1、- 1 -1. 综合说明1.1 绪言河背(灌溉)水电站位于北潦河北支流的一座微型水电站，是靖安县于上世纪六十年代末期修建的第一批农村水电站。该电站引水渠道兼有灌溉和发电引水的功能，灌溉水田面积近400 亩。该水电站建站近 50 年来，促进了靖安县山区的农村电气化建设，对当地工、农业的发展和方便群众生活做出了一定的贡献。该电站的使用年限已超过了设计使用寿命，该电站因为当时建设条件所限，渠道和电站工程建设标准偏低，渠道渗漏导致基础破损严重，渠道的底板下和边墙处大小孔洞密布，电站大修成本高于新建成本。近几年来因漏水严重，当地农田的灌溉用水保证率不高，当地政府和村民也要求业主尽早改造；为了保证灌溉用水
2、，严重影响了发电用水，电站业主已亏损严重，被迫决定在原址进行技改和扩建。我设计院受业主委托，自 2011 年 9 月开始对该工程进行测量、地勘、设计等一系列工作，并于 2012 年 1 月编制完成了靖安县河背（灌溉）水电站技改扩建可行性研究报告 ，现一并上报，请予审批。1.2 建 设 条 件 与 依 据1.2.1 自 然 概 况河 背 (灌 溉 )水 电 站 拦 河 坝 位 于 修 河 流 域 潦 河 北 潦 北 支 石 境 支 流 上 。 潦河流域，由南潦河、北潦南支和北潦北支三条河汇成。北潦北支发源于靖安西南角九岭山，北潦北支集水面积 695km2 。该支流上游两岸高山环绕，河道几度遇迥急
3、转，河道陡峻。1978 年建成罗- 2 -湾水电站，将北潦北河上游集水面积 162km2筑坝拦截开挖隧洞 3582 米，穿越南北河分水岭引水至南河发电，以增强计划兴建的高湖水库的调节能力。河背电站坝址位于罗湾水库的石境支流上 ，坝址上游建有双溪洞日调节水库。本流域属亚热带季风湿润气候区，气候温和，四季分明。夏季盛行偏南风，湿而暖，冬季盛行偏北风，干而冷。气温平均 17.20C，变幅为16.5017.9 0C。多年平均相对湿度为 79%，绝对湿度 17.1 毫巴。无霜期平均 259 天，最短 230 天，最长 296 天，风向最多为东北风，风力平均二级。年平均蒸发量 1581.8 毫米。流域多年
4、平均降水量 1722 毫米。降水年际变化较大，实测最大降水 2956.6 毫米，最小降水 915.1 毫米。降水年内分布不均匀，一般46 三个月受海洋季风影响，多锋面气旋雨，降水量占全年的51%；78 台风雨居多，秋冬受高压控制，雨量稀少。本流域降水集中，暴雨历时以一天最多，长者达三天。本流域是我国著名的暴雨中心之一。仅七十年代就发生了“736” 、 “758”、 “776”三次特大暴雨。1.2.2 地 质 概 况区 域 内 为 构 造 侵 蚀 中 低 山 地 形 ， 地 势 东 南 高 ， 西 北 低 ， 地 貌 多 为 崇 山峻 岭 ， 山 体 雄 厚 ， 流 域 分 水 岭 高 程 约
5、在 2007 00m,山 体 形 态 以 条 带 壮 为 主 ，山 脉 走 向 大 致 为 东 东 向 。 河 流 以 垂 直 侵 蚀 为 主 ， 河 谷 形 壮 以 峡 谷 为 主 。 山间 盆 地 及 台 地 漫 滩 不 发 育 ， 河 流 走 向 大 致 由 南 东 向 北 西 流 向 。 河 床 坡 降 起伏 较 大 ， 境 内 山 体 表 面 森 林 茂 密 ， 植 被 良 好 。 坝 址 出 露 地 层 岩 性 简 单 ， 主要 由 前 震 旦 系 双 娇 山 群 变 质 岩 和 雪 峰 期 花 岗 岩 与 第 四 系 覆 盖 层 组 成 。本 区 地 质 构 造 地 处 九 岭
6、山 隆 起 带 与 萍 乐 坳 陷 接 壤 地 带 的 大 地 构 造 单 元 ，年 代 古 老 ， 历 史 悠 久 。 据 2001 年 颁 布 的 中 国 地 震 动 参 数 区 划 图 ， 设 计基 本 地 震 动 峰 值 加 速 度 为 0.05g,本 区 抗 震 设 防 烈 度 为 6 度 ， 区 域 稳 定 性 较- 3 -好 。区 内 水 文 地 质 条 件 较 简 单 ， 地 下 水 类 型 主 要 为 基 岩 裂 隙 和 松 散 地 层 的孔 隙 潜 水 。库 区 位 于 一 侠 窄 带 状 的 山 谷 中 ， 两 岸 山 体 雄 厚 ， 分 水 岭 明 显 ， 未 发 现较
7、 大 规 模 的 断 裂 破 碎 带 通 向 库 外 ， 从 库 区 的 地 形 、 条 件 、 地 层 岩 性 和 地 质构 造 以 及 岩 层 走 向 分 析 ， 不 存 在 水 库 渗 漏 和 库 岸 稳 定 问 题 。坝址及厂房地质条件较好，覆盖厚平均约 3.0m,最厚处约 4.5 米。有利于机坑开挖。石料场分布在渠道沿线下游山坡一带，平均运距约 0.5km,岩石储量丰富。砂料可在厂房附近河滩一带就近开采，储量可满足设计要求，运距 0.20.5km 之间。1.3 工程任务和规模.河背(灌溉)电站为一低水头的综合利用水利工程，开发宗旨为发电和灌溉。河背(灌溉)电站规模为小（二）型，装机为
8、 375kw,多年平均发电量为 120 万 kw.h,工程总投资 268 万元。单位千瓦投资 7147 元/kw，单位电能投资 2.23 元/kw.h。由于本电站容量较小，输电线路较短，其电能拟采用 10kv 线路 T 接到靖安供电电网。1.4 工程布置及主要建筑物河背电站工程为 v 等工程。挡水建筑物和发电厂房均属 5 级建筑物。枢纽主要建筑物有拦河坝、冲沙闸、进水口、引水渠道、发电厂房、尾水渠、升压站等。拦河坝、冲砂闸为挡水建筑物，布置在一条轴线上，全长为 68m。挡- 4 -水坝最大坝高为 2.5m（大坝平均高度为 1.5 米） 。冲砂闸布置在大坝的右侧 ， 净 宽 0.6m， 采 用
9、（ 高 x 宽 ） 0.6x0.6m， 平板闸门控制，底流消能。15 水力机械电气及金属结构河背电站为一径流的小型水电站，经方案比较，并征得业主同意，电能拟定新建一回 10kv 线路直接 T 接到靖安县电力系统并网运行，电站采用 2 台主变压器型号分别为 S9-320KVA/10.5/0.4、S 9-160KVA/10.5/0.4。发电机机端电压为 0.4kv，母线侧与升压侧均采用单母线接线方式。电站装机方案为 250kw+125kw。1#机组水轮机型号为 HLA551-WJ-60，配合 SFW250-10/850 型发电机，2#机组水轮机型号为 HLA551-WJ-50，配合 SFW125-
10、6/590 型发电机。河背(灌溉)水电站金属结构包括冲砂孔工作闸门一扇、拦污栅各 3扇。16 消防及采暖通风本工程分二个消防区：厂房消防区、升压站消防区，消防用水源及电源均采用双回路保障。厂房装饰材料和门窗均采用符合国家标准的防火材料。厂房采用自然通风。17 工程管理按照水利水电管理单位编制定员试行标准有关规定，并遵照业主建议，河背水电站管理机构为靖安县河背水电站，电站编制定员为 6人。主要管理设施有：永久性房屋建筑物 30m2，有线电话机一部。 - 5 -18 施工组织设计河背电站距靖安县城 76km。施工场地较为开阔，现有公路通大坝和厂房。根据施工组织设计规范、结合本工程特点，导流标准采用
11、 3 年一遇 ，导 流 时 段 为 9 月 至 次 年 3 月 ， 相 应 导 流 流 量 为 3m3/s， 施 工 导 流 方式采用分期围堰，束窄河床和冲砂闸导流的导流方式，第一期导流利用左岸束窄河床导流进行右岸发电厂房和冲砂闸施工，第二期导流利用冲砂闸导流进行左岸大坝土建施工。主体工程控制进度为 6 个月。1.9 水库淹没处理及工程永久占地根据水利水电工程水库淹没处理设计规范标准，河背水电站淹没补偿洪水标准为：荒山、丘林、正常高水位，农田，P=20%；公路，P=10%。河背水电站在淹没补偿洪水标准下无淹没。工 程 永 久 占 地 3 亩 ， 其 中 枢 纽 区 工 程 占 地 （ 坝 区
12、、 厂 区 、 进 厂 公 路）2.5 亩，生活区 0.5 亩。1.10 环境保护河背水电站对环境的影响主要是淹没耕地、荒山、丘林、施工期三废排放以及进场公路基础开挖。本电站工程规模小，对环境影响很小，其主要影响范围为坝址至厂房和尾水河段区域，采取的环境保护措施为：1)加强施工区生活污水管理，控制有害物质排放量，以免对下游产生影响。2)对工地进行清理平整，加强美化绿化工作。本工程环境保护投资费用为 1 万元。 - 6 -1.11 工程投资估算及经济评价本工程可行性研究设计概算参照水利水电工程初步设计概算编制办法等有关文件，按江西省水利水电基本建设工程设计概（估）算费用构成及计算标准（试行）类工
13、程进行编制和计算。河背电站和输电线路总投资 268 万元。工程按 6 个月施工，投资按 6 个月投入。资金来源均为股金筹集和民间借款。本工程经济评价以 SL16-95水电建筑项目经济评价规程为依据，并参照 SL72-94水利建设项目经济评价规范中的有关规定进行，本工程施工期为 6 个月，生产期按规定采用 20 年，则经济价计算期为 21 年。国民经济评价采用影子价格进行。财务评价按财务内部收益率、投资回收期、财务净现值等指标进行考核。从国民经济评价指标来看，河背水电站经济内部收益率为 12.3，大于社会折现率 12，经济净现值 37.5 万元大于零。经济净现率12.63，效益较好，敏感性分析，
14、国民经济指标满足规程要求，工程具一定的抗风险性，项目经济可行。从财务评价指标来看，本电站上网电价为 0.29 元/kw.h，其财务内部收益率为 13.39，大于基准收益率 10，财务净现值 38.45 万元，投资回收期 9.2 年，财务评价指标良好。2. 水文2.1 流域概况潦河流域位于江西省西北部，地理位置在东经 114040-115040，北纬 28030 29010之间，它是修河水系的一条主要支流，发源于九岭山脉东麓。潦河本身又分南、北两条支流，而北潦河又分北潦南支和北潦- 7 -北支。河背水电站坝址位于罗湾水库石境支流罗湾乡石境村部上游 1400m处近，控制集水面积 58km2，坝址以
15、上主河道长 16km，河道平均坡降15.61%。流域上游山峦起伏，标高在 5001600m 之间，河道蜿蜒曲折，水流湍急，沿河两岸森林茂密，盛产松、杉木、毛竹，森林覆盖率达70以上，水土保持良好。河背电站坝址上游建有双溪洞日调节水库，并已建成了座小型水电站。2.2 气象河背水库流域属亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛。根据靖安县雨量站资料统计，流域内多年平均降雨量为 1729.7mm，降雨年际变化较大，年最大降雨量为 2495.4mm（1975 年） ，年最小降雨量占全年的45.0%。1012 月仅占全年的 9.71%.多年平均气温为 17,最高气温39.9(1966 年 8 月 11 日)
16、,最低气温为-11.0(1991 年 12 月 29 日)。最大一日降压量为 352.8mm(1975 年)。最大三日降雨量为 468.7mm。流域内暴雨特性是属亚热带气候区，其特点是月季风性不断从南海和孟加拉湾带来暖湿气流，水汽充沛，同时北方冷空气南下与暖湿气流交缓，锋面活动频繁，加以地形影响，从而形成暴雨和大暴雨。暴雨多发生在每年的第二季度，尤以月份最多。少数年份月或月也出现大暴雨。台风雨对本流域的影响较小。2.3 水文基本资料河背电站坝址以上流域内没有水文测站。本电站大坝下游约 1.5 公里处有罗湾水库石境水文观测站，但只观测水位和降雨，流量观测资料年限只有几年，远远不能满足水能和洪水计
17、算要求。大坝下游约 4.5 公里有罗湾水库测站，本电站水文资料参证站采用罗湾水库测站。罗湾水库控制集水面积 162.0km2电站，自 1978 年月竣工发电以来，- 8 -罗湾水库有完整的日库水位及发电引用流量的记录以及雨量资料。根据水库水位、库容关系曲线，按水量平衡原理（考虑水库蒸发、渗漏损失影响） ，推求出该水库 1979 年至 2011 年共 32 年的实测径流系列。而早在罗湾水电站兴建设计中，省水利规划设计院对罗湾坝址的迳流系列作了充分的论证，求得了罗湾坝址 1952 年至 1978 年的迳流系列，加上水库 1979 年至 2011 年实测的迳流系列，这样就得到了罗湾水库 1952 年
18、至2011 年共 60 年的完整迳流系列资料。2.4 径流河背水库的迳流资料，是根据罗湾水库 1952 年至 2011 年共 60 年的迳流系列用面积比的一次方换算到坝址，从而求得河背(灌溉)水电站坝址 1952 年至 2011 年共 60 年的迳流系列资料，经频率计算，得到坝址多年平均流量 1.85m3/s,频率 20%的丰水年、50%的平水年、80%的枯水年年平均流量分别为 2.2 m3/s、1.85m 3/s、1.5 m 3/s。枯水年的枯水期（10-2月）平均流量为 0.35 m3/s2.5 洪水罗湾水库的各频率设计洪水是江西省水利规划勘测设计院设计计算的，后又经多次复核审查过，其成果
19、可直接采用。河背水电站坝址设计洪水可直接采用罗湾水库相应频率的洪水洪峰流量用面积比的 0.7 次方换算到河背坝址相应频率洪水洪峰流量。2.5.5 施工洪水本工程施工期安排在一个估水期内完成，不必计算施工洪水。2.6 坝址下游、厂房尾水渠水位流量关系曲线坝址下游、厂房处均无实测洪水资料，只能采用水力学方法计算坝- 9 -址下游、厂房尾水渠的水位流量关系曲线。3. 工程地质31 区域地质区域位于九岭山脉的东南麓，北潦北支上游，山脉总体走向为南西北东，局部为南南东北北西走向南，河流总体走向为南西北东，区域内河流蜿蜒曲折。区内地形主要为中低山、崇山峻岭，植被茂盛。山区中冲沟发育，河谷狭窄，阶地及漫滩不
20、发育，坡陡流急，纵坡大于是 10%0，河谷成“V”型，坝址地形相对高差为 400700m，为中等切割中低山区，坝址处河流由南往北流。根据 2001 年中国地震烈度动参数区划图，本区地震烈度为 VI 度区，地震基本加速度值取 0.05g.测区内地下水类型主要为松散层孔隙潜水及基岩裂隙水。孔隙潜水主要分布于第四系松散堆积物中，分布范围较小，含水层逶水性不一，一般残坡积层逶水性较小，而卵石及砂层逶水性较大，主要由大气降水及基岩裂隙水补给，并排泄于河流及沟谷中，地下水位随季节变化较明显。基岩裂隙水，广泛布于板溪群变质砂岩及花岗岩风化裂隙中，岩石的透水性受构造、风化程度及节理裂隙发育程度控制，一般强、弱
21、风化带中透水性较大，而微风化及新鲜岩体中透水性较小，一般为不透水层。裂隙潜水主要受大气降水补给，并排泄于松散岩层或沟谷中，多以下降泉水形式排泄，地下水位较稳定。3.2 库区工程地质条件河背水电站为径流水电站，库区很小，对工程地质要求低。水库流域内植被茂盛，水土保持良好，河流中除山洪爆发时，有一- 10 -定固体迳流外，在正常情况下，水质清澈，挟砂甚少，且上游有开源电站拦截泥砂，因此水库淤积影响不大。3.3 工程地质条件河背水电站因大坝为低坝，对工程地质要求不高。3. 天然建筑材料坝址、厂址附近天然建筑材料砂石料较丰富，土料及砂料也较多，质量和数量可满足电站施工需要，交通方便。4. 工程任务和规模4.1 电站现状及技改扩建的必要性4.1.1 电站现状河背水电站是靖安县于六十年代末期修建的第一批农村微型水电站，对靖安县石境村的农村电化气曾作出了一定贡献。电站现有的建筑物有：1）现有建筑物：拦河坝长约 50 米，高约 1.5 米；引水渠长约 1500 米，设计最大引水流量约 0.6m3/s；前池 1 座，容量约 30 立方米；发电厂房幢，建筑面积约 400 平方米；尾水渠 100 米，厕所 1 座，层住房 1 幢。2）现有机电设备：水轮发电机 1 台，卧式机组，闸阀 1 台，装机容量为40KW，控制屏 3 块， 50KVA 主变 1 台，高压设备 1 套。
