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1、某水电站某水电站 小水电代燃料生态保护工程小水电代燃料生态保护工程 初步设计报告初步设计报告 1 1 概述 1 1 1 工程地理位置 位于新疆 蒙古自治州 境内的 河 原名乌尔塔克赛尔河 阿合奇山口处 西距 城约 30km 东距博乐市 70km 地理坐标东经 81 18 北纬 44 55 1 1 2 工程任务和建设的必要性 根据新水电 2003 15 号 关于 十五期间及 2010 年小水电代燃料生态 示范工程规划报告的审查意见 的文件 同意新建乌河水电站 2003 年 12 月 新水规计 2004 18 号文件 关于对博 州 可行性研究报告的审查意见 是实施和落实小水电代燃工程 保护当地生态
2、环境的需 要 充分利用 河的水能资源的需要 工程是利用已建的 水库 是在满足下游灌区 用水的前提下进行发电 是水能资源的再次利用 1 1 3 勘测设计过程 2004 年 2 月 结合新水规计 2004 18 号文件 关于对博州 可行性研究报告的审查意见 在可行性研究的基础上开 展本工程初步设计阶段的勘测设计工作 1 2 自然条件 1 2 1 自然概况 河位于 河中上游 是 河右岸最大的一条支流 该河位于 蒙古自治州西北部 境内 地理位置 介于东经 80 20 81 30 北纬 44 40 45 00 之间 流域地处欧亚大陆腹地 位 于阿拉套山别珍套山交汇而成的 V 形 河谷的中部 东临阿拉山口
3、口 岸和艾比湖湿地 南靠科克琴山 北靠别珍套山 西面为别珍套山与科克琴山 交叉处 河发源于北天山山脉北麓的别珍套山设斯吾达板 最高峰 为察汗乌逊峰 海拔 4223m 河流自西向东出山口后折向东北 河流全长 111 km 坡度在 20 33 之间 由西向东形成一个 扇 状水系 流域 3500m 以 上为雪源冰川 面积占水库坝址以上面积的 10 在坝址处有灌溉渠首 将大 部分水量引入灌区 只有少部分水量流入 河 坝址以上流域面积为 938km2占全流域的 56 多年平均降水量 201 6mm 历年最大降水量为 291 3mm 1959 年 最小降 水量 77 8mm 1968 年 多年平均蒸发量
4、20cm 1479 1mm 历年最大蒸发 量 20cm 1843 5mm 1977 年 最小蒸发量 20cm 1126 3mm 1992 年 多年平均气温 3 7 历年最高年均气温 4 8 1963 年 最低年平均气 温 2 4 1960 年 累计年较差为 34 8 历年极端最高气温 37 2 1973 8 1 极端最低气温 35 9 1959 12 24 多年平均气压 809 5mb 多年平均水汽压 6 1mb 多年平均相对湿度 66 多年平均风速 2 7m s 风向以西风为主 历年最大风速 25m s 1970 6 1 及 1976 1 1 风向为 WNW 与 W 多年平均大风日数 23
5、4 天 历年最大积雪深度 28cm 发生于 1960 年 3 月 历年最大冻土深度 201cm 发生于 1969 年 3 月 历时 4 天 水库位于高山严寒 气候干旱的地区 降水量较小 由于上游 有 10 的流域面积被冰雪覆盖 常年水源不断 冬季有山泉水 夏季有冰雪融 化水 据实测资料分析 径流过程线的形状似锯齿 一日一峰 规律明显 由 此可见 径流是由冰雪融化水为主 泉水及局部降雨综合形成的 水库坝址插补延长后 1957 年 2001 年共 45 年的径流系列 从 年径流模比系数累积平均曲线上可看出 年径流模比系数累积平均值于 1965 年 正排 起趋近于 1 此系列已包括丰 平 枯较完整的
6、变化过程 其中 1996 2001 年为丰水年段 1980 1991 年为平水年段 1963 1980 年为枯水 年段 系列具有一定的代表性 多年平均流量 4 65m3 s 多年平均径流量 1 47 108m3 年内变化大致可分为四个阶段 3 5 月 为春季初汛期 水量占全 年水量的 9 85 6 8 月 为全年的丰水期 这一时期的水量占全年水量的 67 53 9 11 月 为秋季退水期 这一时段内的水量占全年水量的 16 14 每 年的 12 月至次年的 2 月为冬季枯水期 这一时期的水量仅为全年水量的 6 48 最丰年份的水量为 2 056 108m3 出现在 2000 年 最枯年份的水量
7、为 1 112 108m3 出现在 1967 年 丰枯比为 1 85 历年最大月平均流量为 26 25 m3 s 历年最小月平均流量为 0 59 m3 s 比值为 44 5 水库设计径流计算采用皮尔逊 型曲线法 用矩法试算参数 用适线法适线 以 P 10 为丰水年 P 25 为偏丰水年 P 50 为平水年 P 75 为偏枯水年 P 90 为枯水年进行代表年选择 选取年水量与设计值接近且对工 程供水不利的年份为代表年 按同倍比法分别对 河的径流系列进行计 算 参照新疆水文总站所编 地表水资源 中的附图十 1956 1979 年平均年 径流变差系数等值线图 通过比较可看出 河流域年径流变差系数 C
8、v 0 16 符合这一区域的地区分布规律 本次设计洪水直接用插补延长后的连续洪水系列进行计算 频率计算采用 皮尔逊 型曲线 应用矩法计算经验参数 用适线法适线 经综合比选 选 取阿合奇站 1984 年 7 月 9 日至 7 月 11 日的一场洪水过程作为典型洪水过程 采用同频率控制法对典型洪水过程线进行放大 洪水系列从 新疆 蒙 古自治州乌尔达克赛水库工程初步设计 第一分册 1986 年 1 月 河南院 的 1984 年延长至 2001 年 洪峰至 1999 年 共 46 年 洪峰为 44 年 系列 洪 水成果 50 年一遇 296m3 s 1000 年一遇 657m3 s 随着时段延长 洪量
9、均值逐渐 增大 Cv 值随历时的加长而有所减小 这说明洪峰变化较大 而洪量较稳定 这也反映出 河洪水的特点 多年平均悬移质输沙量为 5 947 104t 多年平均推移质输沙量为 0 89 104t 多年平均含沙量 0 405kg m3 冬季降温出现冰情 春季升温冰情消除 冰情受制于大尺度气温的季节性 变化 气温变化对河流冰情动态起着决定性的作用 此外 河道纵坡 枯季径 流变化以及人类活动等也对冰情产生一定影响 水库冬季运行期间是由输水洞 泄水 而此时冰块则浮在水面上 下游河道和电站引水渠中也没有冰块 故冰 情对电站冬季运行没有影响 1 2 2 地质条件 工程位于 河阿合奇山口处 在地貌上处于天
10、山褶皱带北坡别珍 套山东段北麓低山区 北邻 断陷谷地 50 年超越概率 10 的动峰值加速度为 0 1g 动反应谱周期为 0 45s 综合分析 断裂及周围 地震活动性弱 工程区处于区域构造稳定 性相对较好地段 该区气候干旱 年降雨量少 植被稀少 基岩中无泉水溢出 地下水主要 为第四系地层内的孔隙潜水 乌尔达克赛河河水主要补给源为融化的雪水 其 次为泉水和降雨 右岸 级阶地 阶地前缘堆积有水库施工弃渣块碎石 地势与阶地平整 厂房 尾水渠位于 级阶地上 右岸阶地砂卵砾石层渗透系数 K 为 1 10 3 4 3 10 2cm s 属强透水性 岩体透水率在顶板 22m 以下一般小于 8 81 14 4
11、5Lu 为中等 弱透水性 山 体内基岩裸露处埋深 25m 左右为中等 强透水 以下为微弱透水 本区对工程有影响规模较大的断层主要为 F2 F7断层 均为压扭性断层 F2断层位于引水发电洞线及出口南侧约 40m 处 厂房南侧 33m 产状为 68 NW 81 F7断层位于引水发电洞以南 42m 距厂房约 56m F2断层南侧与其相 交 在地貌上为一小冲沟槽 断层产状为 293 296 SW 81 引水隧洞线处于山坡处 该段洞线围岩划分为 类围岩 单位弹性抗力系 数 K0 1000 1500N cm3 洞脸边坡 覆盖层厚约 14 7m 为坡积碎石土层 其 下基岩为泥盆系上统石英砂岩及砾岩 无大断层
12、通过 裂隙较为发育 岩体完 整性较差 厂房基础大部分位于全风化层 含土碎石 结构密实 允许承载力 250 300Kpa 尾水渠基础及部分边坡均位于基岩全风化层 含土碎石 内 渠身大部分 位于地下水位以上 部分位于地下水位以下 地下水对普通水泥无腐蚀 工程选 C1 C2 料场 C1 料场发电厂房下游 河右岸 级阶地 及河床内 距工程区 0 9 1 2km 沿河呈南北向长条形分布 砂卵砾石层结构 松散 场除含泥量偏高外 需用水洗 其它质量及储量均满足要求 易于开采 开采条件较好 C2 料场为 水泥制品砂石料场 河边 为一成品料 场 该料场距工程区 32km 左右 均为沥青公路路面 运输较方便 料场
13、质量 储量均能满足要求 1 3 工程任务和规模 1 3 1 工程任务 博州地区人口达 42 36 万人 国内生产总值达 22 43 亿元 当年价 下同 工 农业总产值 20 21 亿元 其中 工业总产值 8 68 亿元 农业总产值 11 53 亿元 农牧民人均纯收入 2742 元 以牧业为主 2000 年国内生产总值 23031 万元 工农业总产值 30631 万元 其中农业总产值 21264 万元 占 69 4 工业总产 值 9367 万元 占 30 6 城镇居民人均收入 5345 元 农牧民人均收入 2052 元 是实施小水电代燃工程 保护当地生态环境的需要 是 充分利用 河的水能资源的需
14、要 工程是利用已建的 水库 是在满足下游灌区 用水的前提下进行发电 是水能资源的再次利用 1 3 2 工程规模 根据博州国民经济发展情况和电力工业自身特点 本次电力负荷预测采用 了年平均增长率法和弹性系数法 具有一定调峰能力 可以 解决博州电网部分调峰问题 还可向系统提供 1080 万 kW h 的电量 从电力电 量平衡结果看 所发电量基能够被电网吸收 其置换的电能来 满足以电代燃用户的需要 本电站径流调节计算原则是在结合 灌区用水的前提下 充分利用 河的水能资源进行发电 根据经还原的 1957 年 2001 年共 45 年的 径流系列 以月为时段 采用时历法进行等出力长系列操作 电站属 水库
15、的二期工程 通过输水洞接发电洞接发电机组 利用已建成水库 新建发电 引水系统 结合灌溉进行发电 因此电站设计不涉及水库规模 水库正常蓄水位 死水位沿用工程已建特征值 水库总库容 2990 万 m3 水库正常蓄水位 1258 0m 死水位 1239 5m 兴利库 容 1972 万 m3 死库容 700 万 m3 水库是一座以灌溉为主结合发电的水利枢纽工程 水库调度运 行应满足上述任务的要求 以求实现水库综合利用效益最大 水库 调度图分为供水期和非供水期 在博州电力系统中的任务和 作用主要是向系统提供调峰容量和电量 电力系统对电站及水库的调度运行要 求应服从下游灌溉任务 在满足灌溉用水要求的前提下
16、发电 在非供水期按设 计保证出力发电 电站设计水平年为 2005 年 据 的特点及机组选型和 电站的供电范围 拟 定 1 6MW 2 0MW 2 4MW 和 2 8MW 四个装机方案 对方案按设计水平年 2005 年 的负荷水平进行了丰 平 枯三个设计水平年的电力电量平衡计算 通过 电力电量平衡结果 电站在系统中的作用及经济评价结果的综合分析 认为装 机 2 4MW 方案较为合适 按照初步拟定的水库调度图进行长系列径流调节计算 径流计算长系列出力过程 水利动能指标如下 保证出力 0 5MW 装机容量 2 4MW 多年平均设备发电量为 1080 万 kW h 设计负荷水平 2005 年 有效 发电量 1080 万 kW h 多年平均电能加权水头 42 31m 发电设计保证率 90 灌溉供水保证率 76 1 对电站装机台数进行比选 通过投资费用比较 二方案之间相差 137 82 万元 两台机方案比三台机方案投资少 但从电站运行的灵活性 系统的替代 容量和电站的检修分析 机组台数推荐为 3 0 8 MW 电站单位千瓦投资 8944 83 元 kW 单位千瓦时投资 1 988 元 kW h 上
