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1、1 综合说明 1.1概述 初溪水利、枢纽工程位于增江下游，其坝址在增城市三江镇初溪村以下1km处的增江新开河段内，坝址距增城市中心8km，下游至增江出口约14km。 增江是东江的一级支流，发源于广东省新丰县的七星岭，流经从化、龙门、增城，在坝址下游约14km处流入东江。增江流域集雨面积为31560km，干流河道长为203km，河道平均坡降为0.74‰,沿河有派潭河、二龙河等主要支流汇入。 工程坝址以上集水面积2978km,占整个流域集水面积的94.2%，河长189km，增城市河段平均坡降为0.17‰。坝址上游已建有大中小型水库111宗，计有：大型天堂山水库１宗，中型白沙河、梅州、七
2、星墩、百花林４宗，小（一）型水库28宗，小（二）型水库78宗，总库容5.03亿m，兴利库容3.36亿m，控制集雨面积926.52km，占初溪坝址以上集雨面积的31.11% 1.2工程建设的必要性 初溪水利枢纽工程是经审定的增江流域规划方案中的增城梯级，是分期实施开发增江水资源的一个重要项目，是促进增城市城区开发和开发区经济发展的基础工程，也是省级农村能源综合建设试点所选定的项目。 增城市是一个以盛产荔枝而闻名中外的历史名城，改革开放以来，社会经济发展很快，城区建设日新月异，人民生活水平逐年提高，群众对居住环境的要求越来越高，而作为贯穿于市中心的增江，却受到河槽下切的影响而水位下降，使大片
3、河滩荒地裸露，水环境容量大大减少，严重影响增城市区的生态环境和投资环境，为了加快城区建设开发步伐，以达到扩大内需，拉动增城市经济发展的目的，非常迫切也很有必要兴建初溪水利枢纽工程，壅高增江水位，形成人工湖泊，美化市区环境。 1.3综合利用要求 本梯级工程的开发目标是以城建、发电为主，结合城市供水、航运、灌溉、交通等综合利用的水利枢纽工程。 2 水文 2.1流域概况 初溪水利、枢纽工程位于增江下游，其坝址在增城市三江镇初溪村以下1km处的增江新开河段内，坝址距增城市中心8km，下游至增江出口约14km。坝址右岸，距离增滩公路1km，往南距在建的增城新火车站7km；坝址左岸，北可沿
4、增博围堤顶经广汕公路到荔城，南可经塘口村通荔三公路。坝址处交通、通信、供电等条件均较优越。 增江是东江的一级支流，发源于广东省新丰县的七星岭，流经从化、龙门、增城，在坝址下游约14km处流入东江。增江流域集雨面积为31560km，干流河道长为203km，河道平均坡降为0.74‰,沿河有派潭河、二龙河等主要支流汇入。 增江干流自东北向西南流，河宽约100~300m，没有明显的上、中、下游之分，水流比降变化也不大，河水常年清澈，只在洪水期较浑浊，悬移质含沙量不大，约0.10kg/m。沿河两岸为广东省农业较发达地区，工业比重不大，人口较多且集中，有可成片开发的滩地。 工程坝址以上集水面积297
5、8km,占整个流域集水面积的94.2%，河长189km，增城市河段平均坡降为0.17‰。坝址上游已建有大中小型水库111宗，计有：大型天堂山水库１宗，中型白沙河、梅州、七星墩、百花林４宗，小（一）型水库28宗，小（二）型水库78宗，总库容5.03亿m，兴利库容3.36亿m，控制集雨面积926.52km，占初溪坝址以上集雨面积的31.11%(不计149宗小山塘)。 2.2气象 增江流域属亚热带气候，受东南亚季风影响很大，且处于低纬度地区，太阳辐射，日照时数多，平均气温高；气候炎热多雨，夏季绵长。 工程所在地的气象站为荔城站（增城站）。荔城站于1958年12月设站至今，观测的主要项目有气温、
6、蒸发、降雨、湿度、风向风力等。工程所在地的主要气象特性为： 气温：多年平均气温为21.6℃,平均最高气温为28.5℃，平均最低气温为12.1℃。极端最高温为38.2℃,极端最低温度为-4.5℃。夏季4~9月均气温为27℃。 降雨：本流域属丘陵地区，年平均降雨量为1820mm，但年内分配不均，4~6月多季风雨，占全年降雨量的46.7％，7~9月多台风雨，占全年雨量的36.27％,其余10~3月降雨量只占全年的17.03％。据中游南昆站实测，最大24h降雨量为480mm。 蒸发：多年平均水面蒸发量在1140~2800mm之间，据增城站实测蒸发量资料统计，多年平均蒸发量为1232mm。 湿度
7、流域内水汽充沛，湿度较大，平均相对湿度达84％，极端最大相对湿度99％。 风向风力：夏季多吹东南风和偏南风，冬季多吹北风和偏北风。多年平均风速2.5m/s，实测最大风速15m/s。 2.3水文基本资料 增江流域主要的水文、水位测站有：新家埔、麒麟咀、香溪、龙门和渡头站，以上五站均为国家级水文站，由省水文局管理。 麒麟咀水文站离初溪坝址较近，位于坝址上游17km，于1954年4月设站至今已有45年的实测水文资料，并经过历年整编，精度可靠，可作为本工程设计的主要根据。 在初溪坝址下游1.7km处设置有工程专用水位站一大江水位站，该站观测时间较短，仅有1992.1~1993.12的水位资
8、料，但资料质量较好，精度较可靠，且离坝址较近，可用于工程设计。 初溪水利枢纽工程上、下游主要水文测站情况如下表2-1。 表2-1 坝址上、下游水文站情况一览表 站名 站别 集水面积（km） 资料系列 测验项目 新家埔 水位站 3113 1951.6~至今 水位 麒麟咀 水文站 2866 1954.4~至今 水位、流量、降水量、蒸发量 香溪 水位站 1461 1960.1~至今 水位、降水量 龙门 水位站 777 1956.5~至今 水位、降水量 渡头 水文站 472 1958.
9、7~至今 水位、流量、降水量 大江 专用水位站 1992.1~1993.12 水位 2.4径流 2.4.1径流系列及代表性分析 麒麟咀站1955年4月起有较完整的径流资料，故该站的径流系列采用1955年4月~1997年3月共42年。 天堂山水库位于初溪坝址和麒麟咀站的上游，控制面积461km，总库容2.41亿m，于1992年8月开始下闸蓄水，同年10月并网发电,该水库的运用对麒麟咀站的径流会产生一些影响，可研阶段曾根据天堂山水库的水文资料，对年、月径流进行了还原计算，并进行了统计分析，成果如表2-2。 表2-2 麒麟咀站实测和还原年径流统计成果对比表 单位：m
10、／s 统计系列 n 年平均 枯水期平均 汛期平均 实测 还原 实测 还原 实测 还原 1993.4~1997.3 4 127.3 127.7 56.4 50.7 198.1 204.7 可研阶段认为，天堂山水库1992年８月下闸蓄水以来，对增江的枯水流量起到了一定的调节作用，建库以后麒麟咀站的实测枯水期平均流量比天然情况（还原后）增加5.7 m/s，相对增加11.2％，但由于天堂山水库为年调节水库，因此对年径流总量影响不大，1993年４月~1997年3月四年的实测和还原后的年平均径流量分别为127.3 m/s和127.7 m/s两者基本一致，因此在年
11、径流频率计算时可采用实测系列进行分析计算。年径流实测系列见附表2-2。 从年径流实测系列可见，本次设计采用的径流系列流量小于100 m/s的枯水年份有13年，其中包含特枯年份1963.4~1964.3（Q=40.6 m/s）,流量大于150 m/s的丰水年份有9年，约占径流系列的21.4％，且径流系列已达42年，丰、平、枯各种典型的代表年俱全，具有较好的代表性。 2.4.2径流计算 初溪坝址位于麒麟咀水文站下游约17km，集雨面积2978km,比麒麟咀站的集雨面积仅大3.76％，且区间无大的支流加入，因此本工程的年径流分析计算主要对设计依据站（麒麟咀站）而进行，坝址的年、月径流由麒麟咀站
12、用面积比直接搬家而得。年径流系列采用麒麟咀站1955年４~1997年3月的实测径流系列。统计参数采用矩法公式计算，频率曲线采用P-Ⅲ型。经复核后，麒麟咀参数站年径流频率计算成果如表2-3。 麒麟咀站年径流设计成果 表2-3 单位m/s 系列 n 均值 Cv Cs/Cv Qp(％) 10 50 90 97 实测系列 42 120.8 0.30 2 169 117.2 77.3 62.3 根据上表2-2的年径流频率计算结果，丰、平、枯三种典型的代表年以年水量接近P=10
13、％、P=50％、P=90％的设计值为原则，考虑到天堂山水库运行的实际情况，代表年尽量在天堂山水库投入运行后的年份中选取，经比较分析后，选用1993年4月～1994年3月（Q＝167.6 m/s），1995年4月~1996年3月（Q＝ 107m/s），1958年4月~1959年3月（Q＝80.3 m/s）为丰、平、枯的代表年；其中1993年4月~1994年3月和1995年4月~1996年3月为天堂山水库投入运行后的年份，较能代表实际情况；P=90％的枯水代表年在天堂山水库投入运行后的年份中找不到年水量较为接近的代表年，故在天堂山水库投入运行以前的年份中选取，枯水期流量与实际情况相比稍为偏小，可对
14、电能计算成果略留余地。 2.4.3坝址径流设计 据前述，初溪坝址的径流由麒麟咀站用面积搬家指数k=2978/2866=1.039求得，坝址的年径流设计成果如表2-4。 表2-4 初溪坝址年径流设计成果 单位：m/s 系列 n 均值 Cv Cs/Cv Qp(％) 10 50 90 99 实测系列 42 120.8 0.30 2.5 167.49 116.69 79.73 58.47 2.5 洪水 2.5.1 暴雨特性 增江流域特性地形属增江流域地形属丘陵盆地及中、低山地形，且临近南海，五、六月份受热带海洋气团的影响，
15、使流域内常处于潮湿不稳定的状态，易于形成强度大、历时较长的降雨，4~6月为前汛期，主要是锋面雨；7~9月为后汛期，多为台风雨，实测最大24h降雨量376mm。 2.5.2洪水特性 增江流域洪水主要由暴雨形成，洪水特点是水情复杂，遭遇多种，流量变率大，增江上游河床陡峻，又常为暴雨中心，暴雨下降后迅速汇集，中游河槽淤浅，容量少，形成洪水暴涨暴落；由锋面雨造成的洪水峰型较肥硕，涨水缓慢。由台风雨造成的洪水峰型尖瘦，变率大。年最大洪水一般发生在4~9月，一次洪水过程一般为3~5天。据麒麟咀站1955~1997年实测洪水的资料统计，年最大洪峰流量发生在五、六月份的次数有31次，占7.1％。实测最大洪
16、水发生在1959年６月，麒麟咀实测洪峰流量4180m/s，重现期相当于50年一遇。 麒麟咀站实测洪峰流量系列见附表2-5。 附表2-5 麒麟咀站洪峰流量系列 单位：m/s 年份 洪峰流量 年份 洪峰流量 1955 1810 1976 1790 1956 1140 1977 1140 1957 2340 1978 641 1958 995 1979 1960 1959 4180 1980 2160 1960 1900 1981 1930 1961 1210 1982 1350 196
17、2 1770 1983 1730 1963 608 1984 2200 1964 1560 1985 1170 1965 1100 1986 1640 1966 3520 1987 2530 1967 1280 1988 1100 1968 3620 1989 1250 1969 1900 1990 663 1970 1260 1991 371 1971 1430 1992 1610 1972 1320 1993 1780 1973 1860 1994 1100 1974 3210 1995
18、1460 1975 2180 1996 800 1997 1570 2.5.3设计洪水 麒麟咀站的设计洪水可研阶段采用实测洪峰流量系列，考虑到上游天堂山水库已于1993年投入运行，为了使系列较为一致，本阶段采用系列1955-1997年进行对比分析，计算结果见（表2-6）表明。 表2-6 麒麟咀、初溪坝址设计洪峰流量成果表 站名 n Q Cv Cs/Cv 0.2 0.33 0.5 1 2 5 10 20 麒麟咀 42 1677.6 0.48 4.0 5821.3 5401.9 5099.9 4546.3
19、4009.5 3288.1 2734.5 2180.9 坝址 1743 0.48 4 6148.3 5612.6 5298.8 4723.6 4165.9 3416.3 2841.1 2266.0 2.5.4施工洪水 根据施工安排，施工导流标准为5年一遇（P=２％），施工分期为10~3月和9~4月，根据麒麟咀站实测洪水资料进行分期洪水频率计算，计算得洪峰流量（P=２％）分别为391 m/s和1030 m/s，用面积比的0.5次方搬至坝址得到本工程的施工洪水洪峰流量Q=398m/s（10~3月）和Q=1050m/s(9~4月)。 2.6泥砂 增江
20、流域上游森林覆盖率较高，地面植被基本良好，水土流失不严重，中、下游人为破坏不大，悬移质含沙量不会高。 坝址附近仅麒麟咀站有1954、1955、1956、1966、1967、1968等六年的泥沙资料，据统计，多年平均含沙量0.101kg/m，多年平均输沙量43.3万t/年，约3.33万m/年。 2.7 设计断面水位~流量关系曲线 本枢纽工程没有实测的水位流量资料，主要依据新测河道断面资料和麒麟咀、新家埔站的实测水文资料用水力学方法进行修正，高水部分参考《增城市防汛手册》所确定的防汛水位定线。坝址缺乏实测资料，大江水位站的实测点少，资料代表不足，对H~Q的定线和精度要求仍有一定困难，因此，建
21、议在可能的条件下对坝址实施水位、流量测量，以验证和提高坝址水位流量关系曲线的精度。 3 地址概况 1.地质概况 初溪水利枢纽工程地处小丘陵平原地区，钻探成果表明整个新开河段的土质比较清楚，坝址附近的土质大部分为第四纪花岗岩风化土。其自上而下分别为素填土、粉质粘土。中粗砂砾石层，基岩，坝址内未发现软土夹层等不利地质现象，但砂砾层具强渗透性，属不良地质条件。岩层较完整，未发现较大规模的断层及破碎带。坝址场地内分布着两种类型地下水即第四纪及全风化中
22、的空隙税合计严重的裂隙潜水。 根据《广东省地震烈度区划图》本场区地震属6度区。 天然建材，工程所需的砂料分别从坝址上、下游河道内开采，储量满足要求。土料从坝址右岸附近开采，石料分别从作案324国道附近的采石场以及坝址右岸下游增滩公路附近的石料场开采或购买，可以满足本工程所需。 根据地质报告，地基允许承载力为190KN/M2。 2.地形资料(略) 3.地震 本工程所在地区的地震基本烈度为6度，采用设计烈度亦6度，根据《水工建筑物抗震设计规范SL203-P7》本工程各项建筑不进行抗震计算，仅适当采取结构及工程措施。 4 工程任务和规模 4.1工程建
23、设的必要性 初溪水利枢纽工程是经审定的增江流域规划方案中的增城梯级，是分期实施开发增江水资源的一个重要项目，是促进增城市城区开发和开发区经济发展的基础工程，也是省级农村能源综合建设试点所选定的项目。 增城市是一个以盛产荔枝而闻名中外的历史名城，改革开放以来，社会经济发展很快，城区建设日新月异，人民生活水平逐年提高，群众对居住环境的要求越来越高，而作为贯穿于市中心的增江，却受到河槽下切的影响而水位下降，使大片河滩荒地裸露，水环境容量大大减少，严重影响增城市区的生态环境和投资环境，为了加快城区建设开发步伐，以达到扩大内需，拉动增城市经济发展的目的，非常迫切也很有必要兴建初溪水利枢纽工程，壅高增
24、江水位，形成人工湖泊，美化市区环境。 4.2综合利用要求 本梯级工程的开发目标是以城建、发电为主，结合城市供水、航运、灌溉、交通等综合利用的水利枢纽工程。 4.2.1城市景观与生态环境 初溪水利枢纽工程是增城市建设的一个重要组成部分，位于增城市区中心下游约8km，由于拦河闸坝的建成，使初溪至小楼的增江河段水位升高3~6m，形成长22km，平均宽200mm的人工湖泊，使干枯的城区河段保持一池清水，青山楼宇与绿水相辉映，景色怡人，这就大大美化增城的城区景观与生态环境，使一江两岸的土地升值，形成以增江河为中心的房地产地产开发热潮，促使城区的建设速度和社会经济的发展。 4.2.2发电 通过
25、拦河建坝，使原来1.0m左右的水位提高至6.5m在坝的上下游形成水头了落差，可进行水力资源开发。根据水能计算结果，装机容量6000kw，保证率P=90%时出力925kw，多年平均年发电量2888万kw.h 。 4.2.3供水 增江河段由于近年来河床挖砂而使水位下降，原砂糖水闸渐渐不能进水，县江因为失去进水而逐年淤积，致使增博围内的三江镇、沙庄街及石滩镇部分村庄的农田及居民缺水。通过兴建引水工程，可解决解决围内5.8万亩耕地和4万多人的用水问题。 4.2.4航运 由于拦河闸坝壅高水位，使增江的初溪至小楼22km航道得到彻底的改善，提高通航能力。坝址以上由原来丰水期只能通航50t船只，提
26、高到全年能通航300t船只，跃升为V级航道。 4.2.5交通 拦河坝上结合架设公路桥，使增江两岸的郑田与塘口沟通，并使增滩路与荔三路的中段增加了横向通道，改善了这一地区交通条件。 4.3正常蓄水位确定 4.3.1梯级衔接要求 据《广东省增江流域规划复查报告》（广州市水电局，1987年7月），正果一级闸前水位建议为14.0m，增城一级（初溪）闸前水位建议为7.0m，正果水电站工程为使上游龙门县白庙电站尾水不受回水影响，实施闸前水位为13.0m，最低尾水位为7.25m。考虑到初溪枢纽回水的影响，初溪闸前水位宜控制在7.0m以下，可研阶段从发电兴利、灌溉供水及美化城区环境等综合考虑，曾拟6
27、0m，6.5m，7.0m三个闸前水位方案比较，以满足梯级衔接要求。 4.3.2正常蓄水位的选择 据可行性阶段的资料分析，正常蓄水位从6.5m增至7.0m时，淹没面积将大大增加，超过1200亩，淹没投资相应也大大增加，同时将增大对各围排水的影响，特别是影响到荔城镇的城市排水管网系统。牵涉面广，增加了处理的难度，因而从定性上排除了正常蓄水位7.0m的方案，仅从6.0m与6.5m两个方案进行比较。正常蓄水位技经指标比较见表4-1。 表4-1 正常蓄水位技经指标比较表 项目 方案 备注 6.0m 6.5m 年平均发电量（万kw·h）
28、 2727 2888 均按6000kw装机计算，投资为方案比较阶段数，枢纽工程仅指拦河闸坝 年发电量增值（万kw·h） 161 淹没面积（亩） 7949 8052 淹没面积增值（亩） 103 枢纽工程投资（万元） 2584 2716 工程总投资（万元） 4962 5224 投资增值（万元） 262 增值单位电度投资（元/kw·h） 1.627 从上表可以看出，当闸前水位增加到6.5m，虽然淹没面积增加到103亩，枢纽工程增加工程投资132万元工程总投资增加262万元，增值单位电度投资为1.627元/kw.h，小于工程电站部分单位电度投资1.809元/k
29、w.h，远小于广东省在建小水电单位电度投资，从经济上看是合理的。另外，若按上网电价0.4525元/KW.H.计算，年增加发电效益达到72.85万元，静态投资回收期只有3.6年，经济指标相当优越。因此，综合水库淹没，主体工程投资及各种及各种经济指标后选用正常蓄水位6.5m是合理的。增城市城区街道及建筑ud地面高程一般为10m~11.5m之间，荔城站多年平均最高洪水位为9.20m汛期警戒水位7.2m，初溪水利枢纽正常蓄水位为6.50m，推算至荔城站的回水约为6.5m回水位与增城市区的最低点面高程相差约3.5m 左右，远低于城区街道及建筑物的最低地面高程10.00m。 据调查，目前城区排水支渠渠底
30、高程（出口处）多数超过6.50m。河屋、夏街、雁塔三个电排站的起排水位7.00m，当初溪水利枢纽回水位为6.5m，时，对城区排水的自排能力基本上没有影响。综上所述，初溪水利枢纽工程正常蓄水位为6.0m和6.5m其技术上都是可行的，但6.50 m方案经济指标较好，故选定6.50m为本工程的正常蓄水位是合理的。 4.4机组容量及运行机型的选择 4.4.1电站的特点及运行方式方式的确定 初溪水电站是增江下游的末端梯级，是一低水头径流式电站，靠闸坝壅高水位形成水头发电，电站的水头变化范围为4.5m-6.5m，电站最突出的特点是水头低，流量大。 初溪电站的运行方式，对装机容量规模有一定的影响，若
31、调峰运行规模可能大些，但调峰运行会损失一部分水头，相应发电量亦会减少，从而影响发电效益。从电站的实际情况来看，电站的工作位置，宜在基荷或必要时在腰荷运行，不参于电网调峰，尽量避免由于调峰运行所造成的电量减少。 本工程以城建、发电为主，兼顾船运，结合交通的综合利用工程。水库不具长时间调节性能，但上游天堂山水库、正果等梯级，按理可对下游梯级做有水力联系的补偿调节，但目前无法做到，所以仅根据机组运行特性和来水条件，确定电站的运行方式。 （1） 当上游来水流量小于250m/s，利用拦河闸闸门开度控制，泄放超过机组可以利用以外的流量，使电站保证正常蓄水位6.5m运行。 （2） 当上游来水流量大于2
32、50m/s，拦河闸闸门全开泄洪，停止发电，直到来水流量减少至250m/s以下，再用闸门控制来保证正常蓄水位发电。 （3） 电站日调节运行时，水库水位宜控制在5.72m以上，以免电站水头减少而损失电量，调节后要及时回蓄准备下次或第二天调节。 （4） 根据坝址日平均流量统计，保证率P=90％时，流量为22 m/s，P=８0％，流量为34m/s，而本电站单机流量为49.3m/s，故当枯水流量较少时，每天可集中一台机发电10~16h。 （5） 本枢纽不设专用的入库水文站，闸坝泄洪和电站发电调度所需的流量资料采用麒麟咀水文站的资料。洪水调度过程如表４-2。 初溪枢纽洪水流量调
33、度过程表 表4-2
天然流量（m/s）
库水位（m ）
发电流量（m/s）
闸控泄量（m/s）
Q≤147.9
6.5
Q
0
147.9
34、4万kw，年自发电量9540万kw.h，“九五”期间预计水火电装机容量为18.99万kw。因此无论近期、远期电力电量缺口都很大，需要省大电网调配供给才能满足增城市的电力电量要求，但并非增城市电网的需求就是初溪水电站经济合理的装机容量，因此，本电站的装机容量可根据自己的特点即实际情况拟定装机规模。 4.4.3 装机容量的选择 根据本次径流设计采用的丰、平、枯三个代表年的径流资料，通过总利用率最优（即水能利用率与机械利用率的乘积最大）得出本电站的装机容量为5735.6kw，设计引水流量149.7 m/s，设计水头5.00m。参考类似低水头径流式电站情况，按年利用小时不小于4000h和水量利用
35、率不小于50％两个条件初选5000kw和6000kw两个方案进行比较。装机容量比较见表4-3。 装机容量方案比较表 表4-3 项目 方案 备注 5000kw 6000kw 机电设备拟定（万元） 4082 4460 均按闸前水位6.50m计算能量指标，投资为方案比较阶段数值。 土建投资（万元） 1003 1081 工程总投资（万元） 5085 5541 总投资增值（万元） 456 年平均发电量（万kw.h） 2684 2888 年平均发电量增值（万kw.h） 204 年利用小时（h） 5368 4813 增值单位电度
36、投资（元/kw.h） 2.24 增值单位千瓦投资（元/kw） 4560 从表4-3可以看出，装机容量从5000kw增至6000kw时，机电设备及安装工程投资增加378万元，土建（主要指厂房）投资增加78万元，工程总投资增加456万元，增值单位电度投资2.24元/kw.h，小于广东省在建的小水电单位电度投资；增值单位千瓦投资也较小，只有4560元/kw，小于广东省的平均水平。从水量利用率来看，装机6000kw水量利用率达61.9％，比装机5000kw高7.5％。因此，综合以上各方面因素，本阶段仍采用装机容量为6000kw。 4.4.4 机组机型的选择 本工程电站最大水头6.5m，设
37、计流量为149.7 m/s时，相应下游水位1.10m，考虑部分发电水头损失，电站设计水头5.0m，为平均水头的96.2％。参考国内生产厂家的型谱资料，机型选用常规轴流式ZZ600-LH-300型，转轮直径选用330cm，转速125r/min，3台，单机容量2000kw。具体机组型号在机电专业中选定。 5 工程布置及建筑物 5.1设计依据 5.1.1工程等别及建筑物级别 根据广州市水利局《增江流域规划划复报告》，初溪水利枢纽位于增江下游。本工程坝址选在三江镇初溪村以下1km的增江新江开河段上，上游距增城市区8km，下游距增江出口14km。 坝址以上集水面积1978k
38、m2，多年平均流量125.51m3,水库正常蓄水位6.5m，相应库容1700万m2，电站装机容量6000kw，多年平均电量2888万kw.h。 根据国家标准《防洪标准GB50201-94》的规定，以及广州市水利局对本工程可行性研究报告的审查意见，确定本工程为III等工程，其他建筑物级别与洪水标准如下(表5-1)： 永久建筑物级别与洪水标准 表5-1 项目 建筑物级别 洪水重现期（年） 正常运用 非常运用 拦河闸坝 3 20 100 电站厂房 3 20 100 船闸 3 20 100 次要建筑物 4 20 50 围堰 3 5 / 5.1.
39、2设计基本资料 5.1.2.1水文气象数据 （1）水文 坝址以上集水面积2978km2 多年平均径流总量39.5亿m3 多年平均流量 125.51m/s （2）气象 多年平均降水量1820.0mm 多年平均气温21.60C 最高平均气温28.50C 最低平均气温12.10C 多年平均相对湿度84% 多年平均风速2.5m/s 多年平均最大风速15.0 m/s 多年平均蒸发量1232.0m (3)泥沙 多年平均输沙量43.3万t 多年平均含沙量0.10kg/ m 5.1.2.2 特性水位及下泄流量 特性水位及下泄流量表
40、表5-2 项目 闸前水位（m） 最大下泄流量（m/s） 闸下游水位（m） 校核洪水（P=1％） 9.90 5070 9.70 设计水位（P=5％） 8.50 3580 8.35 正常蓄水位 6.50 5.1.2.3 电站动能指标及机组参数 电站装机容量 3×2000kw 电站最大水头 6.50m 电站最小水头 4.50m 电站设计水头 5.0m
41、机组额定流量 49.3 m/s 机组安装高程 2.0m 电站保证出力（P=90％） 925kw 多年平均发电量 2888万kw.h 年利用小时数 4813h 5.1.2.4 通航要求 根据增江航道管理站的意见及可行性批复，目前增江航道级别不足Ⅵ级，规划设计要求达到Ⅴ级，通航吨位要达到300t。 5.1.2.5 地震烈度 本工程所在地区的地震基本烈度为6度，采用设计烈度亦为6度，根据《水
42、工建筑物抗震设计规范SL203-97》的规定，本工程各项建筑物不进行抗震计算，仅适当采取结构及工程措施。 5.1.2.6 开挖边坡建议值（见表5-3） 开挖边坡建议值表 表5-3 坡比 分层 临时边坡 永久边坡 水上 水下 水上 水下 沙层 1：1.7～1：2 1：2～1：2.25 沙砾 1：1.5～1：1.75 1：1.75～1：2 粘性土 1：1.25～1：1.5 1：1.5～1：75 1：1.5～1：1.75 1：2 全风化带 1：1～1：1.25 1：1.25～1：1.5 1：1.25～1：1.4 1：1.5～1：1
43、75 5.1.2.7 安全系数和允许应力 （1） 拦河闸坝 抗滑稳定安全系数 基本组合［k］≥1.25 特殊组合［k］≥1.10 基底应力 各种计算情况下地基反力的最大垂直应力不大于地基承载力；应力比不大于规定值。根据地质报告，基底允许承载力σ=190 KN/ m2 （2） 厂房 抗滑稳定安全系数 基本组合 ［k］≥1.1 特殊组合 ［k］≥1.05 抗浮稳定安全系数［kf］≥1.1 基底应力： 各种计算情况下地基反力的最大垂直应力不大于地基承载力；应力比不大于规定值。根据地质报告，基底允许承载力σ=190kn/m2。 5.1.3
44、 主要技术规程规范 （1）防洪标准 GB50201-94 （2）水利水电工程初步设计报告编制规程 DL5021-93 （3）水闸设计规范SL265-2001 （4）内河通航标准 GBJ139-90 （5）水电站厂房设计规范 GD335-89（试行） （6）水利电力工程初步设计报告编制规程 DL5021-93 5.2闸坝轴线选择及枢纽布置 5.2.1闸坝轴线的选择 5.2.1.1闸坝轴线位置 在可行性研究阶段，曾对上坝址。下坝址在地形、地质、泄洪消能、施工条件、投资运行等方面进行了综合技术经济比较。本阶段在可行性研究选定的下坝线和上坝线。其详细位置见附图一（水利工程平面布
45、置图）。 5.2.1.2枢纽布置形式 根据上下坝线位置附近的地形、地质、对外交通条件等因素，上下坝线均采用河床左侧为船闸，右侧布置厂房，拦河闸居于河床中部，两岸以堤围连接的枢纽布置形式。另外，闸坝左侧均设分水岛。 拦河闸布置20孔，每孔净宽10m，总净宽为200m的泄洪闸泄水前沿总净宽为232.4m，发电厂房安装3台2000kw的悬式轴流转浆发电机组，占河宽为49.2m。因此拦河闸、船闸和厂房共占用河道宽度318.6m。 5.2.2枢纽布置 5.2.1枢纽建筑物组成 枢纽建筑物主要包括拦河闸坝、电站厂房、船闸和两岸分水岛四大部分，其布置分述如下。 5.2.2 工程布置 初溪水电
46、站为低水头电站，以发电为主，枢纽主要建筑物由厂房,闸,闸组成，枢纽建筑物布置采用厂房，闸坝，闸坝，船闸等建筑物一字型布置方案，从洪水期利于泄洪和减轻洪水宣泄时对河床两岸冲刷的角度出发，泄洪建筑物闸坝在河床中央，船闸厂房分别布置在左右两侧。 从地形地质条件，枢纽布置，技术难度，施工导流，泄洪及投资效益等方面综合比较论证后确定该水电站坝址选在下坝轴线。河床高程0.00m.河床式水电站长宽为49.2×14.7m。船闸闸室尺寸初设宽为12 m。 5.2.3闸孔形式及闸墩厚度的确定 比较： （1）宽顶堰：是水闸最常用的底板结构形式。其主要优点是结构简单，施工方便，泄流能力比较稳定，有利于泄洪
47、冲沙,排淤,通航等。其缺点是自由泄流时流量系数小，容易产生波状水跃。 （2）低实用堰：有梯形，曲线形和驼峰形。实用堰自由泄流时流量系数较大，水流条件较好，选用适宜的堰面曲线可以消除波状水跃，但泄流能力受尾水位变化的影响较为明显，不稳定。 经比较后选定建筑物型式为宽顶堰，堰顶高程比河床高1.00m。 5.2.4闸孔尺寸． 1、据闸孔越大过流越小，但上游淹没小，闸孔越小过流大，但上游淹没大的特点，拟单闸孔净宽为10m，20个孔。即闸孔尺寸为10×10m。选用整体式底板，缝设在闸墩上，边墩厚1.0m．中墩、缝墩厚1.6m．采用两孔一联形式。 如(图5-1)所示． `图5
48、1闸孔尺寸布置图 闸孔总为L=200+19×1.6+1×2=232.4m (2)拦河闸坝泄流能力计算 根据拦河闸控制运行方式分析结果，在上游来水量超过250m3/s时，所有闸门全部打开，此时的水量控制条件为堰流。 计算采用水力学堰流计算公式 Q= (5-1) ε=1-0.2[（n-1）ζ0+ζk] (5-2) m=0.36+0.01 (5-3) B0－闸孔总净宽，ｍ； Ｑ－过闸流量，； ｇ－重力加速度，可采用9.8m3/s； H0－计入行进流速水头的
49、堰上水深，ｍ； ｍ－堰流流量系数，可采用０.358; —堰流侧缩系数， n—闸孔数， B0－闸孔净宽，ｍ －边闸孔侧收缩系数， P－堰高，m； －堰流淹没系数， Hs－由堰顶算起的下游水深，ｍ； 由公式（5-1）~(5-3).下游水位,拦河闸坝泄流能力计算如表5-4所示。 表5-4 上游水头计算表 过闸流量 Q（m3/s） 系数 下游水位（m） 闸前水位(m) 闸前水位壅高值(m) 备注 σ ε m 2266 (P=20%) 0.59 0.9 0.353 7.00 7
50、11 0.11 2841.1(P=10%) 0.45 0.904 0.355 7.7 7.9 0.2 3416.3(P=5%) 0.5 0.882 0.36 8.3 8.56 0.26 设计洪流量 4165.9(P=2%) 0.545 0.873 0.358 8.9 9.22 0.32 4723.6(P=1%) 0.545 0.86 0.36 9.8 10.16 0.36 校核洪流量 注：考虑上游淹没，闸前水位雍高小于50cm。 5.2.5防渗和防冲设计 （1） 消能防冲设计 1.消能防冲设计的控制情况 因水
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