5 工程布置及建筑物
5.1设计依据
5.1.1工程等别和洪水标准
牛头水电站总装机容量2×5000+2500=12500kW，引水坝为浆砌石重力坝，最大坝高为4.8m，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，电站工程规模属小（1）型，工程等别为Ⅳ等，主、次要建筑物分别按4级和5级设计。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定并结合本工程的具体情况，引水坝设计洪水标准为10年一遇洪水，校核洪水标准为20年一遇洪水；电站发电厂房为非挡水式地面厂房，发电厂房的设计洪水标准为30年一遇洪水，校核洪水标准为100年一遇洪水。 5.1.2基本设计资料 5.1.2.1水位流量资料
a)引水坝
正常引水水位419.50m；设计洪水位（P=10%）=423.56m，相应洪峰流量497m3/s，相应下游洪水位423.45m；校核洪水位（P=5%）=423.98m，相应洪峰流量587m3/s，相应下游洪水位423.89m。
b)发电厂房
正常发电尾水位为238.00m，发电最低尾水位为237.10m，下游设计洪水位（P=3.33%）242.63m，校核洪水位（P=1%）243.50m。 5.1.2.2地质资料
a)地震基本烈度
根据国家质量技术监督局2001年2月发布的《中国地震动参数区划图》
（GB18306－2001），本工程区地震动峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度值Ⅵ度。
b)基岩物理力学参数
1)坝址：卵石层fak=250kpa，f=0. 45；
2)厂址：坡积层fak=170kpa，f=0. 35；强风化岩石fak=500kpa，f=0. 55。 5.1.2.3抗滑稳定及地基应力控制标准
a）引水坝稳定安全控制标准
引水坝沿建基面按抗剪强度和抗剪断强度方法计算抗滑稳定，稳定安全度控制标准见下表5.1-1。
表5.1-1 稳定安全度控制标准表
安全系数 荷载组合 基本 特殊 抗剪 Kc 1.05 1.0 抗剪断 K′c 3.0 2.5 备注 b）地基应力控制标准： 最大正应力σmax <250； 最小正应力σmin>0。
5.2工程选址
5.2.1坝址选择
牛头电站属引水式水电站，工程在三湖河仰屯自然村附近的三湖河修建引水坝，通过引水隧洞引水至牛头镇下游3km牛头河左岸发电。工程主要建筑物有：引水坝、引水隧洞（明渠）、前池、压力钢管、发电厂房及升压站等。
三湖河流域周边分水岭均属砂岩地形，中间区域属喀斯特地形，溶洞发育，支流多为暗河，三湖河主流明暗交替，根据牛头电站的前期规划成
果以及三湖河流域的地形、地质条件，主干流的隐现情况，牛头电站的引水坝选在仰屯自然村附近，即三湖河流入溶洞前460m处，坝址上游有常年冒水的荡屯岩洞、农干洞、古榜洞和陇眉洞。 5.2.2厂址选择
根据引水工程沿途地形、地质条件和下游哥盖梯级电站的正常回水位及前期踏勘成果，牛头电站的发电厂房位置初拟两个布置方案，方案(Ⅰ)发电厂房布置在牛头镇上游约1.2km处牛头河的左岸阶地上，方案(Ⅱ)发电厂房布置在牛头镇下游3km处牛头河的左岸山脚上。两方案的平面布置详见“牛头初-总图-01”。
a）方案(Ⅰ)
该方案引水线路自引水坝进水口引水至A点进入隧洞至E点延伸到I点，然后左拐至J点出口，隧洞出口与前池相接，通过发电隧洞、压力钢管引水至厂房发电，引水线路总长8825.5m，其中无压隧洞7633m，引水涵洞292.5m，发电隧洞550m，压力钢管350m，另外尾水渠长790m。电站装机2×5000+2500=12500kW。
b）方案(Ⅱ)
该方案引水线路在E点前与方案(Ⅰ)相同，通过E点后经F点在G右拐，在H点出口，隧洞出口与前池相接，通过压力钢管引水至厂房发电，引水线路总长9620m，其中无压隧洞8689.5m，引水涵洞292.5m，压力钢管638m。电站装机2×5000+2500=12500kW。
c)方案比较 1）引水工程
两方案的枢纽布置基本相同，都为引水式水电站，方案(Ⅰ)的引水线路总长度为8825.5km，方案(Ⅱ)的引水线路长度为9620km，两方案相比，方
案(Ⅱ)比方案(Ⅰ)长794.5km，其中无压隧洞长1056.5m，压力管长288m，但方案(Ⅰ)有550m长的发电隧洞及需增加790m长的尾水渠。另外，方案(Ⅰ)的前池位于高山山顶上，交通不方便，运行管理因难，并在压力隧洞段需设90m深的井竖。
2）厂区布置
方案(Ⅰ)厂址距离牛头河较远，机组安装高程较高，厂房周围地形开阔，不需要考虑厂房防洪问题，管理和生活等附属建筑物可就近布置。方案(Ⅱ)厂址处地形较窄，靠近牛头河布置，管理和生活等附属建筑物距离厂房较远，管理运行不方便。
3）工程占地
方案(Ⅰ)厂址周围以水田为主，并且需修建790m长的尾水渠，占用水田20亩，旱地3亩，林地5亩，所占用土地以耕地为主，占地补偿投资共计125万元，征地补偿工作较困难；方案(Ⅱ)厂址布置在山脚，前池与压力管沿着山坡布置，占用旱地5.04亩，林地29.22亩，所占用土地以林地为主，占地补偿投资共计60万元，较方案(Ⅰ)少65万元，征地补偿工作相对较容易。
4）工程效益
方案(Ⅰ)的设计尾水位为245m，比牛头河正常水位高7m左右，不能充分利用水资源，年均发电量4337kW.h；方案(Ⅱ)的设计尾水位为238m，能与牛头河水位衔接，可充分利用水资源，年均发电量4434kW.h，比方案多97万kW.h。
5）工程施工
两方案的施工均以无压引水隧洞为主，控制工期均为引水隧洞，方案(Ⅱ)的引水隧洞较长，但最大单向进深与方案(Ⅰ)基本相同，施工工期相差不大；
方案(Ⅰ)的发电隧洞中间有竖井，隧洞后接压力钢管，施工工序较多，竖井施工难度也较大。在工程施工难易程度上方案(Ⅱ)略优于方案(Ⅰ)。
6）工程投资
方案(Ⅰ)的工程占地投资125万元，引水工程投资2423万元，发电工程投资1460万元，投资合计4008万元，方案(Ⅱ)的工程占地投资60万元，引水工程投资2653万元，发电工程投资1125万元，投资合计3838万元，比方案(Ⅰ)多170万元。
两方案的主要工程特性表见下表5.2-1。
表5.2-1 序号 1 2 3 4 5 6 7 厂址方案比较工程特性表
数量 项目名称 单位 km m m m kW kW.h 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 万元 方案(Ⅰ) 8825.5 411.2 245.0 166.2 12500 4337 4008 2423 1460 150 340 130 370 160 310 125 方案(Ⅱ) (Ⅰ)- (Ⅱ) (推荐方案) 9620 410.2 238.0 172.2 12500 4434 3838 2653 1125 100 194 323 508 60 -794.5 1.0 7 -6.0 0 -97 170 -230. 335 65 备注 引水线长度 前池正常水位 设计尾水位 设计毛水头 装机容量 年均发电量 投资合计 2) 发电工程 其中： 1) 引水工程(前池之前) 前池 发电隧洞 压力钢管土建部分 电站工程 尾水渠 金结 3) 工程占地补偿投资 注：1、上述工程投资不包括引水坝部分投资； 2、土建部分投资仅为直接费。
d）厂址选择
水电站初步设计报告
