一级水电站增效扩容改造工程初步设计报告目录工程特性表 (1)1 前言 (5)1.1基本情况 (5)1.2工程建设过程 (6)1.3工程现状存在的主要问题 (7)1.4增效扩容改造初步设计工作开展过程 (7)2 现状分析及改造必要性评价 (9)2.1水资源概况 (9)2.2工程现状及存在的问题 (10)2.3增效扩容改造的必要性 (16)3 水文分析 (18)3.1流域概况 (18)3.2气象特征 (18)3.3水文基本资料 (18)3.4径流 (20)3.5洪水 (25)3.6泥沙 (30)3.7上、下游水位 (31)4 工程地质 (32)4.1区域地质概况 (32)4.2库区工程地质条件 (34)4.3主体工程地质条件 (35)4.4副坝工程地质条件 (38)4.5泄洪洞、发电输水隧洞工程地质条件 (40)4.6厂区工程地质条件 (40)4.7天然建筑材料 (41)4.8结论 (41)5 工程任务和规模 (43)5.1地方社会经济发展概况 (43)5.2工程建设的必要性 (43)5.3工程任务复核 (44)5.4工程等级与洪水标准复核 (44)5.5特征水位复核 (44)5.6水能计算 (44)5.7装机容量选择 (53)5.8装机容量复核 (53)5.9能量指标及特征水头 (55)6 改造设计 (56)6.1设计总体方案 (56)6.2设计依据 (56)6.3水工建筑物改造设计 (59)6.4机电设备改造 (63)6.5控制设备改造 (82)6.6金属结构设备改造 (82)7 消防设计 (83)7.1消防设计标准与原则 (83)7.2工程消防设计 (84)7.3消防给水设计 (85)8 施工组织设计 (87)8.1施工条件 (87)8.2施工导流 (88)8.3主体工程施工 (88)8.4施工总布置 (89)8.5主要施工设备 (89)8.6施工安排及施工总进度 (90)9 环境保护设计和地质灾害预防 (91)9.1生态用水分析 (91)9.2环境保护措施 (91)9.3地质灾害预防预警措施 (92)10 工程管理 (93)10.1前言 (93)10.2管理机构 (93)10.3工程管理 (94)10.4运行管理 (95)11 工程概算 (97)11.1工程概况 (97)11.2编制原则及依据 (97)11.3基础单价及计算依据 (98)11.4总概算投资 (99)12 经济评价 (129)12.1概述 (129)12.3国民经济评价 (131)12.4经济综合评价 (133)附件 (136)工程特性表1 前言1.1 基本情况某一级水电站坝址工程位于某某县寨岗镇某村境内，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‰。
根据某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。
该电站业主为某县某水电发展有限公司，以“某水电”为“龙头”的县属国有企业。
电站运行多年，为缓解某县电力供需矛盾，促进工农业生产发展发挥了极其重要的作用。
水库还解决某县大麦山、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。
电站业主某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月由某一级水电站委托我院承担《某县某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某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。
某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 工程建设过程某一级水电站始建于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。
某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年冬黄连北校至某进库公路开工，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年某水库首期工程（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，某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某县某水电发展有限公司委托，我院承担某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《某县某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 水资源概况某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‰。
根据某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某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，某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某一级水电站主要水工建筑物及发电流道图如下：某水库（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，某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。
①坝顶防浪墙砌体简易平缝，墙脚长满杂草；②迎水坡砌石尺寸小，坡面平整；③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；④大坝安全监测设施不齐全；⑤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。