板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告.doc

工程特性表 序号 项目 单位 现状 改造后 备注 一 水文特征 大坝 1 集雨面积 km2 23 08 2 水陂以上干流长度 km 7 21 3 平均坡降 30 4 设计洪水位 P 1 m 867 36 5 设计洪峰流量 P 1 m3 s 454 60 6 校核洪水位 P 0 1 m 868 23 7 校核洪峰流量 P 0 1 m3 s 636 30 8 正常蓄水位 m 866 00 9 年平均降雨量 mm 2143 01 10 多年平均径流深 mm 1500 厂房 1 集雨面积 km2 9 08 2 厂址以上干流长度 km 4 4 3 平均坡降 18 6 4 设计洪水位 P 5 m 433 16 5 设计洪峰流量 P 5 m3 s 205 73 6 校核洪水位 P 2 m 433 39 7 校核洪峰流量 P 2 m3 s 239 64 8 设计引用流量 m3 s 1 95 2 246 二 主要建筑物 挡水建筑物 A 主坝 1 型式 均质土坝 2 坝顶部高程 m 869 80 3 防浪墙顶高程 m 870 60 4 最大坝高 m 38 5 5 坝顶宽度 m 6 6 6 坝顶长度 m 120 序号 项目 单位 现状 改造后 备注 B 副坝 1 型式 粘土斜墙土坝 2 坝顶部高程 m 869 50 3 防浪墙顶高程 m 870 20 4 最大坝高 m 12 5 5 坝顶宽度 m 5 3 6 坝顶长度 m 102 泄水建筑物 1 型式 开敞式 2 堰顶高程 m 862 00 3 过水净宽 m 3 5 4 洞内径 m 直墙 高 2 8 1 8m 拱顶半径为 1 75m 5 进口段长度 m 12 6 陡坡段长度 m 233 6 7 出挑流段长度 m 20 18 8 消能方式 挑流消能 9 闸门型式 4 3 3 5 弧形闸门 10 启闭机型号 QPQ 2 5 固定式卷扬机 电站输水建筑物 1 圆形隧洞 隧洞长度 m 2665 断面尺寸 m 洞径 2 2 底坡 2 5 2 梯形明渠 明渠长度 m 102 5 断面尺寸 m 1 9 2 53 底坡 2 5 3 暗渠 暗渠长度 m 73 断面尺寸 m 2 2 2 35 底坡 2 5 序号 项目 单位 现状 改造后 备注 4 压力管 m 钢管 长度 m 1742 管径 m 1 圆形 闸门型式 1 8 1 8 平板闸门 5 启闭机机型号 QP 16 固定式卷扬机 6 检修启闭机型号 MD5 9电动 钢丝绳葫芦 供水建筑物 1 型式 圆形涵管 3 主管长度 m 5000 3 主管尺寸 m 1 8 2 0 4 支管尺寸 m 0 4 三 电站水头及厂房 1 水头 m 398 395 2 主厂房 结构形式 砖混 平面尺寸 m 27 90 11 60 主厂房高度 m 9 1 发电机层地面高程 m 434 80 地面高程 434 80 3 副厂房 结构形式 砖混 平面尺寸 m 12 22 16 66 副厂房高度 m 5 2 地面高程 m 434 80 四 机电设备 水轮机 台 2 1 型号 CJA237 W 125 1 12 5 CJA475 40 W 105 2 9 2 2 额定水头 m 398 395 3 额定出力 kw 4 单机设计流量 m3 s 0 975 1 123 5 水轮机额定效率 88 序号 项目 单位 现状 改造后 备注 发电机 台 2 1 型号 SFW3200 10 1730 SFW3600 8 1730 2 功率 kw 3200 3600 3 电压 V 6300 6300 4 装机总容量 kv 6400 7200 5 发电机额定效率 96 水轮发电机组综合效率 84 48 变压器 台 1 1 1 变压器 S7 8000 35 S11 10000 35 3 电压 kv 35 35 五 工程效益指标 1 发电效益 2 装机容量 kw 6400 7200 3 保证出力 kw 445 18 4 多年平均发电量 万 kwh 2501 94 近三年平均 3008 76 增加 20 26 5 年利用小时 h 3909 4179 六 经济指标 静态总投资 万元 1 总投资 万元 1095 95 2 建筑安装工程费 万元 66 01 3 机电设备购置费 万元 868 09 4 独立费用 万元 109 66 5 基本预备费 万元 52 19 经济指标 1 单位千瓦投资 元 kw 1522 2 单位电度投资 元 kwh 2 16 3 发电经营成本 万元 58 44 4 上网电价 元 kwh 0 5444 5 项目年收益 万元 246 39 6 财务内部收益率 15 36 7 国民经济内部收益率 19 82 1 前言 1 1 基本情况 板洞一级水电站坝址工程位于连南瑶族自治县寨岗镇板洞村境内 距县城约 78km 有乡村公路直达电站厂区及大坝 交通条件十分便利 坝址在北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地 坝址以上集雨面积为 23 08km2 干流河长 7 21km 干流河床平均比降 30 根据板洞水库食水工程电站总 体规划 计划梯级开发二级电站 现状二级电站均已投产发电 本工程电站为梯级开 发的第一级 工程始建于 1990年 5月 并于 1994年 8月完成投产 现有装机容量为 2 3200 6400kw 为年调节的引水式水力发电站 该电站业主为连南县板洞水电发展有限公司 以 板洞水电 为 龙头 的县属 国有企业 电站运行多年 为缓解连南县电力供需矛盾 促进工农业生产发展发挥了极其重 要的作用 水库还解决连南县大麦山 南岗 三排三个石灰岩乡镇 15个管理区 78 个 自然村的瑶族同胞用水困难 可改善下游 2 7万亩土地的灌溉 电站业主连南瑶族自治县板洞一级水电站申报该站列入农村水电增效扩容改造项 目 2012年 2月由连南瑶族自治县板洞一级水电站委托我院承担 连南县板洞一级水 电站增效扩容改造工程初步设计报告 的调研与编制工作 在本次初步设计工作中 收集电站近年来的运行资料 针对原电站的运行现状 存在的问题进行了调查 并对 相关水工建筑物 水力机械 电气 金属结构等设备进行安全性分析和效益分析 做 出增效扩容改造必要性的评价 提出需改造的内容 由于本次设计周期短 设计基础资料不足 为完成好设计任务 我院及时组成项 目组开展相关工作 有关领导和工程技术人员在第一时间就技术改造工程的问题对板 洞一级水电站进行了实地调查 实地调研及收集有关资料 针对本工程的特点和存在 的主要问题 推荐维持工程总布置和大坝正常蓄水位现状 更换或更新机电设备的增 效扩容改造方案 形成本报告供审查 本次增效扩容改造后电站总装机容量 7200kW 年平均发电量可达 3008 76万 kW h 与实际年发电量相比增加 506 82万 kW h 板洞一级水电站增效扩容改造工程 总投资 1095 95万元 改造后单位千瓦投资为 1522元 kW 新增电量成本为 2 16元 kW h 1 2 工程建设过程 板洞一级水电站始建于 1990年 5月 9日 1994 年 3月 15日堵洞下闸蓄水 电站 于 1991年 11月动工 1994 年 8月 8日投产 水库工程目前已运行了 18年 本枢纽工 程主要包括大坝 主坝和副坝 泄洪洞 供水隧洞和灌溉发电输水隧洞 压力管道 发电厂房及升压站等 现有规模 2 3200 6400kw 板洞一级水电站工程主要建设过程及大事纪要如下 1 1990 年 5月正式动工 2 1989 年冬黄连北校至板洞进库公路开工 1992 年冬完成 3 1990 年 5月 9日输水隧洞动工开挖 1994 年 6月输水隧洞完工 4 1991 年 6月 1日泄洪 含导流 洞正式开挖 1991 年 11月 16日开挖完成 5 1991 年 11月主坝动工 1994 年 6月完成 6 1991 年 11月副坝动工 1992 年春完成 7 1994 年 3月 15日导流隧洞堵洞截流 1994 年 4月 10日竣工 水库开始蓄水 8 1994 年 6月 30日泄洪洞开始泄流 9 1994 年 7月 16日输水隧洞开始充水 8 月 3日电站转入正常运行 10 1994 年 8月 2台机组投产发电 11 1994 年 6月主坝左岸山坡受洪水冲刷 土层松软 850 858m 高程 1995 年 2 月至 5月进行防渗灌浆 12 1997 年板洞水库首期工程 水库枢纽工程 竣工验收 13 2009 年该电站水库工程完成安全鉴定加固工作 1 3 工程现状存在的主要问题 根据现场调查及查阅电站历史运行资料 板洞一级水电站为上世纪 90年代初期建 设的 电站运行至今已 18年 该电站水库工程于 2009年完成安全鉴定加固工作 虽 然在运行期间经多次维护和完善 但仍存在着相当多的问题 该电站存在机电设备磨 损 效率低 金属结构锈蚀 变形等众多问题 电站大修 小修不断 但检修效果甚 微 发电量呈逐年减少趋势 效益明显下降 电站机电设备故障频繁 运行效率低是 引起工程发电量和效益下降的主要原因 根据电站水文水能计算及电站建成初期发电量及效益分析 该电站资源优势明显 水能充足 电站尚有增容的空间 电站效益增长潜力较大 为充分利用水能资源 最 大限度发挥电站效益 本次对该电站进行全面改造 增容 是非常必要的 1 4 增效扩容改造初步设计工作开展过程 受连南县板洞水电发展有限公司委托 我院承担板洞一级水电站增效扩容改造工 程初步设计任务 任务承接后 我院马上安排技术人员于 2012年 2月至电站现场进行 了调查 实地测量 地质勘察等野外踏勘任务 收集了电站建设及运行相关资料 为 工程的初步设计工作做了充分的前期准备 2012年 3月对电站现状主要建筑物结构进行分析及计算 对电站基本参数 水文 电能及装机等进行了合理性分析 并经方案比较 提出了本工程主要改造方案 编制 了 连南县板洞一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告 即本报告 相关图纸 及工程概算 2 现状分析及改造必要性评价 2 1 水资源概况 板洞一级水电站工程所属流域为北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地 坝址 以上集雨面积为 23 08km2 干流河长 7 21km 干流河床平均比降 30 根据板洞水库 食水工程电站总体规划 计划梯级开发二级电站 现状二级电站均已投产发电 本工 程电站为梯级开发的第一级 为年调节的引水式水力发电站 流域梯级开发及水资源 利用情况详见表 2 1 流域梯级开发情况表 表 2 1 项目 单位 I级 II级 备注 电站名称 板洞一级水电站 径口电站 装机容量 kw 6400 6000 合计 12400 kw 板洞一级水电站建成投产后 开始几年 由于流域内植被条件较好 人类活动较 少 电站运行效益显著 电站年发电量基本能达到 2780万度左右 但随着流域内人类 活动的逐渐频繁 上游村民挖山冲砂 矿产业等的逐渐兴起 流域内水土流失情况严 重 河水中含砂量逐渐增加 导致拦河坝坝前及引水系统淤积严重 实际引用流量减 少 另外受当时设备技术落后等因素的影响 电站设备老化严重 特别是水轮机受含 沙量的影响 设备磨损严重 且长期得不到更换和大修 电站发电量逐渐减少 根据电站运行人员调查反映 近几年来 电站设备老化 漏水严重 特别是汛期 时 大量径流从坝顶溢流而去 而机组却达不到额定出力 机组效率低是发电量减少 的主要原因 另外 根据水文水能计算 板洞一级水电站现状装机 6400kw 年利用小时 3909h 发电量 2501 94万 kw h 根据理论计算 按现状装机 6400kw 理论年利用 小时 4344h 发电量 2780 38万 kw h 综上所述 从电站运行记录及水文水能计算 该电站水能资源还是有保障的 甚 至还有增容机组 合理利用汛期水能的潜能 2 2 工程现状及存在的问题 2 2 1 水工建筑物现状及存在的主要问题 板洞一级水电站主要水工建筑物及发电流道图如下 板洞水库 拦河坝 泄洪洞 明渠 暗渠 输水隧洞 压力管道 电站厂房 尾水渠 根据实地调查及查阅电站相关资料 板洞一级水电站主要水工建筑物及存在的主 要问题分述如下 2 2 1 1 拦河坝 主坝 基本参数 均质土坝 最大坝高 38 50m 坝顶高程 869 80m 坝顶长 120m 坝顶 宽 6 60m 包括防浪墙及排水沟 其中防浪墙顶高程 870 60m 宽 0 50m 迎水坡分二 级 869 80 850 50 坡比为 1 2 81 采用干砌石护坡 850 50m 高程平台宽为 2 50m 850 50 832 50m 坡比为 1 2 91 背水坡分三级 采用草皮护坡 859 62 849 50m 坡比为 1 2 67 849 50m 高程平台宽为 2 40m 849 50 837m 坡比 为 1 2 94 837m 高程平台宽为 2 80m 837m 以下为干砌堆石排水棱体 坡比为 1 2 现场检查项目主要有坝顶 迎水坡 背水坡 观测设施 排水系统等 现状分析及存在的主要问题 本水库工程于 09年完成大坝安全鉴定工作 坝顶 防浪墙砌体简易平缝 墙脚长满杂草 迎水坡砌石尺寸小 坡面平整 背水坡主 要为草皮护坡 局部为浆砌石护坡 坝容相对较好 坡面形状规则 排水沟和人行步 级基本完好 大坝安全监测设施不齐全 大坝有防汛照明设施 总体看来 拦河坝本身满足挡水取水要求 结构满足要求 渗漏形态安全 需增 加水文自动观测设施等 2 2 1 2 拦河坝 副坝 基本参数 粘土斜墙土坝 最大坝高 12 50m 坝顶高程 869 50m 坝顶长 102m 坝顶宽 5 0m 包括防浪墙 其中防浪墙顶高程 870 20m 宽 0 50m 迎水坡分二级 采用干砌石护坡 869 50 859 10 坡比为 1 2 83 859 10m 高程平台宽为 2m 859 10 855 50m 坡比为 1 2 88 背水坡分一级 采用草皮护坡 869 50 857 00m 坡比为 1 2 63 857 00m 高程平台宽为 2m 857 00m 以下为干砌堆石排水棱体 坡 比为 1 1 5 现场检查项目主要有坝顶 迎水坡 背水坡 观测设施 排水系统等 现状分析及存在的主要问题 坝顶为泥结石路面 防浪墙砌体简易平缝 墙脚 长满杂草 迎水坡砌体完好 坡面平整 背水坡坝容较好 坡面形状规则 大 坝未设有沉降 位移及水位监测设施 2 2 1 3 泄洪洞 基本参数 泄洪洞为无压城门式隧洞 全长 265 78m 其中进水口 12m 陡坡段 233 60m 出口挑流段 20 18m 进口采用有闸控制 堰型为 a型驼峰堰 堰顶高程 862 00m 闸门为一扇 3 5 4 30m的弧形闸门 隧洞采用 C20钢筋混凝土衬砌 衬砌 厚度为 0 30 0 50m 洞净宽均为 3 5m 拱顶半径为 1 75m 侧墙高由 3m渐变为 1 80m 出口采用挑流消能 鼻坎高程 834 07m 挑射角 20度 泄洪闸现状分析及存在的主要问题 启闭机为手电两用 设有备用电源 启闭较 好 启闭机室内设有控制屏 工作闸门为弧形钢闸门 得到很好的维护 无锈蚀 泄洪洞现状分析及存在的主要问题 由于进水口段紧靠山体 山体陡峭 岩石 风化较严重 时常有小石头掉下来 可能发生局部塌方 影响公路通行 进口处两 侧侧墙完好 其高度超过 7m 墙顶设有设置相应的栏杆 2 2 1 4 明渠及暗渠 基本参数 明渠段长 102 5m 渠底宽 2 20m 高 2 53m 断面形式为梯形 边坡为 1 1 50 为 0 30m厚浆砌石护坡 底板高程 853 00m 暗渠段为两侧挡墙加混凝土顶 拱方式 进口设有拦污栅 全长 73m 渠底宽 2 20m 高 2 53m 底板高程为 854 00m 坡降 2 5 侧墙净高 1 70m 底板为 0 20m厚 C15混凝土 侧墙及底板均为浆砌块石 衬砌 现状分析及存在的主要问题 明渠及暗渠均为短渠 经过流能力复核 过流能 力均大于设计引用流量 满足要求 衬砌结构完好 未出现过开裂 崩塌等不良现 象 结构稳定 由于引水坝的坝前淤积 导致区内有淤砂现象 占用过流断面 及 时清淤即可 2 2 1 5 输水隧洞 基本参数 输水隧洞为灌溉发电洞 洞身段长 2665m 隧洞为圆形有压隧洞 洞径 为 2 2m 现状主要检查项目有隧道进水口 启闭设施 洞身段等 现状分析及存在的主要问题 进口拦污栅维护较好 工作闸门维护较好 洞身运行良好 衬砌未出现裂缝 渗漏 坍塌等情况 出口处调压井简体结构稳定 2 2 1 6 压力管道 基本参数 本电站压力管道共 1条 采用双机单管供水形式 管道全线用钢管 管径为 1 0m 管壁厚 20mm 管道总长度为 1742m 管道全线设浆砌石镇墩 29个 现状分析及存在的主要问题 根据原设计及运行资料 板洞一级水电站压力管道 运行记录较好 未出现过大的事故和险情 各镇墩结构较稳定 无开裂 位移等不良 情况 2 2 1 7 电站厂房 基本参数 板洞一级水电站厂房为混凝土屋面结构 起重机为手动桥式起重机 现状主厂房平面尺寸为 11 60m 27 90m 高 9 1m 副厂房平面尺寸为 12 22m 16 66m 高 5 2m 位于河道右岸 与河道轴线平行布置 厂房内安装 2台卧 室水轮发电机组及发电配套屏柜设施 机组呈 一 字型布置 地面高程 434 80m 电站投入使用至今 现状结构较完好 经水文计算 详见第三章节 厂房防洪满 足要求 2 2 1 8 升压站及其他附属设施 基本参数 升压站位于厂房下游靠山体侧 四面为砖砌围墙 围墙高 2 0m 站内 安装主变一台及真空开关 电流电压互感器等升压设备 出线电压 35kv一回 平面尺 寸 32 0m 13 5m 地面高程 434 80m 厂区周围均为围墙维护 厂区内还包括职工宿舍楼 职工食堂 篮球场 仓库等 附属设施 场地开阔 现状良好 现状分析及存在的主要问题 根据现场调查 升压站围墙 主变基础等土建设施 均较完好 进厂公路为混凝土路面 路面条件较好 其他辅助设施均较完善 2 2 2 机电设备现状及存在的主要问题 2 2 2 1 发电机组设备 基本参数 根据现场调查 板洞一级水电站共装 2台水轮发电机组 呈 一 字 型布置 单机容量 3200kW 总装机容量 6400kW 水轮发电机组为卧轴冲击式 由重庆 水轮机厂生产制造 1994 年 8月全部安装完毕发电 水轮机 发电机型号及主要技术 参数见表 2 2 机组设备现状表 表 2 2 水轮机型号 CJA237 W 125 1 12 5 设计水头 398m 最大水头 不详 设计流量 0 975m3 s 额定功率 3368 额定转速 600r min 飞逸转速 1162r min 出厂时间 1992年 11月 生产厂家 重庆水轮机厂 发电机型号 SFW3200 10 1730 额定功率 3200kw 出线电压 6300v 功率因子 0 8 接线方式 2Y 额定转速 600r min 出厂时间 1992年 11月 生产厂家 重庆水轮机厂 调速器型号 YT 600 进水蝶阀 0 5m 蝶阀 现状分析及存在的主要问题 根据现场调查 从以上机组参数看 机组均为上世 纪九十年代生产的机组 效率低 板洞一级水电站的水轮发电机组及其辅助设备经过 18年运行 设备严重老化 安全隐患多 发电效率极低 经济效益差 水力机械存在 的主要问题如下 1 水轮机运行至今已有 18年 设备严重老化 效率低下 2 水轮机导水叶立面 端面产生局部空蚀 转轮叶片产生空蚀并磨损严重 造 成间隙漏水损失 需增加水轮机过流量 才能达到水轮机额定出力的要求 使电站耗 水量增加 影响发电效益 3 水轮机主轴密封漏水严重 造成漏水损失 使得水轮机效率达不到设计要求 4 因计算机技术发展水平的限制 原设计所选调速器为机械液压式 技术落后 设备陈旧 不能与微机监控系统匹配 5 进水主阀设备运行时间久 阀体外壳铁锈腐蚀厉害 工作 检修密封漏水严 重 缺乏自关闭功能和远程监控功能 6 技术供水系统原电站采用射流泵供水 射流泵经 18年的运行 喷嘴腐蚀严 重 效率低下 7 滤油机 空压机等辅助设备经过多年的使用 设备已严重老化 综上所述 板洞一级水电站发电机组及水力设备存在的问题比较突出 设备老化 磨损是致使机组运行效率低的主要原因 2 2 2 2 电气设备 1 发电机定子 转子线圈老化 线圈温度较高 绝缘等级低 B 级 电气性 能差 发电机运行至今已近 18年 设备严重老化 效率低下 2 主变压器采用铝芯变压器 S7型 损耗大 存在漏油现象 3 励磁系统采用老式晶闸管励磁系统 该系统运行时间已久 老化严重 经 常出现建压不了 调节电阻失灵 出现电压不稳定现象 4 户内 6 3kV高压柜采用的是 GG 1A柜 该高压柜运行时间已久 设备陈旧 老化 有些高压柜已无 五防功能 操作不灵活 安全性 可靠性差 5 户内 0 4kV低压柜 该低压柜运行时间已久 设备陈旧老化 安全性能差 6 户外 35kV断路器采用 DW1型多油断路器 运行维护困难 7 户外 35kV隔离开关 电压互感器 电流互感器 避雷器 跌落式熔断器等 户外设备运行时间已久 设备老化严重 操作困难 维护不便 8 发电机出线电缆以及其它动力电缆 控制电缆因运行时间已久 绝缘老化 已不能满足安全输电及控制要求 9 控制保护系统采用常规控制保护 系统设备陈旧老化 零部件更换困难 运行状况不稳定 准确度 灵敏度太低 2 2 3 金属结构现状及存在的主要问题 根据调查 板洞一级水电站主要金属结构为拦污栅 冲砂闸 进水闸 压力管道 铸铁管等 其主要参数及存在的问题在水工建筑物现状中已基本说明 现统计如下 金属结构统计表 表 2 3 设备名称 位置 形式 结构尺寸 数量 存在的主要问题 进水闸 1 泄洪洞进水口 弧形闸门 3 5 4 3m 1扇 维护良好 进水闸 2 大坝接渠道取水口处 平板闸门 2 2 3 0m 1扇 维护良好 冲砂闸 1 主坝左侧 平板闸门 2 1 2 7m 1扇 维护良好 冲砂闸 2 副坝左侧 平板闸门 2 1 2 7m 1扇 维护良好 拦污栅 1 大坝接渠道取水口处 扁钢及角钢焊接 2 7 3 0m 1扇 维护良好 拦污栅 2 输水隧洞进水口 扁钢及角钢焊接 2 2 2 6m 1扇 维护良好 2 3 增效扩容改造的必要性 1 从工程建筑物及机电设备现状看 板洞一级水电站为上世纪 90年代初期建设 的 由于当时受资金 技术等的影响 工程建设本身就存在开工仓促 前期工作不扎 实 抢抓进度 配套设施不完善等因素 电站运行至今已 18年 虽然在运行期间经多 次维护和完善 但仍存在着相当多的问题 从上面对电站的现状分析 该电站存在机 电设备磨损 效率低等众多问题 2 从电站近年来运行来看 该电站发电量呈逐年减少趋势 效益明显下降 调查 现实 电站机电设备故障频繁 运行效率低是引起发电量下降的主要原因 据近 3年 来的统计 机组单机最大出力仅 2750Kw 机组全发实际出力仅达到 5500Kw 年平均发 电量仅为 2501 94万 kW h 根据电站运行单位提供的实测数据 电站近三年来年发电 量记录详见下表 近三年来年发电量统计表 单位 万 kwh 表 2 4 年份 2009年 2010年 2011年 年平均发电量 理论发电量 板洞一级水电站年发电量 2330 12 2867 94 2307 76 2501 94 2780 38 3 从电站发展前景看 随着社会经济的发展 国家对电能的需求日益增大 同时 根据国家宏观调控方针政策 节能减排的总体趋势及国家对水利投资的大力扶持 特 别是结合我省我市的小水电资源优势 小水电行业前景一片大好 结合本工程的实际情况 从电站建成初期发电量及效益看 该电站资源优势明显 水能充足 且根据运行管理资料及水能计算成果 电站尚有扩机增容的空间 电站效 益增长潜力较大 总上所述 板洞一级水电站资源优越 效益明显 发展空间巨大 现状因设备老 化等原因致使电站未能发挥正常的社会和经济效益 为充分利用水能资源 最大限度 发挥电站效益 因此本次借国家相关政策的东风 对该电站进行全面改造 增容 是 非常必要的 3 水文分析 3 1 流域概况 板洞一级水电站工程所属流域为北江流域一级支流绥江上游凤岗水发源地 坝址 以上集雨面积为 23 08km2 干流河长 7 21km 干流河床平均比降 30 根据板洞水库 食水工程电站总体规划 计划梯级开发二级电站 现状二级电站均已投产发电 本工 程电站为梯级开发的第一级 板洞一级水电站属于跨流域引水发电工程 厂房位于连南瑶族自治县大麦山镇黄 莲管理区茶子坪附近的黄莲水左岸 3 2 气象特征 工程所在地属中亚热带季风性湿润气候区 年平均气温 19 4 多年平均湿度为 79 平均霜期 12月 11日至 2月 3日 参照 广东省水文图集 成果 工程所在流域 区内雨量较充沛 多年平均降雨量 2143 01mm 年内降雨分配不均 汛期 4 9 月 占年雨量的 76 8 左右 9 月起雨量显著减少 多年平均径流深 1500mm 多年平均最大 风速 11 6m s 3 3 水文基本资料 本次改造的板洞一级水电站坝址位于连南瑶族自治县寨岗镇板洞村 该电站水库 坝址以上集雨面积为 23 08 km2 且为年调节功能的引水式发电站 流域内无水文测站 本工程没有实测水文资料 水文资料非常缺乏 降雨资料主 要采用同一流域的白芒雨量站雨量资料 相距 11km 多年平均降雨量 2143 01mm 本次收集了白芒雨量站 1961年至 2009年共 49年的实测降雨资料 详见表 3 1 白芒雨量站实测降雨资料 表 3 1 降雨量年份 全年 丰水期 枯水期序号 年 月 年 月 mm mm mm 1 2 3 4 5 1 61 4 62 3 2560 60 2123 20 437 40 2 62 4 63 3 2490 00 2036 40 453 60 3 63 4 64 3 1544 60 766 10 778 50 4 64 4 65 3 1928 20 1547 70 380 50 5 65 4 66 3 1835 00 1321 10 513 90 6 66 4 67 3 1762 20 1257 40 504 80 7 67 4 68 3 1878 80 1535 70 343 10 8 68 4 69 3 2556 80 2040 70 516 10 9 69 4 70 3 1572 00 1089 00 483 00 10 70 4 71 3 2414 00 1865 00 549 00 11 71 4 72 3 1774 00 1384 00 390 00 12 72 4 73 3 2711 00 1743 00 968 00 13 73 4 74 3 3374 40 2751 00 623 40 14 74 4 75 3 2265 00 1485 00 780 00 15 75 4 76 3 2368 80 1678 10 690 70 16 76 4 77 3 2060 00 1694 00 366 00 17 77 4 78 3 2301 90 1738 90 563 00 18 78 4 79 3 2016 20 1503 90 512 30 19 79 4 80 3 1909 30 1487 10 422 20 20 80 4 81 3 2192 60 1640 50 552 10 21 81 4 82 3 2186 30 1576 80 609 50 22 82 4 83 3 2566 20 1361 60 1204 60 23 83 4 84 3 1843 80 1408 20 435 60 24 84 4 85 3 1888 90 1383 40 505 50 25 85 4 86 3 1634 40 1261 20 373 20 26 86 4 87 3 1924 90 1522 10 402 80 27 87 4 88 3 2071 30 1465 50 605 80 28 88 4 89 3 1840 20 1419 10 421 10 29 89 4 90 3 1711 30 1135 30 576 00 30 90 4 91 3 1666 90 1168 80 498 10 31 91 4 92 3 1776 00 809 60 966 40 32 92 4 93 3 1709 40 1352 40 357 00 33 93 4 94 3 2256 50 1776 60 479 90 34 94 4 95 3 2800 40 2248 20 552 20 35 95 4 96 3 2186 30 1307 00 879 30 36 96 4 97 3 2135 40 1646 30 489 10 37 97 4 98 3 3068 30 2214 80 853 50 序号 年份 降雨量 全年 丰水期 枯水期 年 月 年 月 mm mm mm 1 2 3 4 5 38 98 4 99 3 2409 10 1892 70 516 40 39 99 4 00 3 2152 00 1742 40 409 60 40 00 4 01 3 2093 50 1444 30 649 20 41 01 4 02 3 2419 50 1912 00 507 50 42 02 4 03 3 2544 53 1854 50 690 03 43 03 4 04 3 1749 20 1503 30 245 90 44 04 4 05 3 1728 60 1343 00 385 60 45 05 4 06 3 2099 20 1481 00 618 20 46 06 4 07 3 2503 00 1804 00 699 00 47 07 4 08 3 2020 00 1441 50 578 50 48 08 4 09 3 2338 00 1787 00 551 00 49 09 4 10 3 2169 00 1481 50 687 50 44 合 计 105007 53 77431 90 27575 63 45 多 年 平 均 2143 01 1580 24 562 77 本工程所在的绥江流域为北江流域一级支流 流域内河道上无大的蓄水 引水 提水工程 用水主要以农村生产 生活用水为主 水资源开发利用程度较低 流域基 本保持天然状态 流域面积相差不大 因此 选取白芒雨量站作为本次板洞一级水电 站改造工程的水文参证站 白芒雨量站与本工程区相距最近 且雨量站实测资料系列长 实测资料可靠 可 作为工程区暴雨分析的参证站 3 4 径流 3 4 1 降雨 根据白芒雨量站 1961年 2009年共 49年的实测降雨资料统计计算得 多年平均降 水量 Xp 2143 01mm 降水量变差系数 Cvx全年 0 19 枯水期平均降雨量 X 枯 p 562 77mm C vx枯 0 33 计算详见附表 3 2 3 3 查 广东省水文图集 广东省水 文总站 1991年 得 多年平均径流深 Yp 1500mm 变差系数 Cvy 0 25 Cs 采用 3 5Cv 3 4 2 典型年选择及典型年年内分配 板洞一级水电站在坝址以上河道狭窄 河床坡降较陡 库容较大 故调节程度较 好 拟用丰 平 枯三个典型年进行水文计算 由于缺乏径流资料 拟用雨量资料为 依据分析选定 本站设计保证率按 85 计 径流年内分配选择丰水年为 15 中水年为 50 枯水 年为 85 三个典型年进行计算 按多年平均降雨量变差系数 Cvx全年 0 19 枯水期多年平均降雨量变差系数 Cvx枯 0 33 采用皮氏 型曲线 Cs 3 5Cv查得模比系数 Kp值 由多年平均降水量 Xp 2143 01mm计算出各典型年降雨 Xi如下表 3 2 设计年降水量计算表 表 3 2 频率 P 全年 mm 枯水期 mm Kp Xp Xi KpXp Kp Xp Xi KpXp 15 1 193 2143 01 2556 61 1 343 562 77 755 80 50 0 984 2143 01 2108 72 0 938 562 77 527 88 85 0 813 2143 01 1742 27 0 693 562 77 390 00 对白芒站 49年全年及枯水期降雨量统计值按大小顺序排频 对照典型年降雨量值 选择出典型年丰水年 P 15 是 1982 年 4月至 1983年 3月 中水年 P 50 是 2005年 4月至 2006年 3月 枯水年 P 85 是 1989 年 4月至 1990年 3月 由 Xi与所选择的典型年降雨量进行调配 使调配出的典型年降雨量频率符合丰水 年 15 中水年 50 枯水年 85 详见附表 3 3 设计年径流计算表 表 3 3 Wp 104m3 频率 P Kp hp YpKp mm Wp W 深层 W 地面 15 1 265 1897 50 4379 43 437 94 3941 49 50 0 960 1440 00 3323 52 332 35 2991 17 85 0 747 1120 50 2586 11 258 61 2327 50 3 4 3 径流计算 根据本流域多年平均径流 Cvy 0 24 采用 Cs 3 5Cv皮氏 型曲线查得模比系数 Kp值 由多年平均径流深 Yp 1500mm计得设计年径流量如表 3 3 其中 深层补给取 10 0 根据所调配后的各典型年内旬降雨量计算旬径流分配 从而计得各典型年内旬平 均流量和多年平均流量 多年平均流量为 1 20 m3 s 河道生态流量取多年平均流量的 10 为 0 12 m3 s 旬平均径流计算表如下表 3 4 旬平均径流计算表 表 3 4 降水量 水量分配 深层补给 地面径流 径流总量 平均流量 频 率序 号 月 旬 天 数 mm 104m3 m3 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 上 10 212 23 8 306 12 00 327 38 339 38 4 32 0 92 2 中 10 66 80 2 614 12 00 103 05 115 04 1 46 1 83 3 4 下 10 4 50 0 176 12 00 6 94 18 94 0 24 2 75 4 上 10 157 25 6 154 12 00 242 57 254 57 3 24 3 67 5 中 10 83 83 3 281 12 00 129 32 141 32 1 80 4 59 6 5 下 11 103 07 4 034 13 20 158 99 172 19 1 99 5 50 7 上 10 12 09 0 473 12 00 18 65 30 65 0 39 6 42 8 中 10 223 35 8 741 12 00 344 53 356 53 4 54 7 34 9 6 下 10 306 92 12 012 12 00 473 44 485 44 6 18 8 26 10 上 10 215 94 8 451 12 00 333 09 345 09 4 39 9 17 11 中 10 22 94 0 898 12 00 35 39 47 39 0 60 10 09 12 7 下 11 8 38 0 328 13 20 12 93 26 13 0 30 11 01 13 上 10 80 92 3 167 12 00 124 83 136 82 1 74 11 93 14 中 10 69 63 2 725 12 00 107 40 119 40 1 52 12 84 15 8 下 11 186 20 7 287 13 20 287 22 300 42 3 48 13 76 16 上 10 1 94 0 076 12 00 2 99 14 99 0 19 14 68 17 9 中 10 44 83 1 754 12 00 69 15 81 15 1 03 15 60 序 号 月 旬 天 数 降水量 水量分配 深层补给 地面径流 径流总量 平均流量 频 率 mm 104m3 m3 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 18 下 10 0 00 0 12 00 0 00 12 00 0 15 16 51 19 上 10 2 78 0 109 12 00 4 29 16 29 0 21 17 43 20 中 10 0 00 0 12 00 0 00 12 00 0 15 18 35 21 10 下 11 1 46 0 057 13 20 2 26 15 46 0 18 19 27 22 上 10 38 81 1 519 12 00 59 86 71 86 0 91 20 18 23 中 10 17 28 0 676 12 00 26 66 38 65 0 49 21 10 24 11 下 10 0 00 0 12 00 0 00 12 00 0 15 22 02 25 上 10 0 00 0 12 00 0 00 12 00 0 15 22 94 26 中 10 47 01 1 840 12 00 72 51 84 51 1 08 23 85 27 12 下 11 37 78 1 479 13 20 58 28 71 48 0 83 24 77 28 上 10 36 61 1 433 12 00 56 47 68 47 0 87 25 69 29 中 10 74 69 2 923 12 00 115 21 127 21 1 62 26 61 30 1 下 11 146 44 5 731 13 20 225 90 239 10 2 77 27 52 31 上 10 26 36 1 032 12 00 40 66 52 66 0 67 28 44 32 中 10 27 82 1 089 12 00 42 92 54 92 0 70 29 36 33 2 下 8 73 22 2 866 9 60 112 95 122 55 1 95 30 28 34 上 10 184 52 7 221 12 00 284 63 296 63 3 78 31 19 35 中 10 23 43 0 917 12 00 36 14 48 14 0 61 32 11 36 3 下 11 16 11 0 630 13 20 24 85 38 05 0 44 33 03 37 上 10 39 71 1 883 9 11 56 32 65 43 0 83 33 94 38 中 10 168 23 7 978 9 11 238 62 247 73 3 15 34 86 39 4 下 10 51 98 2 465 9 11 73 74 82 84 1 05 35 78 40 上 10 143 25 6 793 9 11 203 19 212 30 2 70 36 70 41 中 10 248 92 11 804 9 11 353 09 362 19 4 61 37 61 42 5 下 11 70 24 3 331 10 02 99 63 109 64 1 27 38 53 43 上 10 66 71 3 164 9 11 94 63 103 74 1 32 39 45 44 中 10 225 65 10 701 9 11 320 08 329 19 4 19 40 37 45 6 下 10 200 03 9 486 9 11 283 74 292 85 3 73 41 28 46 上 10 11 96 0 567 9 11 16 96 26 06 0 33 42 20 47 中 10 16 33 0 774 9 11 23 17 32 27 0 41 43 12 48 7 下 11 78 24 3 710 10 02 110 98 121 00 1 40 44 04 49 上 10 15 37 0 729 9 11 21 80 30 91 0 39 44 95 50 中 10 67 25 3 189 9 11 95 39 104 49 1 33 45 87 51 8 下 11 93 72 4 444 10 02 132 94 142 95 1 65 46 79 52 上 10 45 58 2 161 9 11 64 65 73 76 0 94 47 71 53 中 10 5 55 0 263 9 11 7 87 16 98 0 22 48 62 54 9 下 10 32 13 1 524 9 11 45 57 54 68 0 70 49 54 55 上 10 0 00 0 9 11 0 00 9 11 0 12 50 46 56 中 10 0 00 0 9 11 0 00 9 11 0 12 51 38 57 10 下 11 15 03 0 713 10 02 21 32 31 33 0 36 52 29 58 上 10 1 11 0 053 9 11 1 57 10 68 0 14 53 21 59 中 10 63 79 3 025 9 11 90 48 99 58 1 27 54 13 60 11 下 10 0 00 0 9 11 0 00 9 11 0 12 55 05 61 上 10 3 33 0 158 9 11 4 72 13 83 0 18 55 96 62 中 10 0 00 0 9 11 0 00 9 11 0 12 56 88 63 12 下 11 18 53 0 879 10 02 26 28 36 30 0 42 57 80 序 号 月 旬 天 数 降水量 水量分配 深层补给 地面径流 径流总量 平均流量 频 率 mm 104m3 m3 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 64 上 10 5 55 0 263 9 11 7 87 16 98 0 22 58 72 65 中 10 72 15 3 422 9 11 102 35 111 45 1 42 59 63 66 1 下 11 0 00 0 10 02 0 00 10 02 0 12 60 55 67 上 10 2 13 0 101 9 11 3 03 12 13 0 15 61 47 68 中 10 30 31 1 438 9 11 43 00 52 10 0 66 62 39 69 2 下 8 82 40 3 908 7 28 116 88 124 17 1 98 63 30 70 上 10 20 49 0 972 9 11 29 07 38 17 0 49 64 22 71 中 10 16 65 0 790 9 11 23 62 32 72 0 42 65 14 72 3 下 11 196 40 9 313 10 02 278 58 288 60 3 34 66 06 73 上 10 42 73 2 394 7 09 55 72 62 80 0 80 66 97 74 中 10 108 48 6 078 7 09 141 46 148 55 1 89 67 89 75 4 下 10 7 74 0 433 7 09 10 09 17 17 0 22 68 81 76 上 10 149 50 8 376 7 09 194 95 202 03 2 57 69 72 77 中 10 107 49 6 022 7 09 140 17 147 25 1 87 70 64 78 5 下 11 51 81 2 903 7 79 67 56 75 36 0 87 71 56 79 上 10 220 66 12 362 7 09 287 73 294 81 3 75 72 48 80 中 10 27 26 1 527 7 09 35 54 42 63 0 54 73 39 81 6 下 10 214 72 12 030 7 09 279 99 287 07 3 65 74 31 82 上 10 0 81 0 045 7 09 1 06 8 14 0 10 75 23 83 中 10 13 22 0 741 7 09 17 24 24 33 0 31 76 15 84 7 下 11 25 10 1 406 7 79 32 73 40 52 0 47 77 06 85 上 10 66 03 3 699 7 09 86 10 93 18 1 19 77 98 86 中 10 103 18 5 780 7 09 134 54 141 62 1 80 78 90 87 8 下 11 60 90 3 412 7 79 79 41 87 20 1 01 79 82 88 上 10 75 11 4 208 7 09 97 94 105 03 1 34 80 73 89 中 10 75 92 4 253 7 09 99 00 106 08 1 35 81 65 90 9 下 10 1 62 0 091 7 09 2 11 9 20 0 12 82 57 91 上 10 0 00 0 7 09 0 00 7 09 0 09 83 49 92 中 10 3 97 0 222 7 09 5 17 12 26 0 16 84 40 93 10 下 11 0 00 0 7 79 0 00 7 79 0 09 85 32 94 上 10 0 00 0 7 09 0 00 7 09 0 09 86 24 95 中 10 34 73 1 946 7 09 45 29 52 38 0 67 87 16 96 11 下 10 0 00 0 7 09 0 00 7 09 0 09 88 07 97 上 10 15 86 0 889 7 09 20 68 27 77 0 35 88 99 98 中 10 0 00 0 7 09 0 00 7 09 0 09 89 91 99 12 下 11 43 14 2 417 7 79 56 25 64 05 0 74 90 83 100 上 10 7 14 0 400 7 09 9 31 16 39 0 21 91 74 101 中 10 71 53 4 007 7 09 93 27 100 36 1 28 92 66 102 1 下 11 37 43 2 097 7 79 48 81 56 60 0 66 93 58 103 上 10 49 96 2 799 7 09 65 15 72 23 0 92 94 50 104 中 10 0 00 0 7 09 0 00 7 09 0 09 95 41 105 2 下 8 36 00 2 017 5 67 46 95 52 61 0 84 96 33 106 上 10 0 16 0 009 7 09 0 21 7 29 0 09 97 25 107 中 10 10 47 0 586 7 09 13 65 20 73 0 26 98 17 108 3 下 11 122 28 6 851 7 79 159 45 167 24 1 94 99 08 3 5 洪水 3 5 1 工程等级及洪水标准 根据国家 防洪标准 GB50201 94 和 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 板洞一级水电站为以发电为主的引水式电站 该电站现有装机 6400kw 库容为 3792万 m3 工程等别为 等 拦河坝等建筑物的级别为 3级 渠道 厂房等次要建筑物为 5级 根据板洞水库食水工程电站总体规划 计划梯级开发二级 电站 现状二级电站均已投产发电 本工程电站为梯级开发的第一级 拦河坝的设计 洪水标准为 100年一遇 校核洪水标准为 1000年一遇 厂房设计洪水标准为 20年一 遇 校核洪水标准为 50年一遇 3 5 2 洪水特征 板洞一级水电站拦河坝及发电厂房均位于北江上游段 河床两岸高山峻岭 森林 茂密 河道坡降陡 该流域属于亚热带季风气候区 受海洋性东南亚热带风暴影响很 大 极易发生洪涝灾害 洪水主要由暴雨产生 径流的时空分布与降雨分布基本一致 具有年际变化大 年内分配不均的特点 丰水年降雨量几乎是枯水年降雨量的两倍 年内分配方面 暴雨 80 以上集