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摘要：水利水電工程设计的工程选址、工程总体布置及主要建筑物在编写过程中应认真进行调查、勘察、试验、研究，取得可靠的基本资料。设计应安全可靠，技术先进，密切结合实际，节约投资，注重经济效益；还应有分析，论证，有必要的方案，并有明确的结论和建议。通过古兴水电站的可行性研究报告中的工程选址、工程体总布置及主要建筑物的编写，更客观更全面的把每一项的主要内容及深度要求表现出来。
关键词：水利水电工程；水电站；选址；总体布置；主要建筑物
Abstract: water conservancy and hydropower engineering design of the project location, engineering overall arrangement and the main buildings in the writing process should be seriously in investigation, exploration, test, study, obtain reliable basic material. Design should be safe, reliable, and advanced technology, combined with the actual, saving investment, pay attention to the economic benefit; Also should have the analysis, argumentation, have the necessary project, and have a clear conclusion and suggestion. Through the GuXing hydropower station, the feasibility study report of the construction of the location, the engineering TiZong arrangement and the writing of the main building, the more objective and comprehensive to each and every one of the main content and the depth requirements expression comes out.
Keywords: water conservancy and hydropower projects; Hydropower station; Location; The overall layout; The main building
中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：
前 言
在水利水电工程项目的设计过程，尤其在可行性研究报告及初步设计报告的编写中，将根据江河流域（河段）规划，区域综合规划或水利水电专业规划的要求，对工程项目的建设条件进行调查和必要的勘测，在可靠资料的基础上，在可行性研究报告和初步设计报告的主要内容和深度要求中进行工程选址、工程总布置及主要建筑物的确立及编写尤其重要，以下谈谈古兴水电站应如何工程选址、工程总体布置及主要建筑物。
1 工程等别和标准
1.1 工程等别及建筑级别
古兴水电站以发电为主，总装机容量为5000kW，校核洪水位时的总库容为588.12万m3。按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，工程属Ⅳ等工程，小（Ⅰ）型规模。电站的永久建筑物（拦河坝、泄水建筑物、厂房）均按4级建筑物设计，导流围堰等临时工程按5级建筑物设计。
1.2 洪水标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定，电站建筑物的洪水标准如表1所示。
表1 洪水标准
建筑物 设计洪水重现期（年） 校核洪水重现期（年）
拦河坝、泄水建筑物、厂房 30 200
1.3 设计基本资料
水文气象
古水河流域自上游至下游主要气象参数为：多年平均气温20.8℃~20.7℃,最高气温39.1℃~39.4℃,最低气温-3.9℃-4.2℃.多年平均相对温度81%，多年平均风速0.9～1.1m/s，最大风速13～5.3m/s。
2 工程选址
古兴水电站坝址的选择受下游蒙坑电站正常水位的制约，没有较多坝址作比较，考虑到上游已建成的大良水电站坝址、梯级电站的水位衔接等,选择上坝址和下坝址两个方案比较。上坝址位于下距旧电站100m上游，下坝址位于上坝址下游50m。
2.1 上坝址方案
2.2.1 地形、地质条件
坝址河床呈不对称的“U”型。河流呈“S”形急转弯后再折向SW，河道弯曲。坝轴线走向取205°。河床砂砾石层厚约4m，左岸为土质岸坡，右岸为浅部发育强风化岩。
2.1.2 工程型式、布置
上坝址方案拟于竹黎村正对面河段修筑拦河坝，并在河床上处布置厂房及附属建筑物，属河床式开发方案。厂房布置在河流左岸，拦河坝布置在右岸。
2.2 下坝址方案
2.2.1 地形、地质条件
下坝址位于上坝址下游约50m处。下坝址河床呈不对称的“U”型，左岸坡角45°~55°，右岸坡角约5°~25°。坝轴线方向为285°，河床宽约75m。枯水位67m时，水面宽约40m，水深1~3.5m。
2.2.2 工程型式、布置
工程在河左岸筑坝挡水，河床的右岸布置厂房和附属建筑物，属河床式开发方案。
2.3 坝址比较和方案选择
上坝址河床相对宽阔，有利于布置厂房等建筑物，上部松散覆盖层厚度不大，河床基岩埋深较浅，基岩面较平坦且较容易开挖。下坝址右岸河岸边裸露强~弱风化基岩， 开挖量大，工程投资大，而且厂房布置接近原来的公路，升压站的布置比较困难。
综上所述，上坝址优于下坝址。建议选择上坝址。
3 坝型选择
坝址处河面较窄，正常蓄水位50.1m时，宽度为60~65m，而洪峰流量相对较大，设计洪水洪峰流量2473m3/s。校核洪水洪峰流量3495m3/s，洪水宜从河床渲泄，因此，挡水、泄水建筑物采用重力式。坝体采用混凝土型式。
4 枢纽布置选择
本电站水头较低，选定坝址处没有引水或其他布置的地形条件，所以厂房采用河床式布置。枢纽为河床式电站，由拦河坝、厂房、升压站等建筑物组成。
4.1.1 拦河坝
拦河坝由溢流坝、非溢流坝组成。河床绝大部分被溢流坝及河床式厂房占用。
（1）、溢流坝
1）溢流坝布置
溢流坝全长50m，设5扇弧形钢闸门，闸门的尺寸为：10×8m(宽×高)，堰体为WES标准剖面的实用堰，堰顶高程为42.50m，堰高8.5m，上游堰面曲线采用椭园方程：
2）泄流能力
闸门全开后，冲沙孔拉开泄洪，冲沙孔的泄洪能力用闸孔出流公式计算，根据上述计算表和冲沙孔泄洪计算成果点绘出古兴电站坝上Z~Q关系曲线图。
本水电站为径流式水电站，根据电站的坝上Z~Q关系曲线图查得，设计洪水位为52.30m，校核洪水位为54.80m。
4.1.1.1坝顶高程
壩顶高程的确定，是在各种运行情况水库静水位加对应风浪高程和安全超高中选取最大值。
坝顶至水库静水位的高度的计算公式为：
Δh=2hL+ho+hc
表2 坝顶高程计算成果单位：m
上述成果表明，坝顶高程由校核洪水位控制，定为56.30m，最大坝高22.70m，坝顶长度 62.00m。
4.1.1.2 消能设计
根据下游水位较高的情况，采用底流式消能。根据计算，消力池的长度为30m，护坦的长度为10m，堆石防冲段长20m。岸坡采用护坡处理，其护砌长度29m，护坡顶高程为10年一遇洪水位。
4.1.2 厂房及变电站
4.1.2.1 厂房布置概述
厂房布置在河床右侧，装机2台，总装机容量5000kW，为河床式厂房，其主要尺寸（长×宽×高）为23.7m×19.5m×16.5 m，其安装高程41.20m，水轮机层高程 44.225m，发电机高程48.7m，尾水管底高程34.91m，屋顶面高程65.20m，设50t/10t桥式吊车1台，厂房进口设防洪门。
进水口设拦污栅及检修门各1道，门机启闭。各设快速主闸门1道，固定式启门机启闭。
稳定计算
上游底板高程37.14m，下游底板高程33.41m。假定滑动面为厂房基底面。根据地质报告，取f=0.45。
计算公式：k=
抗滑抗倾的稳定计算成果如表3。
厂房地基面上的垂直正应力（计入扬压力）控制（按材料力学公式）。
σMax≤2500kN/m2σMin>0
表3 厂房整体抗滑稳定性计算成果表
4.1.2.2 升压站
升压站布置在室外，高程53.00 m，面积为25m×18m，安装1台主变压器，主变容量为6300kVA，35kV出线1回。
结语：
水利水电工程的可行性研究和初步设计的工程选址、工程总体布置及主要建筑物是编写过程中主要体现建筑物和工程布置的一项主要的、不可缺少的重要内容，应认真进行调查、勘察、试验、研究，取得可靠的基本资料。设计应安全可靠，技术先进，密切结合实际，节约投资，注重经济效益；还应有分析，论证，有必要的方案，并有明确的结论和建议。
参考文献：[1]水利水电工程可行性研究报告编制规程。中华人民共和国电力工业部发布，1993-0901实施
[2] 《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定
[3] 《水工建筑物抗震设计规范》SDJ10-78（试行）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：水利水电工程；水电站；选址；总体布置；主要建筑物
Abstract: water conservancy and hydropower engineering design of the project location, engineering overall arrangement and the main buildings in the writing process should be seriously in investigation, exploration, test, study, obtain reliable basic material. Design should be safe, reliable, and advanced technology, combined with the actual, saving investment, pay attention to the economic benefit; Also should have the analysis, argumentation, have the necessary project, and have a clear conclusion and suggestion. Through the GuXing hydropower station, the feasibility study report of the construction of the location, the engineering TiZong arrangement and the writing of the main building, the more objective and comprehensive to each and every one of the main content and the depth requirements expression comes out.
Keywords: water conservancy and hydropower projects; Hydropower station; Location; The overall layout; The main building
中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：
前 言
在水利水电工程项目的设计过程，尤其在可行性研究报告及初步设计报告的编写中，将根据江河流域（河段）规划，区域综合规划或水利水电专业规划的要求，对工程项目的建设条件进行调查和必要的勘测，在可靠资料的基础上，在可行性研究报告和初步设计报告的主要内容和深度要求中进行工程选址、工程总布置及主要建筑物的确立及编写尤其重要，以下谈谈古兴水电站应如何工程选址、工程总体布置及主要建筑物。
1 工程等别和标准
1.1 工程等别及建筑级别
古兴水电站以发电为主，总装机容量为5000kW，校核洪水位时的总库容为588.12万m3。按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，工程属Ⅳ等工程，小（Ⅰ）型规模。电站的永久建筑物（拦河坝、泄水建筑物、厂房）均按4级建筑物设计，导流围堰等临时工程按5级建筑物设计。
1.2 洪水标准
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》规定，电站建筑物的洪水标准如表1所示。
表1 洪水标准
建筑物 设计洪水重现期（年） 校核洪水重现期（年）
拦河坝、泄水建筑物、厂房 30 200
1.3 设计基本资料
水文气象
古水河流域自上游至下游主要气象参数为：多年平均气温20.8℃~20.7℃,最高气温39.1℃~39.4℃,最低气温-3.9℃-4.2℃.多年平均相对温度81%，多年平均风速0.9～1.1m/s，最大风速13～5.3m/s。
2 工程选址
古兴水电站坝址的选择受下游蒙坑电站正常水位的制约，没有较多坝址作比较，考虑到上游已建成的大良水电站坝址、梯级电站的水位衔接等,选择上坝址和下坝址两个方案比较。上坝址位于下距旧电站100m上游，下坝址位于上坝址下游50m。
2.1 上坝址方案
2.2.1 地形、地质条件
坝址河床呈不对称的“U”型。河流呈“S”形急转弯后再折向SW，河道弯曲。坝轴线走向取205°。河床砂砾石层厚约4m，左岸为土质岸坡，右岸为浅部发育强风化岩。
2.1.2 工程型式、布置
上坝址方案拟于竹黎村正对面河段修筑拦河坝，并在河床上处布置厂房及附属建筑物，属河床式开发方案。厂房布置在河流左岸，拦河坝布置在右岸。
2.2 下坝址方案
2.2.1 地形、地质条件
下坝址位于上坝址下游约50m处。下坝址河床呈不对称的“U”型，左岸坡角45°~55°，右岸坡角约5°~25°。坝轴线方向为285°，河床宽约75m。枯水位67m时，水面宽约40m，水深1~3.5m。
2.2.2 工程型式、布置
工程在河左岸筑坝挡水，河床的右岸布置厂房和附属建筑物，属河床式开发方案。
2.3 坝址比较和方案选择
上坝址河床相对宽阔，有利于布置厂房等建筑物，上部松散覆盖层厚度不大，河床基岩埋深较浅，基岩面较平坦且较容易开挖。下坝址右岸河岸边裸露强~弱风化基岩， 开挖量大，工程投资大，而且厂房布置接近原来的公路，升压站的布置比较困难。
综上所述，上坝址优于下坝址。建议选择上坝址。
3 坝型选择
坝址处河面较窄，正常蓄水位50.1m时，宽度为60~65m，而洪峰流量相对较大，设计洪水洪峰流量2473m3/s。校核洪水洪峰流量3495m3/s，洪水宜从河床渲泄，因此，挡水、泄水建筑物采用重力式。坝体采用混凝土型式。
4 枢纽布置选择
本电站水头较低，选定坝址处没有引水或其他布置的地形条件，所以厂房采用河床式布置。枢纽为河床式电站，由拦河坝、厂房、升压站等建筑物组成。
4.1.1 拦河坝
拦河坝由溢流坝、非溢流坝组成。河床绝大部分被溢流坝及河床式厂房占用。
（1）、溢流坝
1）溢流坝布置
溢流坝全长50m，设5扇弧形钢闸门，闸门的尺寸为：10×8m(宽×高)，堰体为WES标准剖面的实用堰，堰顶高程为42.50m，堰高8.5m，上游堰面曲线采用椭园方程：
2）泄流能力
闸门全开后，冲沙孔拉开泄洪，冲沙孔的泄洪能力用闸孔出流公式计算，根据上述计算表和冲沙孔泄洪计算成果点绘出古兴电站坝上Z~Q关系曲线图。
本水电站为径流式水电站，根据电站的坝上Z~Q关系曲线图查得，设计洪水位为52.30m，校核洪水位为54.80m。
4.1.1.1坝顶高程
壩顶高程的确定，是在各种运行情况水库静水位加对应风浪高程和安全超高中选取最大值。
坝顶至水库静水位的高度的计算公式为：
Δh=2hL+ho+hc
表2 坝顶高程计算成果单位：m
上述成果表明，坝顶高程由校核洪水位控制，定为56.30m，最大坝高22.70m，坝顶长度 62.00m。
4.1.1.2 消能设计
根据下游水位较高的情况，采用底流式消能。根据计算，消力池的长度为30m，护坦的长度为10m，堆石防冲段长20m。岸坡采用护坡处理，其护砌长度29m，护坡顶高程为10年一遇洪水位。
4.1.2 厂房及变电站
4.1.2.1 厂房布置概述
厂房布置在河床右侧，装机2台，总装机容量5000kW，为河床式厂房，其主要尺寸（长×宽×高）为23.7m×19.5m×16.5 m，其安装高程41.20m，水轮机层高程 44.225m，发电机高程48.7m，尾水管底高程34.91m，屋顶面高程65.20m，设50t/10t桥式吊车1台，厂房进口设防洪门。
进水口设拦污栅及检修门各1道，门机启闭。各设快速主闸门1道，固定式启门机启闭。
稳定计算
上游底板高程37.14m，下游底板高程33.41m。假定滑动面为厂房基底面。根据地质报告，取f=0.45。
计算公式：k=
抗滑抗倾的稳定计算成果如表3。
厂房地基面上的垂直正应力（计入扬压力）控制（按材料力学公式）。
σMax≤2500kN/m2σMin>0
表3 厂房整体抗滑稳定性计算成果表
4.1.2.2 升压站
升压站布置在室外，高程53.00 m，面积为25m×18m，安装1台主变压器，主变容量为6300kVA，35kV出线1回。
结语：
水利水电工程的可行性研究和初步设计的工程选址、工程总体布置及主要建筑物是编写过程中主要体现建筑物和工程布置的一项主要的、不可缺少的重要内容，应认真进行调查、勘察、试验、研究，取得可靠的基本资料。设计应安全可靠，技术先进，密切结合实际，节约投资，注重经济效益；还应有分析，论证，有必要的方案，并有明确的结论和建议。
参考文献：[1]水利水电工程可行性研究报告编制规程。中华人民共和国电力工业部发布，1993-0901实施
[2] 《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定
[3] 《水工建筑物抗震设计规范》SDJ10-78（试行）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。