1． 综 合 说 明

批 准：郑 洪

核 定：喻 伟 明

审 查：廖 光 明

校 核：朱 敏

编 写：彭 映 凡

1. 综合说明

1.1 概 述

史家洲(凤凰坝)水电站位于桃江县境内资水干流的下游，是资水干流柘溪下游规划中的第七级。资水发源于城步苗族自治县，向东北流经武冈、隆回至邵阳双江口与南源夫夷水汇合后始称资水，经邵阳、冷水江、新化、安化、桃江、益阳等县市于甘溪口注入洞庭湖。

1998年水利部批准的《资水流域规划报告》中柘溪下游的梯级布置为：东坪（94m）+敷溪口（87m）+金塘冲（61.7m）+马迹塘（55.7m）+白竹洲（48.7m）+修山（42.5m）+史家洲（34m）；2005年湖南省人民政府批准的《湖南省资水干流柘溪—史家洲河段规划复核报告》梯级布置为：东坪（96.5m）+珠溪口（87m）+金塘冲（78m）+马迹塘（55.7m）+白竹洲（48.7m）+修山（43m）+史家洲（34.5m）。史家洲(凤凰坝)电站坝址以上控制流域面积27721km2，占资水流域总面积的98.9%,是以发电为主兼有航运、旅游开发及交通等综合效益的工程。电站上距桃江县城10km，距益阳市14km,正常蓄水位34.5m，装机45MW，属低水头河床式电站。该梯级为2005年湖南省人民政府批准的《湖南省资水干流柘溪—史家洲河段规划复核报告》的近期开发工程之一，地理位置优越，具有较好的开发价值。

2005年5月，受湖南省益阳市禹湘益电力发展有限责任公司委托，编制可行性研究报告。

1.2 水文气象

1.2.1 流域概况

资水为长江流域洞庭湖水系的四大水系之一，发源于城步苗族自治县的雪峰山东麓，流经洞口、武冈、隆回、邵阳、新邵、冷水江、新化、安化、桃江、赫山、资阳等县市（区）于甘溪口注入洞庭湖。河道全长653km，流域面积28038km2。

史家洲(凤凰坝)水电站处于资水下游，上距修山电站28km，下距益阳市14km，坝址位于益阳市资阳区新桥河镇史家洲(凤凰坝)河段，地理坐标为：东经112°04′00″、北纬28°35′00″。电站坝址以上流域面积为27721km2。流域内地势西南高，一般海拔在1000m左右，个别山峰高达2000m。东北低，一般在100m以下。流域内森林面积较多，植被一般。干流主要修建了柘溪、马迹塘、修山等大中型水库，在建的大中型水电站还有晒谷滩、筱溪、浪石滩、东坪、珠溪口、白竹洲等，对资水下游的洪水、径流有一定的影响。

1.2.2 气象

本流域属于亚热带季风湿润气候区，春湿秋燥，夏热冬冷。五至九月的月平均气温一般在22℃以上，五、六月份为梅雨季节，湿度较大，天气沉闷。七、八月份常在西太平洋副热带高压控制下，各地出现极端最高气温。秋季极地势力增强，天气晴朗少雨。冬季受蒙古高压控制，多出现东北风，有雨雪。

根据益阳气象站资料统计：多年平均降水量1413.7mm；多年平均蒸发量1236.9mm；多年平均气温为16.9℃，极端最高气温43.6℃（1961年），极端最低气温-13.2℃（1972年）；多年平均相对湿度81％；多年平均风速2.5m/s，最大风速19m/s（1983年），风向N

1.2.3 径流

史家洲(凤凰坝)上游有柘溪水库，于1962年建成蓄水，为季调节水库，对下游径流有一定影响。由于柘溪水库扩机500MW方案已上马，将使下游径流产生变化，史家洲(凤凰坝)坝址径流的计算必须考虑到柘溪扩机后对其的影响。考虑系列的一致性，本次计算采用1962～2002年大埠溪、桃江水文站实测径流资料。

大埠溪水文站为柘溪水库出库控制站，故柘溪至史家洲(凤凰坝)区间径流由桃江站实测的日径流过程减去大埠溪站日径流过程经面积比修正求得。

经统计，坝址多年平均流量＝755 m3/s。对计算出的坝址历年年平均流量进行频率分析，用P-Ⅲ型曲线适线，求得各频率设计值，成果见表1.2-1。坝址历年月平均流量及年内分配见表1.2-2。

史家洲（凤凰坝）坝址年平均流量频率计算成果

表1.2-1

史家洲（凤凰坝）坝址径流年内分配表

表1.2-2

由于柘溪扩机500MW方案已上马，将使得下游径流系列产生变化，故本次采用考虑了柘溪扩机影响的坝址径流成果。

1.2.4 设计洪水

由于受柘溪水库的影响，故需对柘溪建库后桃江站的实测洪水系列进行还原，再进行频率计算。本次计算采用水量平衡还原法计算柘溪水库的入库洪水，再将入库洪水过程前移至筱溪处，将入库洪水过程演算至柘溪，即得柘溪坝址洪水过程。将柘溪坝址洪水按柘溪～桃江河段演算公式逐年演算至桃江，加上同时间柘溪～桃江区间洪水流量即为桃江天然洪水。从演算求得桃江站天然洪水中对峰、量采用年最大独立取样原则统计，加入历史洪水，采用P-Ⅲ型频率曲线，目估适线，得出桃江站天然设计洪水。考虑史家洲(凤凰坝)坝址集水面积比桃江水文站集水面积大2.2％，为安全起见，由推得的受柘溪水库调节后的桃江站成果加上桃江站天然洪水成果与史家洲(凤凰坝)坝址天然洪水成果的差值，即为受柘溪水库调洪影响的坝址设计洪水。详见表1.2-3。

史家洲(凤凰坝)坝址设计洪水成果（受柘溪水库调节）

表1.2-3 单位：m3/s

综合以上所述，本次设计洪水成果是合理的，可作为工程设计的依据。

1.2.5 泥沙

史家洲(凤凰坝)坝址以上来沙条件与桃江站相似，本次泥沙计算采用桃江站实测泥沙资料。由于受上游柘溪水库建成的影响，桃江站泥沙发生显著变化，考虑资料系列的一致性，本次计算采用桃江站1962～2002年41年实测泥沙资料。坝址多年平均悬移质含沙量为0.073kg/m3，多年平均悬移质输沙率为53.8kg/s，多年平均悬移质输沙量为170万吨。多年平均推移质输沙量为1.50万吨。

1.2.6下游水位流量关系曲线

本次可行性研究设计，我院在坝址河段进行了近期洪水调查，（调查到的大洪水年份有1995、1996、2002年）并对原1995年可研成果进行了复核, 对于益阳水位站水位在36m以下（含36.00）的史家洲(凤凰坝)坝址水位流量关系，本次设计仍采用1995年所作的成果；对于益阳水位站水位36m以上为参数，坝址水位流量关系，由于实测资料有限，经分析本次根据1996年最大洪水相应坝址～益阳河段（分二段）糙率，利用我院1995年实测的资水干流横断面及2005年测的上、下坝址横断面资料，用水面线法推求，并参照益阳水位34～36m相应的坝址Z～Q关系进行修正。经对曲线蔟进行比较分析，其成果较为合理可靠。

1.3 工程地质

1.3.1 区域地质

工程区处于雪峰山余脉之低山丘陵地形向洞庭湖平原过渡的地带。库尾为花岗岩、浅变质岩系遭构造剥蚀形成的丘陵地形，山头标高82～217m；坝址区属于侵蚀堆积形成的平原地形。区内山头标高77～116m。

工程区出露地层有：前震旦系冷家溪群及板溪群，岩性为灰、灰绿色薄至中厚层状泥质板岩、粉砂质板岩、绢云母板岩和中至厚层状变质砂岩；加里东晚期侵入的桃江石英闪长岩体和第四系冲积堆积地层。

本区区域构造隶属于雪峰山弧形构造的北端，处于谢林港断陷盆地的NW侧和黄金洲次级坳陷带中。早期构造为加里东期，受后期新华夏系构造运动的改造，形成了本区复杂的构造体系。区内构造由一系列向南凸出的褶皱和呈NW、NE走向延伸的断裂组成。主要构造形迹有：花果山倒转背斜、黄龙山向斜、花果山压扭性断层、牛潭河—三官桥压扭性断层、舒塘压扭性断层。

挽近期以来本区以缓慢地上升运动为主。根据1/400万《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s。相应的地震基本烈度为Ⅵ度，工程区属相对稳定地块。

1.3.2 水库区工程地质

1）库水局限于Ⅰ级阶地前缘内的河槽中。库盆主要由阻水性良好的岩土构成；两岸地下水位高于水库正常蓄水位，无低于水库正常水位的邻谷和垭口；断层带内地下水向河床排泄。因此不存在库水向外渗漏问题。

2）水库岩质岸坡地段岸坡处于稳定状态。土质岸坡受波浪淘刷，存在塌岸、岸坡再造的工程隐患。除曾家坪等地较严重外，其他地段只是局部发生小体积塌岸，但对工程运行影响不大。水库岸坡处于基本稳定状态。

3）防洪大堤堤身土、堤基土主要为粉质粘土，稍密至中密状，可塑至硬塑，具弱透水性。除曾家坪堤段为险工险堤外，其他地段堤身、堤基土层稳定性良好。水库正常蓄水时，对防洪大堤影响不大。

4）水库正常蓄水后，对两岸造成的淹没损失较小。但桃江县城徐家坪、月形山；新桥河镇及排沙河、赖家洲等地，因地势低洼，水库正常蓄水后，浸没面积达174.1ha，可能浸没达421.7ha。

5）水库岸坡植被发育。区内无重大工矿企业和大体积的松散堆渣，固体径流来源较少，对水库淤积影响甚微。

1.3.3 坝址工程地质条件

1.3.3.1上坝址上坝线工程地质条件

上坝址上坝线位于史家洲洲头上游约300m，河谷宽570.0m，河床标高20.6～28.6m，右河床为主河道。两岸地形不对称。左岸为裸露型基座堆积Ⅲ级阶地遭剥蚀形成的丘岗台地，地面标高39.8～48.3m，高出河水面15.0～20.0m，河岸坡角30°～35°，Ⅰ级、Ⅱ级阶地缺失，右岸岸边筑有防洪大堤，堤顶高程40.8m，堤高4.0～5.0m。堤内Ⅰ级阶地发育完整，阶面宽约400m，阶面平坦，地面标高34.5～36.2m。坝基岩性分布：河床部位砂砾石覆盖厚3.0～11.0m，结构松散，具强透水性。下伏岩层分布特征为：左岸岸坡40.0m高程以下，地表人工堆积杂填土厚1.0～3.0m。下伏Pt2ln3-2灰至灰绿色薄层状条带状粉砂质板岩。（高程40.0m以上为Ⅲ级阶地成分，底部砂砾石厚3.0～4.0m，上部网纹状红土厚4.0～6.0m。）。河床区域下伏Pt2ln3-2灰至灰绿色薄层状条带状粉砂质板岩。右岸Ⅰ级阶地土层结构：表部砂壤土、粉质粘土厚4.0～7.0m，松散，可塑；下部砂砾石厚4.0～5.0m。

上坝址上坝线工程地质评价：坝基岩性分布主要为中硬岩类的条带状粉砂质板岩；共发育七条断层或低电阻异常带；岩石强风化厚度1.0～17.5m，相应高程为27.45～9.18m；岩石透水率小于5Lu的相对不透水带埋深25.0～30.0m。坝基岩体为中硬岩的BⅢ2类工程岩体。坝基工程地质条件相对优良。存在的主要工程地质问题为：① 沿线砂砾石厚度分布不均匀，作为建筑物基础持力层时，因承载强度不同，可能存在不均匀沉陷变形；②钻孔及物探发现有七条低电阻异常带或断层，下阶段应查明其宽度、工程特性，并评价其对工程的影响；③ 河床相对较窄，对建筑物布置有较大的影响。

1.3.3.2 上坝址下坝线工程地质条件

上坝址下坝线距上坝址上坝线90～100m，河谷宽667.0m，左岸边滩宽约60.0 m，地面标高34.5～35.8m，河床标高25.5～31.6m，右河床为主河道。左、右岸防洪堤堤顶高程40.0～41.0 m。左岸堤内为基座堆积Ⅱ级丘岗台地，地面标高40.0～45.3m。右岸堤内为冲积堆积Ⅰ级阶地，阶面宽400m，阶面平坦，地面标高34.5～36.2m。坝基岩性分布：河床砂砾石覆盖厚1.7～12.5m，结构松散，具强透水性。下伏岩层分布特征为：左河床宽约400.0 m区段下伏Pt2ln3-1灰白、灰绿色薄层状砂质条带绢云母泥质板岩偶夹薄层状条带状粉砂质板岩、绢云母板岩。右河至岸边宽约200.0m区域下伏Pt2ln3-2 灰至灰绿色薄层状条带状粉砂质板岩。右岸Ⅰ级阶地土层结构：表部砂壤土、粉质粘土厚4.0～7.0m，松散，可塑；下部砂砾石厚4.0～5.0m。

上坝址下坝线工程地质评价：坝基岩性主要为强度较低的砂质条带泥质板岩；共发育九条断层或低电阻异常带；岩石表部厚3.5～12.0m全风化呈碎石土状，相应高程6.0～18.5m；岩石透水率小于5Lu的相对不透水带埋深17.0～42.0m。坝基岩体为软岩CⅣ类工程岩体。主要工程地质问题有：①沿坝线砂砾石厚度分布不均匀，作为建筑物基础持力层时，因受力不均匀，可能存在不均匀沉陷变形，下阶段应查明砂砾石的密实程度，评价作为基础持力层的适宜性；②沿坝线大面积分布强度较低的岩体，岩体表部全风化呈土状，不宜作为坝基持力层，可能存在不均匀沉陷变形、抗滑失稳变形和渗透变形等问题；③钻孔及物探发现有九条低电阻异常带或断层，下阶段应查明其宽度、工程特性，并评价其对坝基剪切滑移、渗透变形的影响。

1.3.3.3 下坝址工程地质条件

下坝址位于史家洲洲头200m，右河床宽375m，河床标高24.3～28.2m；左汊河宽195m，河床标高26.0～29.3m；河心洲（史家洲）宽115m，地表标高36.0～36.5m。枯水期水深2.0～5.0m。两岸地形基本对称，两岸防洪堤堤顶高程40.0～41.0 m。堤内为冲积堆积Ⅰ级阶地，阶面宽400m，地面标高35.8～36.8m。坝基岩性分布：河床部位砂砾石层厚4.0～9.0m，结构松散，具强透水性。 下伏岩层主要为Pt2ln3-1灰白、灰绿色薄层状砂质条带绢云母泥质板岩夹薄层状条带状粉砂质板岩、绢云母板岩灰白。史家洲(凤凰坝)地层结构为：表部砂壤土、砂质粘土厚5～7m，土层松散，可塑性差；下部砂砾石厚6.2～7.5m。两岸Ⅰ级阶地地层结构为：表部浅黄色砂壤土、粉质粘土厚3～6m，土层松散，可塑；下部砂砾石厚4～5m。

下坝址工程地质评价：坝基岩性主要为强度较低的薄层状泥质板岩夹条带状粉砂质板岩；坝址区发育7条断层，其中F1断层横贯河床，分布整个坝基区域。断层破碎带及影响带最大水平宽度达58m（物探低电阻异常），沿坝线钻孔40m孔深内所取岩芯多为碎石土状。坝基岩石强风化下限埋深34～47m；岩石透水率小于5Lu的相对不透水带埋深大于34.0m。坝基岩体为中硬岩类的CⅣ类工程岩体。主要工程地质问题：①沿坝线砂砾石厚度分布不均匀，作为建筑物基础持力层时，因受力不均匀，可能存在不均匀沉陷变形；②整个坝基处于断层部位，岩体破碎，承载强度极低，存在坝基剪切、不均匀沉陷和渗透等变形，其力学特性难以满足大坝对基础的要求，基础开挖、不良地质问题处理工程量大，地质结论，该区不适宜建坝。

1.3.4 天然建筑材料

工程区砂砾石料、粘土料储量丰富，各项性能指标基本达到相应的质量要求。但砂砾石分布多在水下，开采不太方便。块石料产地分布较远，工程用料宜采用购买方式。

1.4 工程任务和规模

1.4.1 工程建设的必要性和工程任务

1.4.1.1 有利于缓解益阳市电力电量的供需矛盾

益阳市是湘北的经济中心，近十年来，该市城市建设及工农业生产发展迅速，工业产值平均每年以12%速度递增，农业产值以7.5%的速度增长。2004年全市工农业总产值达183.56亿元。根据益阳市“十五计划及远景发展规划”，到2015年将把益阳市建设成以“工业为主体，商业和农业为两冀”的经济格局，科技发展，经济繁荣，社会和谐文明，功能齐全的中等城市。

与上述目标相适应，赫山区、资阳区、桃江县及沅江南部部分地区（下简称两县（市）两区）国民经济指标预计到2015年工农业总产值将达234.58亿元，到2020年，工农业总产值达360亿元。

但益阳市能源紧缺，电力不足是抑制其规划目标实现的关键因素。据调查统计，2003年两县（市）两区现有水电总装机87.0MW(不包括柘溪电站) ，年发电能3.93亿kW·h，其中马迹塘电站装机55.5MW，年电能2.68亿kW·h左右，小水电31.5MW，年电量1.26亿kW·h，火电12MW（系自备电厂）。除益阳火电厂及柘溪电厂供电外尚缺电力135MW，占实际负荷的26%，缺电量4.5亿kW·h，占实际用电量的22%。

根据预测，到2015年，两县（市）两区最大负荷将达962MW，年电量40.4亿kW·h左右。分析以往供电情况，预测到2015年省网可能供给两县（市）两区的电力约772MW，年电量37.28亿kW·h，缺电力190MW，缺电量3.12亿kW·h，电力电量供需矛盾仍将十分突出。

史家洲（凤凰坝）水电站是益阳市内可供开发的电源点之一，具有经济指标较好，距负荷中心近等优点，宜尽早兴建。

1.4.1.2 有利于资江航运的发展

目前，马迹塘电站至资水出口—甘溪港河段，航道长96.5km，其中马迹塘至桃江河段枯水期水深0.8～1.2m,主河床水面宽15～30m,常年能通航20～50T的船只；桃江以下河段枯水期水深1.2～2.0m,水面宽25～40m,可通50～300Ｔ船只。

航运有其本身运行成本低的优点，随着资水各梯级的开发，航道的疏竣，实现水陆分流，可以减少长石铁路客运的压力和319国道的车流量，形成水陆运输网，以促进整个湘北地区经济的发展。预测到2020年，史家洲（凤凰坝）坝址货运量将达506万t。根据湖南省航道规划成果，史家洲（凤凰坝）至桃江河段为Ⅴ级航道，修建史家洲（凤凰坝）水电站后，可渠化史家洲(凤凰坝)～修山段航道，常年可通300t船舶。

1.4.1.3 有利于旅游综合开发

新桥河镇具有一定的旅游资源。河中有较大面积的洲滩，水天一色，是人们休闲和体验乡村生活的极好场所，史家洲（凤凰坝）水库建成后，形成“人造平湖”，为新桥河镇开创水上游乐场所提供了便利条件。

1.4.1.4 有利于改善地方交通，活跃地方经济

新桥河镇位于资水右岸，是资阳区的一个经济较为发达的集镇；左岸为桃江县的桃花江镇益民村，随着经济的发展，来往车辆的增多，交通更趋紧张，因此急需在新桥河镇资水上“一桥架南北”，左右两岸联成一体。史家洲（凤凰坝）水电工程坝桥结合，大坝上行人通车，为来往车辆提供了方便，并将为活跃地方经济发挥积极作用。

1.4.1.5 工程任务

根据资水流域规划所确定的“综合开发和合理利用水资源”的开发原则，结合史家洲（凤凰坝）水利水电枢纽工程的实际情况，确定本工程以发电、航运、交通、旅游以及水产养殖为其开发目标，发电为主要开发目标。

兴建史家洲（凤凰坝）水电工程，水库正常蓄水位34.5m，装机容量45MW，年发电量1.884亿kW·h，保证出力10.22MW，将会缓解两县（市）两区供电紧张局面，促进工农业生产发展；工程兴建后，可改善上游航道23.7km，提高通航能力；枢纽工程桥坝结合，给来往车辆提供方便；水库建成蓄水后，形成“人造平湖”，成为旅游的风景区，供人们休闲游乐的好地方。史家洲（凤凰坝）电站综合效益较显著，宜早兴建，造福于民。

1.4.2 工程规模

1.4.2.1 正常蓄水位

正常蓄水位选择了34.0m、34.5m、35.0m三个方案进行技术经济比较，主要从能量指标、水库淹没、对修山电站的顶托影响、工程投资、经济指标等方面进行比较。随其正常蓄水位的提高，装机规模也相应扩大，机电投资及开挖工程量等也随之增加，所以随着正常蓄水位的上升，相应水位下的静态投资也是增加的。根据《建设项目经济评价方法与参数》有关规定，对三个正常蓄水位进行差额投资内部收益率的计算分析比较：

从单位度电投资看，34.0m到34.5m，单位度电投资为 0.5元／kW·h，34.5m到35.0m，单位度电投资1.64元／kW·h，正常蓄水位抬高方案有利。但考虑库区跨县关系难以协调，正常蓄水位不宜过高，史家洲（凤凰坝）水电站正常蓄水位维持规划初选的34.5m，既能满足航运部门五级航道最低航深要求，同时又考虑与上游梯级修山的常水位相衔接，对修山的发电效益影响较少，且符合河段规划，同时该方案技术经济指标较好，因此史家洲（凤凰坝）水电站正常蓄水位在本阶段设计中推荐为34.5m。

1.4.2.2 死水位

根据该水库的特点和电力系统的要求，结合湖南省同类电站的实际情况。拟定水库消落0.5m、1.0m二个方案按丰枯电价进行比较，死水位从34.0m降为33.5m，相应减少年电量550万kW·h，增加调峰电量746万kW·h，如上网电价按0.315元/kW·h计，减少的年发电效益分别为164万元；增加的年调峰效益为89万元。增加的调峰效益与减少的发电效益相减即为调峰增加的净效益，为-75万元。说明水库消落0.5m是合适的。

史家洲（凤凰坝）水库库区规划为V级航道，其枯水期水深不应低于1.6m。在史家洲（凤凰坝）到修山约24km的航道中，河底高程最高为31.7m，可见史家洲（凤凰坝）死水位34.0m可满足库区V级航道的要求，死水位33.5m也基本可满足库区V级航道的要求。

1.4.2.3 通航水位

根据《内河通航标准（GB50139-2004）》所确定的通航水位标准，结合本河流特性，上下游最高通航水位按3年一遇洪水执行，上游最高通航水位取36.69m，下游最高通航水位36.55m。

上游最低通航水位为死水位34.0m，下游最低通航水位按下游水位保证率为95％确定，为28.83m。

1.4.2.4 装机容量

拟定装机容量40MW、45MW、50MW三个方案进行技术经济比较，装机容量从40MW至50MW，年发电量在1.727～2.002亿kW·h之间；方案间电量差值在1572 ～1180万kW·h之间，随着装机容量的增大，方案间年发电量差值减少；装机利用小时数从4317h减至4004h；方案间电站满发流量从1219.5m3/s增加到1851.5m3/s；总可比投资在2.73～3.96亿元之间，方案间投资差值在5113～7161万元之间。

从差值看，装机容量40MW到45MW，工程可比投资增加5113万元，年电能增加1572万kWh，补充装机利用小时数3144 h，单位补充度电投资3.25元/kWh，机组满发流量从1219.5m3/s增加到1395m3/s，差额投资内部收益率8.3%，从以上指标可以看出：补充装机利用小时数合适，差额投资内部收益率大于社会折现率。

装机容量从45MW增加到50MW，工程可比投资增加7161万元，年电能增加1180万kWh，补充装机利用小时数2360 h，单位补充度电投资6.07元/kWh，机组满发流量从1395m3/s增加到1851.5m3/s，差额投资内部收益率1.5%，从以上指标看显然差额投资内部收益率达不到规定的社会折现率，故装机容量从45MW增至50MW不经济。

本阶段选择装机容量为45MW。

1.4.3 水库运行方式

1.4.3.1 兴利运行方式

史家洲（凤凰坝）电站为低水头水电站，水库具有日调节能力，电站在电网内，枯水期或枯水日可位于腰峰荷位置。汛期时电站视来水情况和电网的需要而定，可位于腰基荷位置运行。具体运行方式为：

（1）当入库流量小于或等于发电引用流量1395m3/s时，库水位维持在正常蓄水位34.5m（当来流较小，需运用调节库容进行调峰时，库水位可在正常蓄水位与死水位34.0m之间运行），闸门全关，入库流量全部通过水轮机下泄；

（2）当入库流量大于发电引用流量1395m3/s，且电站净水头大于1.8m时，水库仍维持在正常蓄水位34.5m运行，大于水轮机引用流量部分的入库流量，通过开启闸门的孔数和开度控制下泄；

(3)当电站的最小净水头小于1.8m时，机组停止发电，入库流量全部通过泄洪闸下泄。

1.4.3.2 泄洪运行方式

考虑到上游修山电站在水库来流量大于4000m3/s后采用预泄的方式降低库水位，根据修山初步设计计算成果，当修山库尾流量（白竹洲坝前流量）大于4500m3/s时，水库预泄过程基本结束，为不影响修山水库的运行及库区堤垸防洪，史家洲（凤凰坝）在坝前流量大于2800m3/s时开始加大泄量以降低库水位。

1.4.4 电站主要动能指标

史家洲（凤凰坝）水电站主要技术指标见表1.4.4。

史家洲（凤凰坝）水电站主要技术指标表

表1.4.4

1.5 工程选址、工程总布置及主要建筑物

1.5.1 工程等级和防洪标准

史家洲（凤凰坝）水电站枢纽工程为资水柘溪下游七级规划中的第七级(资水干流的最末一级), 上接修山水电站尾水,为一河槽型水库。本工程正常蓄水位34.50m，相应库容为0.481亿m3，电站装机为45MW。根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（DL5180-2003）和《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，按库容分等指标水库为Ⅲ等工程, 按电站装机分等指标，本枢纽属Ⅳ等工程。对综合利用枢纽工程，当按各综合利用项目的分等指标确定的等别不同时，其工程等别按其中最高等别确定。本枢纽为低堰大孔口的闸坝工程，工程等别确定为Ⅲ等中型工程。大坝按3级建筑物设计;电站为河床式，为挡水建筑物一部分，按3级建筑物设计；根据省航道规划，资水益阳以上为Ⅴ级航道，益阳以下为Ⅳ级航道，考虑本工程位于益阳上游14km处，为Ⅴ级航道区段，船闸设计采用Ⅴ级船闸，通航吨位为300t，按3级建筑物设计。永久性次要建筑物如工作桥，护岸等工程，按4级建筑物设计；临时性建筑物如围堰等按5级建筑物设计。

根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，水利水电工程永久性建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区和平原、滨海区分别确定，考虑本工程位于洞庭湖平原地区，且水工建筑物挡水高度低于15m，上下游最大水头差小于10m，其洪水标准按平原、滨海区标准确定。大坝、电站厂房的上游挡水部分和下游防洪建筑物设计洪水重现期为20年，校核洪水重现期为100年；船闸上闸首洪水标准同闸坝;溢流坝下游消能防冲设施设计洪水标准重现期按20年，其他次要建筑物及临时建筑物设计洪水标准重现期为5年。

由于地震基本烈度为Ⅵ度地区, 本工程不设防。

1.5.2 坝址选择

史家洲（凤凰坝）水电站位于湖南省益阳市新桥河镇的凤凰坝，本工程为资水干流的最末一个梯级，上距修山水电站（已建）28km，下游距益阳市城区14km，电站设计水头范围为1.8～5.8m，额定水头仅3.6m，经多次现场踏勘,区间内可供选择的坝址极少，根据资水下游河段地形地貌的特点，结合水资源综合利用的要求，本阶段在规划阶段拟定的史家洲(凤凰坝)坝址河段选择上、下两坝址进行比较。其中上坝址又进行了上、下两条坝线的比较。

1.5.2.1 坝址地形地质条件比较

上、下两坝址地形地质条件比较详见表1.5－1。

坝址地形地质条件比较表

表1.5-1

从上表可以看出：上坝址上坝线坝基分布较为坚硬的粉砂质板岩，坝基无大断层切割，强风化下限埋深较浅，坝基岩体声波波速较高，岩体相对较完整。上坝址下坝线坝基大面积分布强度较低的泥质板岩，岩体表部全风化呈碎石土，厚达3.5～12.0m，下限高程6.0～18.5m（河床标高23.0～31.6 m），碎石土作为坝基持力层存在不均匀沉陷、抗滑稳定、渗透变形稳定等工程隐患；下坝址受F1断层切割，河床部位埋深34～47m仍为强风化破碎岩体。由于断层规模大，导致基础开挖、处理工程量大、技术要求高，各坝址相互比较，上坝址上坝线工程地质条件相对优越，从地质角度推荐上坝址上坝线为下阶段勘探坝址。上坝址下坝线碎石土不宜作为坝基持力层，需经严格处理后方可建坝。下坝址地质条件最差，且下坝址枢纽布置为坝、洲结合，泄洪时近坝区水流紊乱，整个史家洲防护工程量大，工期长。参考已建的株洲航电枢纽的空洲岛防护实施方案，整个史家洲的周边防护费用估算约3000万元。故本阶段舍弃下坝址，仅对上坝址的上下两条坝线进行综合比较。

1.5.2.2 上坝址上、下坝线工程布置

根据上、下坝线地形地质条件, 枢纽工程布置如下:

1）上坝线枢纽布置方案

左岸及河床段为溢流闸坝段，布置26孔泄水闸，孔口尺寸为14×7.5m(宽×高)，堰顶高程为27.0m，溢流孔口净宽364m,中墩厚2.2m,边墩厚3m。溢流闸坝总长425m。左岸接50m长连接副坝。船闸布置在河床右岸岸边，左侧紧靠闸坝布置,右侧由15.5m连接坝段连接主厂房。闸首宽度32m，闸室段长120m，闸室净宽为12m。船闸按5级航道设计，采用单级船闸。厂房布置在河床右岸堤内，主厂房平面尺寸为95.5×18m（长×宽），安装场长度36m。厂房内安装五台贯流式水轮发电机组，其安装高程为21.8m。厂房进尾水渠布置需破资水堤防约1km，恢复堤防约1.3km。

2）下坝线枢纽布置方案

溢流坝段布置在河床中部，共布置26孔泄水闸，孔口尺寸为14×7.5m(宽×高)，堰顶高程为27.0m，溢流孔口净宽364m,中墩厚2.2m,边墩厚3m。溢流闸坝总长425m。厂房布置于左岸，主厂房平面尺寸为95.5×18m（长×宽），安装场长度36m。厂房内安装五台贯流式水轮发电机组，其安装高程为21.8m。船闸布置在右岸岸边，闸首宽度32m，闸室段长120m，闸室净宽为12m。船闸按5级航道设计，采用单级船闸。

1.5.2.3上坝址坝线比选

根据拟定上坝址上、下坝线的枢纽布置方案，在自然条件、枢纽布置、施工条件、枢纽永久征地、工程投资、等方面进行技术经济综合比较，以选择最优坝线。具体比较详见表1.5-2：

上坝址坝线比较表

表1.5-2

上坝址坝线比较表

表1.5-2

综合上述比较，可以得出如下结论：

1）地形地貌

上坝线河床较窄，左岸锑品厂为地势较高的山包，便于与大坝（或厂房）接头，形成左岸封闭防水线。下坝线河床相对相对上坝线稍宽,在不考虑锑品厂拆迁的前提下，下坝线有利于枢纽建筑物布置。

2）地质条件

上坝线无区域性断层切割，岩石相对较完整；强风化下限埋深较浅，下坝线左岸400m全风化土埋深较深，承载强度、抗剪强度、抗渗性能均较差，存在不均匀沉陷变形、抗滑稳定变形和渗透稳定变形的地质缺陷。上坝线地质条件优于下坝线。

3）水工布置

上坝线因考虑锑品厂不拆迁，左岸不能布置厂房，布置方案只能采用厂房、船闸同岸的布置型式。同时上坝线河床较窄, 且左岸的上游凸岸对泄水闸泄洪能力影响较大，有近50米不能布置泄水建筑物，导致厂房必须布置在右岸堤内，建筑物布置困难。船闸紧临泄水闸及厂房，电站发电、闸坝泄流和船闸通航互相干扰，船闸引航道水流条件较差。同样在不考虑锑品厂拆迁的前提下，下坝线枢纽布置上优于上坝线。

4）枢纽永久征地

上坝线右岸堤内房屋密集，因厂房布置于右岸堤内，需拆迁大量房屋并永久占用部分优质水田。征地拆迁工程量大，难度大，协调工作量也大。同时上坝线枢纽布置方案需破资水堤防1.0km，恢复堤防1.3km，稍有疏忽，有可能影响到当地的防洪大局。而下坝线枢纽布置方案，右岸不需破堤，且左坝头有已平整土地可供临时租用。下坝线枢纽占地及移民安置数量均较少。下坝线优于上坝线。

5）施工布置及施工导流

上坝线主施工场地布置在右岸堤内，施工布置需占用右岸堤内大量的水田和拆迁较多的居民区，施工干扰大。下坝线左岸坝头可租用已平整好的场地，施工布置方便，施工干扰少。下坝线有利于施工总体布置。

6）工程量及投资

下坝线因地质条件较差，基础处理工程量相对较大，建基面以下换基深度最深达13m，换基处理开挖及混凝土回填工程量大。由于地基地质条件差，施工期不可预见的因素多，潜在的投资风险加大，工期也略有增长。而上坝线枢纽布置方案厂房进尾水渠开挖工程量大，堤防恢复的土石方填筑量大，再加上右坝头的征地拆迁费用，其上坝线的工程投资比下坝线高。

综上所述，从地形条件、枢纽布置、坝区征地拆迁、施工导流和工程投资等方面综合考虑，本阶段推荐上坝址下坝线。

1.5.3 坝型及枢纽总布置选择

1.5.3.1 坝型选择

本工程坝址控制流域面积27721km2，设计洪水流量11100m3/s，校核洪水流量16700m3/s，泄洪时上下游水位差约0.3m，最大水位差5.68m，最大坝高24m，属于低水头大流量的低坝工程，泄流孔口数量多，在洪水期要求基本恢复至天然河道状态进行泄洪，难以采用土石坝等其它坝型，故本设计阶段推荐重力坝坝型。根据本工程泄洪建筑物规模大、大坝建基面以上堰体厚度较小及工程进度要求快等特点，可采用浆砌石砌筑的坝体体积很小，因此推荐常态砼重力坝。。

1.5.3.2枢纽布置方案比选

根据选定的坝轴线, 在进行枢纽总平面布置时, 应在满足枢纽泄洪要求和船舶安全过闸的前提下, 尽量减少各主要建筑物的相互干扰，兼顾工程施工和运行管理方便等因素，并因地制宜地充分考虑坝址处地形、地质的特点。

本工程选定坝址位于史家洲洲头上游约200m处, 枢纽属低水头大流量的低堰闸坝工程，溢流闸坝基本布满河床，枢纽布置核心问题是厂房及船闸的位置，因左岸上游为凸岸，河道不顺直，且为冶炼厂所在地，左岸不具备布置船闸的地形条件。因此本阶段结合坝址的地形特点及地质情况，仅对厂房位置进行了右岸和左岸两个布置方案的比较；具体布置及比较情况详见表1.5-3。

上坝址下坝线布置方案比较表

表1.5-3

经过上述比较，方案一的总平面布置协调适应河流流态、船闸及厂房分开布置，建筑物的施工及运行条件较好，工程投资相对较省，故上坝址下坝线推荐采用总平面布置方案一。

1.5.4 工程总体布置及主要建筑物

1.5.4.1 工程总体布置

本工程枢纽总平面布置主要建筑物都沿坝轴线并列布置，从左至右依次为左岸厂区上游挡水坝段、电站厂房、26孔泄水闸、300t船闸及与右岸堤防连接副坝，坝顶总长695m。坝顶公路桥宽8m，经泄水闸闸墩下游侧、电站厂房进水口平台及船闸上闸首连接左右两岸。

1.5.4.2 主要建筑物

1）泄水闸

本工程溢流坝段布置在河床中部，共布置泄洪孔26孔,设14×7.5（B×H）的钢弧门，液压启闭。上游设1扇检修门，利用坝顶移动式门机启闭，坝顶设8.0m宽公路桥连接两岸交通，闸墩上设液压启闭室。堰面采用实用堰，堰顶高程27m，溢流堰下游采用底流消能。溢流坝建基面置于强风化泥质板岩上部，建基面高程20m，坝顶高程44m，最大坝高24m，溢流闸坝总长425.0m，闸墩顺水流方向长24.5m。中墩厚2.2m,边墩厚3m。河床闸坝段左岸与厂房连接,右岸与船闸相连;船闸右岸通过土石副坝与资水右岸堤防连接。

2）厂房

电站厂房装机5台，单机9MW。主厂房及安装间总长131.5m。主厂房布置于河床左岸，安装间布置于左岸台地。副厂房布置于主厂房下游尾水平台上，主变场及户内开关站布置于厂房下游尾水渠左侧，安装场左侧为回车场。厂区设下游防洪墙，防洪墙墙顶高程为42.5m，厂区上下游防洪墙与资水左岸堤防连接，形成封闭的防洪保护圈。

3）船闸

本工程的通航建筑物采用单级船闸，船闸按5级航道要求设计。船闸布置在河床右岸，由上游引航道、上闸首、闸室、下闸首，下游引航道组成，与坝轴线垂直布置，船闸上游引航道长160米，宽40米。上闸首长24m,宽32.0m,工作门采用平板钢闸门, 工作门前设检修门;闸室段长120m, 闸室净宽为12m; 下闸首长20.5m,宽32m,工作门采用人字钢闸门, 出口处设检修门。下游引航道长160m，宽40m。

4）两岸连接坝

左坝端连接坝为安装场上游混凝土扶壁式挡水坝及粘土心墙土石副坝，右岸采用粘土心墙土石副坝连接船闸上闸首及右岸堤防。连接坝坝顶高程为44m,防浪墙墙顶高程为45.2m。坝顶宽10m， 上、下游坝坡为1：2，副坝上游坡利用弃渣料碾压回填至44m高程。上游坡面采用预制块护坡，下游坡面均采用草皮护坡，坝顶设水泥路面。

5）坝顶公路桥

坝顶公路桥经泄水闸闸墩下游侧、电站厂房进水口平台及船闸上闸首连接左右两岸。桥面宽8m，设计荷载汽-20。

1.5.5 基础处理

坝基岩性主要为强度较低的砂质条带泥质板岩；共发育九条断层或低电阻异常带；岩石表部厚3.5～12.0m全风化呈碎石土状，相应高程6.0～18.5m；岩石透水率小于5Lu的相对不透水带埋深17.0～42.0m。坝基岩体为软岩CⅣ类工程岩体。

主要工程地质问题有：①沿坝线砂砾石厚度分布不均匀，作为建筑物基础持力层时，因受力不均匀，可能存在不均匀沉陷变形，②沿坝线大面积分布强度较低的岩体，岩体表部全风化呈土状，不宜作为坝基持力层，可能存在不均匀沉陷变形、抗滑失稳变形和渗透变形等问题；③钻孔及物探发现有九条低电阻异常带或断层，对坝基剪切滑移及渗透变形均有较大影响，需采取工程措施进行基础处理。

本阶段选用以下基础处理方案：

1） 基础开挖：

由于沿坝线大面积分布强度较低的岩体，岩体表部全风化呈土状，可能存在不均匀沉陷变形、抗滑失稳变形和渗透变形等问题，不宜作为坝基持力层，设计闸坝建基面选择为强风化上部区域，消力池及护坦底板基础置于换填砂卵石上，厂房基础全部置于强风化上部，河床表层的覆盖层及全风化层采用大开挖全部挖除回填碾压混凝土的处理方案。开挖深度最深达20m。

2） 坝基帷幕灌浆

本阶段采用帷幕灌浆进行坝基防渗处理，防渗帷幕设一排，孔距2.0m,帷幕深度原则以基岩透水率q≤5lu以下为控制标准。根据地质渗透线分布位置，防渗帷幕范围使地下水位与正常水位交点封闭。帷幕灌浆采用自上而下分段施灌。对于坝基断层破碎带部位，灌浆帷幕增设1～2排,切断坝基渗透通道。

3） 高喷灌浆

本工程坝址左岸及右岸阶地上布置有与资水堤防连接土坝段，Ⅰ级阶地下部砂砾石渗透系数 K=(6.9～9.2)×10-2cm/s；属中等透水性，该土层作为土坝基础须进行防渗处理。本次设计，基岩下采用帷幕灌浆处理，帷幕深度至基岩q≤5lu以下3m, 孔距2.0m, 基岩以上壤土及砂卵石层采用高喷处理, 高喷灌浆设单排, 孔距1.0m, 要求防渗系数k小于10-5cm/s,土坝基础经过高喷及帷幕灌浆处理，渗流通道已被切断，可满足防渗要求。高喷灌浆采用三管法施工,灌浆分两序进行，同序孔距2.0m，最终孔距1.0m。

4）固结灌浆

为提高岩石基础完整性，尤其是提高强风化岩石基础完整性，尽而达到提高承载力目的，需对闸坝、船闸及厂房的部分基础及断层破碎带影响区进行固结灌浆。固结灌浆孔深为3～5 m，孔排距均为3m。灌浆压力初拟0.25～0.3MPa。

1.5.6 工程观测

史家洲（凤凰坝）水电站工程为 Ⅲ 等工程，主要建筑物有电站厂房、泄水闸及船闸等。建筑物级别为3级。厂房和闸坝基础岩石主要为泥质板岩。根据枢纽的地质条件和建筑物的结构特点，为监测枢纽建筑物的安全运行，及时了解各建筑物的运行状况，确保大坝安全可靠运行，建立以安全监测为主的自动化安全监测系统，为大坝在施工期、运行初期和正常运行期的安全运行提供连续评估所需要的资料。

观测对象以闸坝、电站厂房和船闸为主，其它建筑物布置必要的监测设备。监测项目主要有坝顶水平位移观测、坝顶垂直位移观测、闸坝船闸及厂房扬压力观测和环境（上、下游水位、水温、气温）、内部应力应变等观测。

1.5.7 主要工程量

建筑物主要工程量见表1.5-4。

建筑物土建主要工程量表

表1.5-4

1.6 机电、金属结构及消防

1.6.1 水力机械

1.6.1.1 机组机型选择

电站最大水头5.65m, 最小水头1.8m, 加权平均水头4.42m, 目前国内适合该水头段（Hmax<5.65m）的水轮机转轮型式有灯泡贯流式和轴流式，经综合经济比较, 灯泡贯流式水轮机单位流量Q1/ 、单位转速n1/均比轴流式水轮机高，相同单机容量下，灯泡贯流式水轮机转轮直径较小，机组造价低；灯泡贯流式水轮机效率比轴流式水轮机效率高，厂房尺寸也比轴流式机组要小。对于H<20m的低水头电站，采用灯泡贯流式水轮机具有明显的优势，宜优先考虑贯流机，这在国内外众多低水头电站已得到广泛的验证。因此，本电站选用灯泡贯流式水轮发电机组。

选定水轮机型号为GZ（***）-WP-650。其额定水头3.8m, 转轮直径6.5m, 额定转速65.2r/min, 单机额定流量279m3/s。

发电机型号SFWG9-92/7200，额定容量9MW/9.28MW, 额定电压6.3kV。

主要辅助设备：调速器型号为WST-150-6.3。

根据机组最重件起吊重量约110t，选用起重量为125/32t的电动双梁桥式起重机1台，跨度18m，主、付钩起升高度分别为34m和43m。

1.6.1.2 机组台数比较

因本电站总装机容量不大，但水头很低，若考虑3台机方案，经计算，该方案转轮直径达8.35m，超出了目前国内灯泡贯流式机组的制造水平，因此，本电站仅进行4台、5台和6台机方案比较，三者在同样满足技术要求的前提下，机电投资总价及厂房投资总价相差不大；从年发电量来看，4台机方案比5台机方案年发电量少0.241亿kW.h，5台机方案比6台机方案年发电量少0.241亿kW.h，但由于本电站上游修山电站装机也为5台，考虑到流量匹配问题、枢纽布置上的难易程度等，5台机方案要优于6台机方案，且5台机比6台机运行维护、管理简单方便。所以经综合比较，本阶段初选5×9MW装机方案。

本电站共安装5台单机容量为9MW的灯泡贯流式水轮发电机组, 总装机容量为45MW, 年发电量1.884亿kW.h。

1.6.2 电气一次

根据电站装机容量等基本参数及初步资料调查, 电站拟以110kV一级电压接入电力系统，送电线路两回，初步确定分别接至220kV迎丰桥变电站和110kV肖家山变电站，输电距离在15--20km左右。

通过技术经济比较，电站电气主接线初步选定为110kV高压侧采用单母线接线方式，对6.3kV发电机电压侧采用采用三机一变和两机一变的两组单母线接线，两段母线完全独立；

主变压器选用SF10系列节能变压器，容量分别为31500kVA和20000kVA。厂用变压器初选二台800kVA环氧树脂浇注干式变压器，型号为SCB10-800/6。初选的柴油发电机容量为200kW。

主变压器场和110kV户内开关站布置在电气副厂房安装场段下游侧，高程为39.3m。

1.6.3 电气二次

本电站采用计算机控制方式, 在中控室不设模拟屏。通过设置在中控室的两台操作员工作站完成对全站所有设备的控制。电站设备可通过计算机系统进行操作控制。运行人员通过操作鼠标画面辅以键盘，以人机对话方式，对电站设备进行操作。

计算机监控系统根据实时采集到的数据进行周期定时或召唤计算分析，帮助运行人员对电厂设备的状态进行全面监视与综合管理。

全站的测量数据、控制指令、事故和故障信号、以及设备工作状态和位置信号都实时上送到计算机监控系统。值班运行人员坐在计算机桌前，完成对全站主要设备的控制、监视、测量、处理事故等操作。

1.6.4 金属结构

根据总体方案布置，工程金属结构有泄水闸、电站厂房、船闸等三大部分。

1） 泄水闸

河床布置26孔溢流闸坝，设置露顶式钢质弧形闸门，用以挡水发电、防洪泄洪，溢流闸孔净宽14m，堰顶高程27.0m，设计水位34.5m，孔口尺寸14×8m（宽×高），闸门为斜支臂实腹式结构，采用QHLY2×800KN弧形闸门液压启闭机启闭。为便于弧形闸门的检修，在弧形闸门前设置检修闸门，闸门为露顶式平面闸门，26孔共用一扇检修门，孔口尺寸14×10.5m（宽×高），门页为叠梁结构，静水启闭，采用一台2×250KN门式启闭机配合自动吊梁进行分节启吊运行。闸门门页平时则分节锁定存放于门槽顶部。

2）电站厂房

在电站引水道前沿设置一道浮式拦污排，通过开启弧门配合叠梁门排污，拦污排长度约285 m，与坝轴线夹角70°。

电站装有五台机组，进水口拦污栅设置在机组进水口，共五扇，孔口尺寸13.0×21.907m（宽×斜高），结构设计水头3m，栅页倾斜布置，倾角为75°，拦污栅为潜孔式，用移动式清污机动水清污，共用2x500KN双向门式启闭机配合自动吊梁在静水条件下启吊检修。进水口事故检修闸门为潜孔式定轮滚动闸门，当机组导叶出现故障关闭不严时，能利用该闸门动水闭门，五孔共用二扇事故检修闸门，孔口尺寸为13.0×14.973m（宽×高），设计水头25.157m，（施工期拦20年一遇洪水位），下游面止水，动闭静启，门页为叠梁结构，采用一台2x500KN双向门式启闭机配合自动吊梁进行分节启吊，闸门门页平时则分节锁定存放于门槽顶部或存放槽内，存放槽设在上游挡水坝处。尾水管出口闸门为检修闸门，五孔共用一扇闸门，闸门为潜孔滑动式，孔口尺寸为11.70×11.70m（宽×高），设计水头23.55m，静水启闭，采用一台2×500KN双向移动式启闭机配合自动吊梁启吊。闸门门页平时则分节锁定存放于门槽顶部或存放槽内。

3）船闸

船闸系单级船闸，上闸首设置一扇防洪兼检修闸门和一扇工作闸门，输水廊道设置输水廊道工作门，下闸首设置一扇工作闸门和一扇检修闸门，排水廊道设置排水廊道工作门。

防洪兼检修门设在上闸首进口，闸门为平面叠梁型式，孔口尺寸为12×10.7 m（宽×高）,设计水头10.26m，静水启闭，选用一台2x250KN移动式启闭机配合自动吊梁启吊。上闸首工作闸门采用下沉式滑动平门型式，闸门尺寸为12×5.6 m（宽×高），设计水头5.19m，静水启闭，选用一台QPPYII2×320KN液压启闭机操作闸门。上闸首廊道工作门为平面滚轮式，孔口尺寸为2.2×2.2 m（宽×高），设计水头5.67m，动水启闭，选用QPPYII200KN液压启闭机启闭闸门；下闸首工作门采用人字门，孔口尺寸为12×11.2m（宽×高），设计水头5.67m，静水启闭，选用一台QRWY-2×320/2×160KN液压启闭机启闭闸门，为便于检修，设置下闸首检修门一扇，检修门为平面滑块式，孔口尺寸为12×3.5m（宽×高），设计水头3m，静水启闭，采用一台2×250KN移动式卷扬启闭机启闭。下闸首廊道工作门为平面滚轮式，孔口尺寸为2.2×2.2 m（宽×高），设计水头5.67m，动水启闭，选用QPPY200KN液压启闭机启闭闸门。

1.6.5 通信

站内通信：站内拟设置一套调度、行政二合一的数字程控交换机，初装容量拟选择128线。

系统通信：系统通信通道拟采用电力线载波和光纤通信两种方式。该水电厂110kV出线两回。电力线载波部分：分别在110kV两回出线上各开设一路电力线载波通道。光纤通信部分：在一回110kV出线上拟采用12芯OPGW开设光纤通信。

对外通信：对外通信拟采用光纤通信方式。光缆采用8芯普通光缆和PDH 8M光纤通信设备与当地电信部门连接。

机房布置：通信机房设置在水电厂副厂房，紧邻计算机室和中控室。

1.6.6 消防设计

本工程消防设计根据规程规范要求，贯彻“预防为主、防消结合”的方针，根据本枢纽各建筑物内布置的设备和用途，确定枢纽内各建筑物的火灾危险类别及耐火等级。

在坝顶设有连接左右两岸的坝顶公路桥，主厂房进厂大门与公路相连接，在进厂大门外设有消防车回车场。在下游副厂房中设有二个楼梯间，连接上下两层及主厂房最底部的廊道层。在主副厂房内，设有两个直通屋外的门。对设在安装场下层的油罐室和油处理室，用防火墙与主厂房作局部分隔，每个分隔均设有两个向外开启的防火门。

水电站的室内外均设有消防给水系统，该系统由两台消防水泵提供水源，水源取自上游侧的水库中，其水量和水压按满足最大一次消防用水的需求控制，在水电厂厂房共设置15个室内消火栓、3个地上式室外消火栓和2个地上式水泵结合器。

主变场为半户内式，主变压器之间的隔墙和顶板采用防火墙。主变压器的消防采用水喷雾方式。在主变压器下设有集油坑和事故集油池。

主、副厂房的各层设备间均配置手提式磷酸胺盐干粉灭火器，并在主变、透平油罐室及油处理室、绝缘油罐室、油开关等处设置推车式磷酸胺盐干粉灭火器和砂箱。在主厂房桥式起重机上配2具手提式干粉灭火器。

水电厂设有送风系统及排风兼排烟系统。主厂房运行层采用机械送风和自然排风方式；副厂房基本采用自然进风、机械排风的通风方式。

水电厂设有火灾自动报警系统和消防联动系统，系统在功能上相互独立，采用二总线制，同时，火灾自动报警系统与全厂计算机监控系统相联。

消防用电设备电源按二级负荷供电，采用单独的供电回路，在发生火灾时仍能保证消防用电。

1.7 工程管理

电站业主为湖南省益阳市禹湘益电力发展有限责任公司，该公司全面负责工程建设期的管理和建成后永久工程管理。工程建设期成立工程项目部，行使工程建设期业主管理职能，工程建成后成立水电站工程管理部，行使永久工程运行与管理职能。

参照能源部（90）水规定字第9号《水力发电厂编制定员标准》(试行)的有关规定，结合本工程的实际情况。拟定史家洲(凤凰坝)水电站工程管理部人员编制。其中管理人员力求精简，生产部门采用无人值班、少人值守的原则定编、机械电气设备大修可考虑外请。职工定员总数为26人。

本工程管理范围应包括：水库工程区，枢纽工程区和生产生活区。

水库工程区包括：水库征地线以内的库区。

枢纽工程区包括：大坝、电站厂房、升压站、船闸、消防、供水设施、观测、专用通信设施、进厂交通设施等建筑物周围。具体指：上游从坝轴线向上200m，下游从坝轴线向下150m，大坝两端200m，其它建筑物从工程外轮廊线向外20m。

生产区永久房屋建筑，总建筑面积960m2。

年运行费用730.7万元。

1.8 施工

史家洲（凤凰坝）水利水电枢纽工程是资水干流规划的最末一个梯级，工程具有发电、旅游、航运、灌溉、供水及城市建设等综合效益。坝址位于资水下游益阳市新桥河镇史家洲(凤凰坝)河段，距上一个梯级水电站修山电站坝址23.7km左右，距上游桃江县城10km、距下游益阳市14km。两岸均有简易公路通益阳市、桃江县城，交通较为方便。

坝址区地势相对比较平坦，属矮丘陵地带，河谷呈宽阔的“U”型，两岸阶地发育，可见III级，坝址下游左岸、右岸上下游地势较开阔，主要为农田、菜地以及居民房屋；坝址左岸上游80m左右为新桥河镇的一冶炼厂。坝址处左右岸堤防堤顶高程均在40.5m左右。史家洲(凤凰坝)位于坝址下游130m左右的河心，洲顶高程36.50m左右，低于全年10年一遇水位，史家洲(凤凰坝)上洪水期不适宜布置施工临建设施。

经土石方平衡规划及砂砾石级配计算，本工程包括导流工程共需天然建筑材料：粘土料9.58万m3（自然方）、块石料1.79万m3、砂砾石毛料110.73万t。工程混凝土方量33.73万m3，共需砂石料102.92万t，其中砂29.02万t，砾石73.90万t。当地建筑材料丰富，除块石料需外购外，其余能满足工程施工需要。工程所需砂石毛料部分利用基础开挖料及疏挖料，不足部分从砂砾石料场取料，以卵石作为开采控制级配，不足部分砂采用系统多余的粗骨料轧制。外来建筑材料水泥可到益阳市附近的水泥厂采购，采用公路运输；钢筋（材）可从湘潭钢铁厂及涟源钢铁厂购买，采用公路运输；木材可到坝址上游安化等地林场购买，或直接到桃江县城、益阳市购买。

本工程导流建筑物属Ⅴ级建筑物，土石类导流建筑物设计洪水标准为10～5年一遇，混凝土类导流建筑物设计洪水标准为5～3年一遇。

导流方案：一期先围左岸电站厂房及部分闸坝，大基坑过水围堰，在一期过水围堰内形成厂房小基坑全年不过水围堰；二期采用全年过水围堰围右岸船闸及余下闸坝。一期围左岸厂房及16.5孔闸坝，一期由右侧束窄河床泄流与通航，一期全年过水围堰在一期枯期围堰内形成，第2年5月初拆除一期枯水围堰，厂房全年围堰在一期全年过水围堰内形成；第二年12月一期过水围堰拆除，闸坝混凝土浇筑完毕，部分闸门在水上安装，厂房在全年围堰保护下继续施工，厂房围堰在第3年10月初拆除。二期围右岸船闸及余下9.5孔闸坝，由已建的左侧13孔闸坝泄流及靠近一、二期混凝土纵向围堰的2孔闸坝通航，二期过水围堰在第2年12月截流，二期闸坝及船闸在第4年12月全部完工，同时厂房第一台机组发电。

本工程导流建筑物主要包括：一期枯期围堰、一期过水围堰、厂房全年围堰、二期过水围堰。为充分利用开挖料、简化施工，除一、二期共用的全年纵向围堰为混凝土围堰外，其余均采用土石围堰。

施工期通航方案：一期围左侧厂房以及16.5孔闸坝，由右侧束窄河道通航；二期围右侧余下的9.5孔闸坝及船闸，由已建的左侧17孔闸坝泄流及靠近一、二期混凝土纵向围堰的2孔闸坝通航。

场外交通：坝址左岸有简易公路通G319国道至益阳市，右岸有简易公路通桃益公路，工程附近有石长铁路、长张高速公路和319国道连接全国各地，马迹塘至益阳市河段为常年通航河道，经洞庭湖至长江，工程对外交通较为方便。

场内交通：坝址左、右岸场内交通除利用现有的道路外共还需整修或新修8条施工道路，与现有道路形成场内交通网络。整修或新修场内施工道路均采用泥结石路面，路面宽6m。

施工总布置：

施工用风：根据施工进度计划及用风量计算，左岸坝区高峰强度为70m3/min，右岸坝区高峰强度为20m3/min。坝区左岸布置小型固定式空压站一座，其它用风部位配备移动式空压机。

施工用水：施工期左岸坝区高峰用水强度为730m3/h，右岸坝区高峰用水强度为35m3/h。在大坝左岸下游、右岸上游分别设一个取水泵站和蓄水池1座。右岸蓄水池容量1000m3, 左岸蓄水池容量50m3，水源自资水河道取水。

施工用电: 本工程施工用电包括生产用电及生活用电，高峰期用电负荷约2500kw,全部由电网供电。坝址上游约2km处左岸有新桥河变电站（低压端电压等级10kv），供电容量满足工程需要，从其出线10kv接线至工地左岸开闭所。

砂石料加工系统:布置于坝址左岸阶地。成品料用胶带输送机输送至混凝土拌和系统。

混凝土拌和系统集中布置于坝址左岸砂石加工系统附近，坝址右岸不另设混凝土拌和系统。采用1座3×1.5m3混凝土拌和系统，占地面积1850m2。为施工方便，坝区左岸混凝土预制厂内各配置一台0.8m3移动式拌和机拌制混凝土。

施工临建设施:主要集中布置于坝址附近左岸资水大堤堤内的阶地上，少量临建设施布置在右岸坝头附近的阶地上

施工进度进行初步分析论证后，初步拟定施工总工期为38个月，第一台机组发电工期26个月。第1年11月为施工准备工期，共1个月，第1年12月至第3年12月为主体工程施工期，共25个月，第4年2月至第5年1月为完建期12个月，

本工程施工共需水泥81000t、钢筋8130t、块石17800m3、砂21.50万t、砾石65.43万t、炸药20t、油料910t，施工所需劳动总工日108.10万个，高峰期劳动力人数1200人。根据施工进度计划，主体工程（含导流工程）高峰期施工人数为1200人。混凝土浇筑月平均高峰强度为2.3万m3/月，土方及砂卵开挖月平均高峰强度为10.6万m3/月，石方开挖月平均高峰强度为1.3万m3/月。

1.9 劳动安全与工业卫生

本工程消防在不同场所分别采用了消火栓并配置了固定式和手提式灭火器, 发生火情可迅速扑灭。发生严重火情时，在组织灭火的同时，可请县消防部门援救。

高压电气设备附近设置围墙或护栏，可防止无关人员和管理人员误入，减少人员伤害的可能性。高压电气设备设置了防误操作系统，避免了正常情况下检修和维护人员误操作带来的伤害，大大提高了操作的安全性。

在有可能坠落面设置固定式防护栏杆，防止工作人员意外坠落，尽可能选用低噪声设备以降低噪声水平。

合理布置噪声源，选用低噪声设备可降低噪声水平，将噪声危害降低到最低限度。

室内不同场所采取不同的通风方式，将湿度高的空气排入大气，实现换气。对经常值班的场所安装空调器，可有效降低空气的湿度和温度，降低工作人员患风湿性关节炎的患病率。并且通过机械通风，将室内的有毒气体基本排除，确保空气新鲜，保证运行人员的身体健康。

1.10 水库淹没处理及工程永久占地

史家洲(凤凰坝)水电站是资江修山水电站的下一个梯级，位于湖南省益阳市境内，推荐坝址左岸为资阳区新桥河镇长塘村，右岸为桃江县桃花江镇人和桥村，上距修山水电站约23km。本工程以发电为主，水库正常蓄水位34.5m，库区淹没涉及益阳市的资阳区、桃江县。

本工程为径流式电站，根据《水利水电工程建设征地移民设计规范》（SL290-2003）及《关于应用东江水库自然调蓄常遇洪水研究成果及统一确定低水头径流式电站淹地移民标准的通知》（湘水电计字（1989）第91号）的有关规定，各淹没对象设计洪水标准及淹没范围按以下方式确定：

耕地、园地采用2年一遇洪水回水标准；

人口、房屋及专项设施采用10年一遇洪水回水标准；

各类林地、未利用地按正常蓄水位平水。

回水末端按同频率水库回水线不高于天然洪水线0.3m尖灭，尖灭点后采用水平延伸处理。史家洲(凤凰坝)库区2年、5年、10年、20年等各频率回水线均在坝址（CS1断面）尖灭，但库区调度回水线在CS19断面尖灭，尖灭点高程36.64m，距坝里程16.79km。水库淹没处理范围根据回水成果计算的相应外包线确定，根据该回水情况，耕地、园地考虑风浪爬高等因素，按正常蓄水位加0.5m接调度回水线确定；人口、房屋及专项设施考虑风浪爬高等因素，按正常蓄水位加1m接调度回水线确定。

水库淹没涉及涉及2个县（区）4个乡（镇）39个村，防护前推荐方案淹没指标：影响人口75户362人，拆迁房屋17064m2；淹没耕地2498.95亩，用材林78.4亩，荒草地143亩；淹没涵闸18个，涵管1个，排污闸3个；挡水坝一处，电灌站34处，机耕道1.6km，人渡11处，车渡3处，生活码头13处，货运码头2处，影响桃江县自来水厂抽泵房4处；影响桃江水文站1处。

采取防护工程措施后，库区淹没耕地202.25亩，荒草地102.2亩，拆迁房屋53m2，挡水坝一处，电灌站34处，机耕道1.6km，人渡11处，车渡3处，生活码头13处，货运码头2处，影响桃江县自来水厂抽水泵房4处；影响桃江水文站1处。

库区移民生产安置规划：库区生产安置人口涉及资阳区、桃江县的3个乡镇18个村，根据计算生产安置人口为254人，由于淹没耕地面积很少，且淹没村剩余耕地资源仍能满足口粮生产需要，本阶段规划采取村内调剂耕地的方式进行安置，规划村内调剂耕地200.03亩（其中水田164.35亩，旱地36.68亩）进行安置。

史家洲(凤凰坝)水电站工程水库淹没处理及工程占地总投资（计税费）为4769.32万元，其中农村移民补偿费为917.86万元，专业项目复建补偿费为203.2万元，防护工程费2624.64万元，库底清理费为2.2万元，其它费用为325.72万元，基本预备费为407.37万元，有关税费288.33万元，。

1.11 环境影响评价

综合评价：史家洲(凤凰坝)水电站工程建成后，具较好的发电效益，可改善库区航运条件，可带动当地工农业和建材业等相关产业的发展，具有较大的经济效益、社会效益。工程本身不产生污染，但水库将淹没部分土地，拆迁部分居民，短期内将给当地农林业生产和移民生活带来不利影响；工程施工，将带来一定的水质污染、空气污染、噪声污染，均需采取一定的环境保护措施加以避免、治理。

结论：史家洲(凤凰坝)水电站工程建设有利影响主要为其经济效益，主要不利影响为水库淹没、挖压占地、移民拆迁、水质影响等，各不利影响均可通过采取一定的措施加以补偿、减缓及避免，总体上分析，本工程建设无制约的环境因子，从环保角度审议，工程可行。

本工程环境保护总投资239万元。

1.12 水土保持

水土保持范围包括项目建设区的各建筑物征地范围及管辖范围，施工场地租地范围，在此范围内扰动地表面积共558.99hm2，损坏水土保持设施面积共37.99hm2，工程可能新增水土流失总面积37.99hm2,可能新增水土流失量为16.28万t。

本工程水土保持防护主要为枢纽建筑物及料场范围内。对电站厂区及坝端范围内空坪隙地、道路两侧，大坝两端园林化植树种草；对土料场、块石料场及弃碴区进行必要的护坡、地面排水、绿化、植树，对施工临时房屋复垦耕作、平整土地。

水土保持方案实施以后，把水土流失控制到了最低程度。提高了项目区蓄水保土能力;植被覆盖率得到了提高到，同时美化了周围环境;还可产生直接经济效益。综上所述，本工程的实施具社会、生态和经济三重效益。

水土保持总投资为370.67万元。

1.13 工程投资估算

1.13.1 编制依据

1) 文件依据

根据湖南省水利水电厅湘水电水建字（1998）第5号文颁发《湖南省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准》。

2) 定额采用

建筑工程执行1992年省颁《湖南省水利水电建筑工程预算定额》

安装工程执行1992年部颁中小型《水利水电设备安装工程概算定额》

施工机械台班费执行1991年部颁《水利水电工程施工机械台班费用定额》。

3）资金筹措

按30%资本金，70%银行贷款，贷款年利率6.84%。

1.13.2 工程投资

静态总投资：47988.4万元

建设期利息：3065.26万元

总 投 资：51053.67万元

其中：建筑工程：14399.94万元

机电工程：14974.98万元

金结工程：6202.97万元

临时工程：2991.78万元

独立费用：2878.50万元

基本预备费：2031万元

水库淹没处理：4508.50万元

1.14 经济评价

史家洲（凤凰坝）水电站是以发电为主的水电工程。以《建设项目经济评价方法与参数(第二版》和《水电建设项目财务评价暂行规定》为依据，并结合国家现行财税制度和当地实际情况对本工程进行国民经济评价和财务评价。

以工程开工的第一年年初为起点，工程效益和费用均按年末发生和结算；社会折现率8%；工程建设期4年，经济计算期30年，整个计算期34年。

国民经济评价采用影子电价法，经济指标为：经济内部收益率11.8%，大于社会折现率8%，经济净现值16515万元，经济效益费用比1.36，各项指标优越；经敏感性分析，本工程具有一定的抗风险能力，国民经济初步评价可行。

史家洲（凤凰坝）电站单位千瓦投资（静态）10664元，单位度电投资（静态）2.55元，从财务评价指标看，上网电价为0.315元/kWh时，所得税前财务内部收益率为6.85%，所得税后财务内部收益率为6.61%。财务内部收益率小于银行长期贷款利率接近，经济指标一般。若将土地开发效益5000万元考虑进来，所得税前财务内部收益率为7.53%，所得税后财务内部收益率为7.02%，项目经济指标见好。

1.15 结论及今后工作意见

1.15.1 结论

1）史家洲(凤凰坝)水电站工程是资水流域梯级开发项目之一，本工程开发符合流域规划要求。

2）本工程是以发电为主，兼顾航运、旅游、交通等综合利用效益，对促进该地区的经济持续稳定地发展将起到积极作用。

3）通过本阶段基础资料的收集和工程设计技术经济分析论证，初步查明了库、坝区的工程地质条件，进行了主要设计方案的比较工作，主要技术问题已初步查明，技术上可行。但在下阶段应补充地勘与测量及试验工作,特别是坝线比较工作。

4）经调查研究综合评价，在环境方面不存在制约工程兴建的因素，从环境保护的角度考虑，工程可行。

5）水库淹没实物指标基本核实，并作出移民安置规划。

6）国民经济综合评价是可行的，经济上基本合理。

总之，本工程具有较优越的地理位置和基本合理的经济指标，社会效益显著，技术上可行，具备较好的建设条件,建议尽早审批。史家洲(凤凰坝)水电站工程的开工建设将会对促进该地区的经济持续稳定地发展发挥积极作用。

1.15.2 今后工作建议

1）进一步进行坝线比较工作，在不影响左坝头锑品厂的前提下，坝轴线尽量上移，初步设计阶段建议坝线上移40～50m。

2） 进一步比选枢纽总布置和坝型等，优化各水工建筑物的设计。

3）进行水工模型试验，验证闸坝泄流能力及史家洲洲头防护范围，优化泄水建筑物体型和消能工的设计。

4）继续深入查明影响工程安全的主要地质问题，配合坝轴线位置比较，重点查清条带状粉砂质板岩和绢云母泥质板岩分界线位置，详查坝轴线附近的断层破碎带位置、断层及影响带宽度等。

5）由于史家洲(凤凰坝)水电站为低水头径流式电站，对水位流量关系要求精度高，建议对坝址、厂址进行水位流量继续观测，以供下阶段对本次设计水位流量关系进行修正。

1.综合说明