2.7m，其中直墻段高度為1.8m，頂拱半徑為0.9m，改造后隧洞設(shè)計水深位2.15m，洞頂凈空高度為0.55m。二、存在的問題本次電站增效擴(kuò)容后，電站設(shè)計引用流量由5.5m3/s增大至6.7m3/s，改造后，隧洞仍采用無壓引水方案，須復(fù)核隧洞過流能力是否滿足要求，隧洞過流能力按下式計算：表2.1.2-1 隧洞過流能力計算成果nih（m）（m2）（m）r（m）cv（m/s）q（m3/s）0.0160.0012.674.427.50.59 57.24 1.536.7通過以上計算知原設(shè)計斷面在水深2.67m時，設(shè)計過流能力可達(dá)6.7m3/s，此時過流斷面a=4.39m2，洞頂凈空斷面面積為0.09m2，凈空斷面面積占隧洞總斷面面積的2%，過流面以上凈空高度為0.03m，不滿足水工隧洞設(shè)計規(guī)范（sl279-2002）中對無壓隧洞水面以上凈空高度（0.4m）及凈空面積（15%）的相關(guān)要求，需進(jìn)行改造。2.1.2.3 前池及壓力管道壓力前池一、現(xiàn)狀描述壓力前池接引水工程的3+170樁號，隧洞末端出口處，地勢陡峻，基礎(chǔ)為石灰?guī)r，表層少量角礫質(zhì)土覆蓋，由于地址險峻，布置開敞式前池較困難，工程量大，故采取了辦明半暗窯洞式布置，前池總?cè)莘e為2160m3，前池具體結(jié)構(gòu)形式如下：隧洞部分：將引水隧洞出口前96m（其中7m為擴(kuò)散段）擴(kuò)寬，由洞寬1.8m擴(kuò)寬至5m，水深由原來的1.6m增至3.5m，池頂高程為652.5m，有效容積1350m3。前池部分：緊接隧洞出口布置，池水面寬度12m，長22.5m，隧洞出口處以1:5的 斜坡與前池底板650m斜街，進(jìn)水室前，有長8.5m，寬約5m的深池，底板高程為650m，其余部位高位652.5m。溢流堰布置在進(jìn)口左側(cè)，在前池外邊墻上，型式為側(cè)槽式溢洪道，堰頂高程為657m，溢流堰長7m，陡槽長約80m，下接一天然沖溝。在前池底板最低處有一條2m寬，縱坡1:100的集流槽至前池左邊墻，設(shè)置一個dn500閘閥作為沖砂孔，下接溢流堰陡槽。表2.1.2-2 前池特征水位及主要高程特征水位前池正常水位657m前池最高水位657.5m前池最低水位653.89m主要控制高程前池墻頂高程658.19m前池最低底板高程650m進(jìn)水室墻頂高程658.19m進(jìn)水室底板高程650.5m壓力鋼管頂高程651.39m二、水力學(xué)復(fù)核本次電站增效改造以后，電站引用流量由5.5m3/s增大至6.7m3/s，原前池溢流堰及各特征水位均按5.5m3/s設(shè)計，流量加大后須重新復(fù)核以下內(nèi)容：前池溢流堰宣泄全部來水時最高水位、前池最高壅波水位。溢流堰堰頂水頭復(fù)核前池溢流堰泄水能力按下式計算通過計算知溢流堰宣泄6.7m3/s來水時堰頂水頭為0.58m，堰頂水位為657.58m，墻頂高程為658.19m，滿足安全超高要求。前池壅波水位復(fù)核前池最低水位根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第7.0.6條，前池最低水位可根據(jù)水電站運行要求確定。一般前池最低水位為電站突然增加負(fù)荷前前池的起始水位減去突然增荷時的最低涌波。對于非自動調(diào)節(jié)渠道，起始水位可取溢流堰頂高程，最低涌波按1臺機(jī)組運行突增到3臺機(jī)組即發(fā)電流量由1.51m3/s突然增加到6.7m3/s時的前池水位降落。引水渠道中產(chǎn)生落波時，波的傳播速度c0和波高h(yuǎn)0可按一下兩式聯(lián)立求解求得起始斷面波高h(yuǎn)0=1.05m，z最低=z正常-3h0=653.85m。前池最高水位根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第7.0.5條，前池和引水渠道內(nèi)的最高水位，應(yīng)按照設(shè)計流量下正常運行時，水電站突然甩全部負(fù)荷時的最高涌波水位確定。根據(jù)水電站引水渠道及前池設(shè)計規(guī)范第d.0.5條，側(cè)堰作為控制泄流建筑物，對涌波起到控制作用，即對引水道系統(tǒng)來說，控制工況是：電站甩滿負(fù)荷待水流穩(wěn)定后（涌波已消失），全部流量從側(cè)堰側(cè)堰溢出時，將恒定流時的堰上水頭乘以1.11.2的系數(shù)，把這時的水位定為最高涌波水位。即z最高=堰頂高程+1.2h堰=657.70m。根據(jù)新流量下前池雍波計算，知電站引用流量加大為6.7m3/s后，前池最高雍波水位為657.7m，低于前池墻頂高程658m，滿足安全要求。綜上所述，本次電站增效擴(kuò)容改造無須進(jìn)行前池改造。壓力管道一、現(xiàn)狀描述原電站修建于1984年，當(dāng)時電站裝機(jī)4000kw（22000kw，現(xiàn)為3、4#機(jī)組），修建的壓力管道主管內(nèi)徑為1m，全長341m，管道全長分為4段，其中第一段長86m，管道壁厚8mm，第二段長83m，壁厚8mm，第三段89m，管道壁厚10mm，第四段83m，壁厚12mm。壓力管道全線共設(shè)置鎮(zhèn)墩4個，支墩49個。2004年，長委勘測規(guī)劃設(shè)計院對本電站進(jìn)行了擴(kuò)容改造，改造后，電站裝機(jī)4臺，在原廠址靠近滿月河上游位置擴(kuò)建一廠房，該廠房安裝兩臺機(jī)組，裝機(jī)5000kw（2500kw2，現(xiàn)為1、2#機(jī)組），擴(kuò)容機(jī)組采用單獨引水方式，在原壓力管道旁邊重新修建另外一根壓力管線，擴(kuò)容機(jī)組采用聯(lián)合供水，壓力鋼管主管內(nèi)徑1.2m，支管內(nèi)徑0.5m，主管全長342.66m，支管長25.55m，擴(kuò)修建壓力鋼管進(jìn)口高程為651.99m，管道設(shè)計最大流量為3.2m。擴(kuò)建壓力鋼管共分5段，第一段長103.91m，壁厚8mm，第二段長57m，壁厚10mm，第三段長70.71m，壁厚12mm，第三段長96.65m，壁厚14mm，第四段長14.39m，壁厚14mm。支管壁厚為8mm。二、存在的問題1、經(jīng)現(xiàn)場檢查，3、4#機(jī)組管道由于修建時防腐較差，管道運行多年后銹蝕較為嚴(yán)重，部分管段已處于安全隱患下運行，亟待進(jìn)行改造；2、鎮(zhèn)墩存在安全隱患：由于壓力管道沿線地勢陡峻，鎮(zhèn)墩施工難度大等其他原因，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)個別鎮(zhèn)墩已發(fā)生位移，形成極大安全隱患。3、本次電站增效擴(kuò)容改造擬將原老廠房兩臺2000kw（3、4#機(jī)組）機(jī)組更換成一臺6300kw機(jī)組，同時，為便于運行管理。將拆除原老廠房進(jìn)行改建，改建廠房布置在2004年修建廠房（1、2#機(jī)組）旁邊，與1、2#機(jī)組廠房連成一整體。廠房位置的挪動也需要進(jìn)行壓力管道末端位置的改建。綜上理由，本次電站增效擴(kuò)容后，原壓力管道已不能滿足結(jié)構(gòu)、安全要求，進(jìn)行改建已具備充分條件。2.1.2.4廠房一、現(xiàn)狀描述電站廠房位于雙河口支流滿月河左岸一級階地上，距雙河口公路橋約300m。廠址地勢開闊，坡度較緩，一級階地占地面積約10000m2，地面高程450470m。3、4#機(jī)組廠房建筑面積560m2，房屋結(jié)構(gòu)為磚墻剛性平頂屋面結(jié)構(gòu)，其中：主廠房建筑面積309.6 m2，廠房長25.8m，寬12m，高7.6m，廠內(nèi)安裝兩臺2000kw混流式水輪機(jī)組，機(jī)組軸線與廠房軸線平行。副廠房緊接主廠房左側(cè)，布置與主廠房垂直，建筑面積為142.8m2，副廠房長20.4m，寬7m。高5.1m。2004年，電站擴(kuò)容后，擴(kuò)容機(jī)組廠房修建在3、4#機(jī)組廠房上游，擴(kuò)建廠房也為剛性平頂屋面結(jié)構(gòu)，主廠房建筑面積430.4 m2，廠房長26.65m，寬16.15m，高12.65m，廠內(nèi)安裝兩臺2500kw沖擊式機(jī)組，機(jī)組軸線與廠房軸線平行，機(jī)組上游布置有空壓機(jī)室和水泵室，空壓機(jī)室和水泵室緊鄰布置，長11.1m，寬4.45m，高4.697m。副廠房緊鄰主廠房布置，副廠房建筑面積120.3m2，副廠房長16.15m，寬7.45m，高10.6m，副廠房為兩層框架結(jié)構(gòu)，第一層高5m，布置有35kv高壓開關(guān)室和0.4kv、6.6kv開關(guān)室，第二層高5 m，布置有中控室和電氣二次盤室。二、存在問題現(xiàn)場查看，3、4#機(jī)組廠房比較老舊，有安全隱患，同時，根據(jù)改造方案中動能章節(jié)的機(jī)組臺數(shù)比較，改造后為3臺機(jī)組，考慮到方便電站的運行和統(tǒng)一調(diào)度，節(jié)約運行、管理成本，因此，擬將老廠房拆除后進(jìn)行改建，改建廠房布置在1、2#機(jī)組廠房旁邊，與1、2#機(jī)組廠房連接為一整體，方便電站的運行管理，同時對整個廠房進(jìn)行外裝修，達(dá)到美觀、大方的效果。電站增效擴(kuò)容后，根據(jù)電氣專業(yè)對高、低壓開關(guān)室布置要求，現(xiàn)狀副廠房尺寸偏小，不能滿足改建后使用要求，須拆除目前副廠房，改建一稍大副廠房。2.1.2.5其他（1）辦公樓、生活樓辦公樓及生活樓使用多年，目前比較破敗，本次將對辦公樓及生活樓進(jìn)行裝修。（2）廠區(qū)排水由于天水電站廠址為滿月河左岸坡腳位置，故汛期雨季降雨時，雨水均匯集至廠區(qū)，原廠區(qū)集水井被本次擴(kuò)建的3#機(jī)組廠房占用，故本次須改建一廠區(qū)集水井。（3）河道清理廠房水位出口河道已多年未清淤，造成河水位抬高，影響1、2#機(jī)沖擊式機(jī)組的運行，本次擬清理尾水渠出口河道，降低河道水位及利于機(jī)組運行和行洪。2.1.3機(jī)電設(shè)備問題2.1.3.1水力機(jī)械（1）1、2#水輪機(jī)型號： cja237-w-115/213額定出力： 2632kw設(shè)計水頭： 200m設(shè)計流量： 1.51m3/s額定轉(zhuǎn)速： 500r/min額定效率： 90%出廠日期： 2004年08月生產(chǎn)廠家： 昆明電機(jī)廠現(xiàn)狀分析：1、2#水輪機(jī)為7年前制造，投運時間較短，現(xiàn)運行正常，本水輪機(jī)為沖擊式機(jī)組，檢修人員每年對轉(zhuǎn)輪進(jìn)行探傷檢查，均能滿足運行要求。1、2#水輪機(jī)銘牌1、2#水輪機(jī)現(xiàn)狀（2）1、2#發(fā)電機(jī)型號： sfw2500-12/2150額定功率： 2500kw額定容量： 3125kva額定效率： 95%額定電壓： 6300v額定電流： 286a額定功率因數(shù)： 0.8（滯后）額定頻率： 50hz相數(shù)： 3額定轉(zhuǎn)速： 500r/min飛逸轉(zhuǎn)速： 880r/min額定勵磁電壓： 93v額定勵磁電流： 354a定、轉(zhuǎn)子絕緣等級： b/f定子繞組接線法： 2y出廠日期： 2004年08月生產(chǎn)廠家： 昆明電機(jī)廠現(xiàn)狀分析：1、2#水輪機(jī)為7年前制造，投運時間較短，現(xiàn)運行正常。1、2#水輪發(fā)電機(jī)組額定工況綜合效率： 85.5%（3）3、4#水輪機(jī)型號： hl100-wj-60額定出力： 2110kw設(shè)計水頭： 200m設(shè)計流量： 1.22m3/s額定轉(zhuǎn)速： 1500r/min額定效率： 88.15%額定點單位流量： 0.239 m3/s額定點單位轉(zhuǎn)速： 63.6 r/min出廠日期： 1985年09月生產(chǎn)廠家： 韶關(guān)水輪機(jī)廠現(xiàn)狀分析：3、4#水輪機(jī)為26年前制造，轉(zhuǎn)輪模型技術(shù)落后，效率低，轉(zhuǎn)輪汽蝕性能較差，汽蝕嚴(yán)重，導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)，漏水量較大，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速高達(dá)1500r/min，國內(nèi)少見，其安全性差、運行噪音大。3、4#水輪機(jī)銘牌3、4#水輪機(jī)現(xiàn)狀（4）3、4#發(fā)電機(jī)型號： tsw143/69-4額定功率： 2000kw額定效率： 95%額定電壓： 6300v額定電流： 252a額定功率因數(shù)： 0.8（滯后）額定頻率： 50hz相數(shù)： 3額定轉(zhuǎn)速： 1500r/min飛逸轉(zhuǎn)速： 2382r/min額定勵磁電壓： 29.7v額定勵磁電流： 484.5a定、轉(zhuǎn)子絕緣等級： b/b定子繞組接線法： y出廠日期： 1985年09月生產(chǎn)廠家： 韶關(guān)水輪機(jī)廠現(xiàn)狀分析：3、4#發(fā)電機(jī)為26年前制造，根據(jù)電站