積石峽水電站設(shè)計(jì)基本資料范本

1、積石峽水電站樞紐設(shè)計(jì)基本資料1 工程概況積石峽水電站位于XX省XX縣境內(nèi)積石峽出口處,是黃河上游干流龍青段梯級(jí)規(guī)劃的第五個(gè)大型梯級(jí)電站,距XX縣城30km處,距XX市206,距XX縣城100。積石峽水電站主要任務(wù)是發(fā)電。該工程水庫為日調(diào)節(jié)水庫,正常蓄水位1856m,工程規(guī)模為等大(2)型,大壩為1級(jí)建筑物,泄水建筑物、引水發(fā)電及廠房均為2級(jí)建筑物。大壩、泄水、引水發(fā)電建筑物按500年一遇洪水設(shè)計(jì),5000年一遇洪水校核,其入庫洪峰流量分別為5850 m3 /s和7550 m3 /s。廠房按200年一遇洪水設(shè)計(jì),考慮機(jī)組參與泄洪,廠房按5000年一遇洪水校核；泄水建筑物消能防沖按50年一遇設(shè)計(jì)。

2、積石峽水電站施工采用全年圍堰擋水、隧洞導(dǎo)流、基坑全年施工的導(dǎo)流方式。2 水文2.1 流域概況黃河發(fā)源于青海巴顏喀拉山北麓各恣各雅山的長日曲,經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東XX省區(qū),于XX省懇利、利XX縣之間流入渤海,全長5464km,流域面積752443km2。黃河上游大部分河流穿行于海拔30004000m的高山峽谷之間,河道迂回曲折,流域植被率高,水土保持良好,河流水量豐沛,徑流比較穩(wěn)定。在XX省吉邁至瑪曲段有白河和黑河兩支流匯入,使干流水量顯著增加。黃河入龍羊峽后,經(jīng)峽谷和川地相間地段,于清水大莊下游2km進(jìn)入積石峽。積石峽水電站壩址位于積石峽峽谷出口處,距河源1

3、938km。壩址以上流域面積146749 km2,占全流域面積的19.5%,而水量站全流域水量38.8%。積石峽壩址上游有已建的龍羊峽、拉西瓦、李家峽及公伯峽水電站,龍羊峽水庫是一個(gè)具有多年調(diào)節(jié)性能的巨型水庫,總庫容達(dá)275108m3。龍羊峽水電站與下游劉家峽水庫聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用,使積石峽徑流年內(nèi)分配趨于均勻,提高積石峽的發(fā)電效益,同時(shí)大大削減積石峽入庫洪水,減小積石峽水庫的設(shè)計(jì)洪水和校核洪水。李家峽、公伯峽水庫為日調(diào)節(jié)水庫,調(diào)節(jié)性能較差,對(duì)積石峽水庫的入庫洪水和徑流年內(nèi)分配影響較小。2.2 氣象壩址區(qū)各氣象要素均以上游30km處循化氣象站為設(shè)計(jì)代表站,壩址附近及以上流域氣候干燥,雨量少,為高原半

4、干旱型氣候。多年最高氣溫38.2,多年最低氣溫-19.9,多年平均最高氣溫15.7,多年平均最低氣溫2.3,多年平均氣溫8.7。多年各月最大風(fēng)速24m/s,最大風(fēng)速32m/s,多年各月最多風(fēng)向ESE,多年各月平均風(fēng)速3.1m/s。多年平均年降雨量266.2mm,多年平均年蒸發(fā)量2131.4mm。 2.3 水文基本資料黃河上游干流安寧渡以上有黃河沿、吉邁、瑪曲、康乃亥、貴德、上詮、蘭州、安寧度等水文站。上述站均為國家基本測(cè)站,觀測(cè)系列較長,資料精度較高,資料整編規(guī)范。其中蘭州站觀測(cè)年限最長,始于1934年。循化水文站位于積石峽壩址上游約30km處,控制流域面積145459 km2,與積石峽以上流

5、域面積相差0.9%。循化水文站測(cè)量斷面上下河流基本順直、水流流態(tài)順暢,1945年建站觀測(cè)至今。2.4 徑流2.4.1 徑流系列插補(bǔ)延長本工程以循化水文站為設(shè)計(jì)代表站。該站自1945年10月至今有實(shí)測(cè)水文資料,其中實(shí)測(cè)最大月平均流量3530m3 /s,發(fā)生在1981年9月,歷年實(shí)測(cè)最小月平均流量157m3 /s,發(fā)生在1960年1月。設(shè)計(jì)徑流系列采用191920_年共81年資料,其中19191945、1949年年、月徑流是通過循化與蘭州站月徑流相關(guān)插補(bǔ)得到?？紤]1980年以后受龍羊峽、李家峽水庫調(diào)蓄影響,特采用考慮河道演算的合成流量法對(duì)貴德站及循化站流量資料進(jìn)行還原,然后統(tǒng)計(jì)得到循化站年、月天然

6、徑流量。2.4.2 年徑流頻率計(jì)算根據(jù)循化水文站19192000共81年水文年徑流系列,進(jìn)行頻率計(jì)算,采用矩法估算參數(shù),P-III 型曲線適線,并經(jīng)上、下游參數(shù)平衡,得循化水文站多年平均流量703m3 /s,Cv=0.24,Cs=2Cv,年徑流頻率計(jì)算成果見表2-1。 表2-1 循化水文站年平均流量頻率計(jì)算表 流量單位:m3 /s均值CvCv/Cs各種頻率設(shè)計(jì)值 (%)資料年限及說明1020507590957030.242926840690583497450191920002.5 洪水 2.5.1 洪水特性及成因黃河上游大洪水是由大尺度天氣系統(tǒng)所造成的長歷時(shí),大面積連續(xù)降雨所形成的,局部暴雨對(duì)

7、造洪影響不大。黃河上游洪水特性一般是暴雨特性在地面上的反映,所形成洪水多由大面積降雨所致,洪水漲落較緩,一次洪水過程約40天左右,洪型矮胖,歷時(shí)較長,峰形多以單峰為主,峰、量關(guān)系對(duì)應(yīng)較好,在實(shí)測(cè)的較大洪水中洪峰出現(xiàn)在9月份占40%,出現(xiàn)在7月份占36%。1946、1967、1981年洪峰都出現(xiàn)在9月份,1964年和調(diào)查的1904年歷史洪水洪峰出現(xiàn)在7月份。2.5.2 循化水文站天然設(shè)計(jì)洪水根據(jù)循化水文站194620_年延長后的洪水系列,加入1904年歷史洪水,1981年洪水作特大值處理,采用P-III 型曲線適線,再次對(duì)循化站洪水進(jìn)行復(fù)核,得出循化水文站天然設(shè)計(jì)洪水成果表2-2。表2-2 循化

8、水文站天然設(shè)計(jì)洪水成果表 項(xiàng)目均值CvCv/Cs各種頻率設(shè)計(jì)值 (%)備注0.010.020.050.10.2125Qm25200.36488208340768071806680552049904280W1526.70.34488.283.677.272.467.656.251.144.2W1564.60.3342071961821711601331221062.5.3 區(qū)間洪水貴循區(qū)間洪水是龍積區(qū)間洪水的主要部分。區(qū)間洪水采用特征河長法與馬斯京根法進(jìn)行流量演算和用貴德、循化站水文站每場(chǎng)洪水錯(cuò)開傳播時(shí)間相減法計(jì)算貴循區(qū)間洪水,使區(qū)間洪水考慮河槽調(diào)蓄作用與洪水傳播時(shí)間后更為準(zhǔn)確合理。貴德、循化站

9、水文資料延長十年后設(shè)計(jì)成果與原成果基本一致。貴循區(qū)間洪水成果見表2-3。項(xiàng)目 均值CvCv /Cs各種頻率設(shè)計(jì)值 (%)備注 0.010.020.10.212510Qm4000.7633080285023002070154013101010788Q日平均2300.6831530142011601050798688543433W15d0.520.6533.263.032.492.261.731.501.190.96W3d1.590.6239.388.737.226.585.074.423.552.88表2-3 貴循區(qū)間洪水成果表 公積區(qū)間洪水計(jì)算:采用貴循區(qū)間及龍李區(qū)間設(shè)計(jì)洪水按面積比折算法綜合

10、確定,見表2-4。表2-4 公積區(qū)間設(shè)計(jì)洪水成果表項(xiàng)目 各種頻率設(shè)計(jì)值 (%) 備 注0.010.020.10.212510Qm1060800661603464404327267W10.3500.3250.2660.2400.1830.1580.1240.10李積區(qū)間洪水計(jì)算:采用貴循區(qū)間洪水按面積比直接推得李積區(qū)間洪水,見表2-5。項(xiàng)目均值CvCv/Cs各種頻率設(shè)計(jì)值 (%)備注0.010.020.10.212510Qm3390.763261024101950175013001110855667Q日平均1950.68313001200982889668583460367W3d0.440.65

11、32.762.572.111.911.471.271.00.8表2-5 李積區(qū)間洪水成果表2.5.4 受上游水庫調(diào)蓄后的積石峽水庫頻率洪水龍羊峽水庫為一巨型多年調(diào)節(jié)水庫,其投入運(yùn)行后已使下游天然設(shè)計(jì)洪水特性發(fā)生較大變化。李家峽水庫、公伯峽水庫都具有一定的調(diào)洪能力,所以積石峽壩址以上洪水受到龍、李、公三個(gè)水庫的調(diào)蓄影響?？紤]龍、李、公三個(gè)水庫的調(diào)蓄影響后,積石峽水電站不同頻率入庫洪水的洪峰流量見表2-6。項(xiàng)目各種頻率設(shè)計(jì)值 (%)0.020.10.20.512520Qm75506050585056005400499042803160表2-6 積石峽水電站不同頻率入庫洪水洪峰流量表2.5.5 入庫

12、設(shè)計(jì)洪水過程線積石峽水庫設(shè)計(jì)洪水受上游龍羊峽、李家峽、公伯峽三庫調(diào)洪影響,所以其設(shè)計(jì)洪水不但要考慮龍羊峽水庫而且要考慮李家峽、公伯峽兩庫的調(diào)洪作用。由于李、公、積三庫防洪庫容均較小,用日平均流量調(diào)洪難以反映其調(diào)洪能力,因此區(qū)間最大3天洪水過程采用逐時(shí)過程。經(jīng)綜合分析比較,采用1964年洪水作為典型,考慮上游龍羊峽、李家峽、公伯峽三庫的調(diào)洪作用,得到積石峽水電站的入庫設(shè)計(jì)洪水過程線見表2-7。 表2-7 積石峽入庫設(shè)計(jì)洪水過程線 流量:m3/s時(shí)間(月.日.時(shí))p=0.2p=0.02時(shí)間(月.日.時(shí))p=0.2p=0.028.4.0557972008.54.155947

13、2208.54.2568773408.54.3567273208.5.16559472208.4.4565673008.54.5561872508.54.6554871608.5.19558772108.4.7554071508.5.20557171908.4.8553271408.5.21555671708.4.9551771208.5.22554071508.4.10550971108.5.23554071508.4.11552571308.6.0554071508.4.12551771

14、208.6.1554071508.46.2554071508.46.3554071508.46.4554871608.4.16550971108.6.5554871608.46.6554871608.46.7555671708.4.19553271408.6.8555671708.4.20556371808.6.9555671708.4.21557972008.6.10555671708.4.22557972008.6.11556371808.4.235602723

15、08.6.12557972008.5.0560272308.65.1585075508.65.2565673008.65.3564972908.6.16558772108.5.4562572608.65.5560272308.65.6558772108.6.19554871608.5.7558772108.6.20554071508.5.8558772108.6.21552571308.5.9558772108.6.22551771208.5.10558772108

16、.6.23550971108.5.11560272308.7.0549470908.5.1256027230282.5.6 施工導(dǎo)流及渡汛流量積石峽施工期分為三個(gè)階段,第一階段導(dǎo)流洞開挖,巖坎擋水,渡汛標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水；第二階段導(dǎo)流洞導(dǎo)流,圍堰擋水,導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水；第三階段為壩體擋水,渡汛標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水。 積石峽水電站的施工洪水為10年一遇洪水2380 m3 /s,20年一遇洪水2530 m3 /s,一百年一遇洪水3260 m3 /s.對(duì)于非汛期,積石峽施工期達(dá)不到設(shè)計(jì)水平年,所以采用上游李家峽水電站機(jī)組過流能力1460 m3 /s作為積石峽非汛期施工洪水設(shè)計(jì)值,見表2-

17、8。月份洪水標(biāo)準(zhǔn)(%)1251016/1460146071032602730253023801112/14601460表2-8 積石峽分期施工洪水成果表2.6 泥沙本工程以循化水文站作為設(shè)計(jì)依據(jù)站。水庫入庫泥沙由上游公伯峽水庫的出庫沙量及公積區(qū)間來沙量兩部分組成。2.6.1 入庫懸移質(zhì)泥沙及特性積石峽上游公伯峽水庫多年平均出庫沙量為34104t。公伯峽和積石峽區(qū)間無大支流匯入,區(qū)間懸移質(zhì)輸沙量由區(qū)間輸沙模數(shù)和區(qū)間積水面積計(jì)算,公伯峽和積石峽壩址區(qū)間多年平均輸沙量為683104t。則積石峽水庫多年平均入庫懸移質(zhì)沙量為717104t。積石峽入庫沙量年內(nèi)分配很不均勻,主要集中在汛期,汛期69月沙量占

18、全年入庫沙量的91.9%。多年平均含沙量為0.34kg/m3,泥沙干容重采用1.16 t/m3。積石峽水庫入庫泥沙顆粒級(jí)配采用循化站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果,其懸沙的中值粒徑為0.013mm,平均粒徑0.029mm。2.6.2 入庫推移質(zhì)泥沙公伯峽及上游的梯級(jí)水庫攔截了黃河干流的推移質(zhì)泥沙,積石峽入庫推移質(zhì)泥沙僅來自于公伯峽積石峽壩址區(qū)間。采用干流區(qū)間推移質(zhì)輸沙模數(shù)計(jì)算得積石峽年入庫推移質(zhì)沙量為22.9104t。推移質(zhì)泥沙干容重采用1.8. t/m3。3 工程地質(zhì)3.1 區(qū)域地質(zhì)概況3.1.1 地層巖性本區(qū)出露地層有前震旦系、白堊系、第三系和第四系等。(1)前震旦系(AnZ):僅出露上亞群,分布于庫區(qū)

19、鎖通坡及壩址區(qū)以南關(guān)門至馬爾坡一帶。巖性以暗綠色黑云角閃片巖、斜長角閃片巖為主,偶夾石英巖及不純的大理巖。(2)白堊系(K):僅出露下統(tǒng)河口群,分布于壩址區(qū)和索通至循化川一帶,是庫壩區(qū)的主要地層。巖性為紫紅紫灰色礫巖、含礫砂巖、砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖等。(3)第三系(R):僅出露上新統(tǒng)臨夏組(N2),分布于甘循川和丹陽川等地,巖性為磚紅色淺紅色砂礫巖、含砂礫巖、砂巖、砂泥質(zhì)巖及粘土質(zhì)泥巖等,局部夾有石膏層。(4)第四系(Q): 中、下更新統(tǒng)(Q1+Q2),分布于循化以南堂方莊至文都大寺一帶,由礫巖夾12m厚的砂巖組成,呈條帶狀,屬河湖相堆積；上更新統(tǒng)(Q3),分布于高階地及山頂,為含粘土質(zhì)

20、粉砂及亞粘土,下部夾有砂礫石層；全新統(tǒng)(Q4),分布于河床、漫灘、級(jí)階地上的沖積層及洪積物。3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造和地震3.1.2.1 地質(zhì)構(gòu)造本區(qū)在大地構(gòu)造單元上隸屬于與松潘、甘孜印支褶皺系交界地帶的祁連加里東褶皺帶的拉脊山優(yōu)地槽內(nèi),南與雙朋西清水隆起帶為鄰,北與拉脊山褶皺帶相連,阿勤卡金山當(dāng)蕊五臺(tái)山隆起帶以NW345方向恒于地區(qū)中部,東側(cè)為民和臨夏盆地,西側(cè)為化隆盆地。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造線方向以NWW向和NNW向?yàn)橹?且河西系構(gòu)造行跡表現(xiàn)尤為明顯,控制著庫址區(qū)構(gòu)造發(fā)育的方向和規(guī)模。NWW向斷裂主要有拉脊山活動(dòng)斷裂帶和隆務(wù)河大夏河斷裂,全新世以來無明顯的活動(dòng)跡象或斷裂活動(dòng)顯著減弱。NNW向斷裂主要有大

21、河家關(guān)灘斷裂、馬爾坡烏龍溝斷裂、協(xié)拉斷裂、循化斷裂,自晚更新世中晚期以來活動(dòng)性已明顯降低。3.1.2.2 場(chǎng)址區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性研究積石峽工程場(chǎng)址位于化隆與臨夏兩盆地之間當(dāng)蕊五臺(tái)山隆起中。對(duì)關(guān)門斷層和鎖通斷層距壩址較近,對(duì)工程區(qū)穩(wěn)定有重要意義,為此進(jìn)行專門的研究。關(guān)門斷層(F15)位于壩址下游1.3的關(guān)門忖附近,總體走向SNW6570,北端被北西向斷裂所截,延伸長約20余。斷層破碎帶寬數(shù)十米,巖性破碎,擠壓特征明顯。該斷裂晚更新世以來無明顯活動(dòng)。鎖通斷層(F13)位于壩址上游約5處鎖通坡,總體走向NW300,呈一向南西凸出的弧形,可見長度不足10。該斷層規(guī)模較小,與北鄰兩條斷層組成一小型“帚”狀構(gòu)

22、造,涉及范圍僅132。該斷層自晚更新世以來已進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。綜上所述,對(duì)壩址區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定性評(píng)價(jià)如下:(1)區(qū)域內(nèi)晚近期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為大面積間歇性上升為主,地貌上反差強(qiáng)烈,展現(xiàn)出斷陷盆地與高聳隆起山岳相間分布,相對(duì)高差數(shù)百米。峽谷區(qū)黃河自中更新世以來深切達(dá)數(shù)百米,發(fā)育有多級(jí)基座階地。山麓沖積扇重疊,且坡度較大；河床覆蓋層??；河道水力坡降大,差異性升降運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)強(qiáng)烈。(2)本區(qū)大斷裂普遍切割上新統(tǒng)地層,均未見到切割晚更新世地層,表明在上新世末,更新世早中期曾有過強(qiáng)烈活動(dòng)。在中更新世晚期以來,即距今1126萬年間,多數(shù)在20萬年左右,活動(dòng)跡象不明顯,基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。(3)壩址區(qū)所處部位地震地質(zhì)

23、環(huán)境相對(duì)較好。距；離較近的關(guān)門斷層和鎖通斷層的規(guī)模相對(duì)較小,活動(dòng)的強(qiáng)度較低,控震作用不明顯,無中強(qiáng)震孕震能力,自中更新世晚期以來無新活動(dòng)跡象。從構(gòu)造活動(dòng)性分析,壩址區(qū)范圍是相對(duì)安全、構(gòu)造穩(wěn)定性較好的地區(qū)。(4)壩址區(qū)為地震活動(dòng)水平較低的弱震區(qū)。有史以來,沿關(guān)門斷層和鎖通斷層無強(qiáng)震記錄,也無地震現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)地震頻度小,小震震中分布零散,預(yù)期近期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)地震增強(qiáng)的趨勢(shì),場(chǎng)址仍主要受外圍遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)震的波及影響,工程區(qū)為區(qū)域構(gòu)造基本穩(wěn)定區(qū)。3.1.2.3 地震基本烈度積石峽工程基本場(chǎng)址地震基本烈度為七度,壩址50年超越概率5%和100年超越概率2%的基本水平加速度峰值分別為0.159g和0.288g。3.

24、2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件3.2.1 庫區(qū)地質(zhì)概況當(dāng)正常蓄水位1856m時(shí),水庫回水全長約37.23,庫盆由峽谷和川地兩部分組成。峽谷段全長20,主要地層為前震旦系變質(zhì)巖和白堊系砂礫巖。庫岸陡峭,岸坡多大于45,河流蜿蜒曲折,平均水力坡降2.4%。兩岸沖溝、崩塌及滑坡等較發(fā)育。川地段長17,分布于庫尾,由循化川地組成,寬約14.庫盆主要由上第三系紅層構(gòu)成,漫灘及階地發(fā)育。3.2.2 水庫滲漏及固體徑流積石峽電站水庫兩岸山體雄厚,無通向下游的大斷裂,無低于庫水位的鄰谷和低地。黃河為區(qū)域最低排泄基準(zhǔn)面,兩岸地下水補(bǔ)給河水。周邊均為不透水巖層,封閉條件良好。水庫蓄水后不存在永久性滲漏問題。庫內(nèi)固體徑流主要

25、來自于上游及區(qū)間支流攜帶泥沙和庫岸再造所提供的物質(zhì)。其固體物質(zhì)的搬運(yùn)量有限。水庫蓄水后,岸坡再造,部分滑坡堆積物、殘坡積和洪積物塌滑入庫,其量有限,對(duì)水庫正常運(yùn)行無大的影響。3.2.3 水庫誘發(fā)地震庫區(qū)內(nèi)無發(fā)真構(gòu)造的地質(zhì)背景,屬外圍地震波及影響區(qū)。除庫尾有循化沖斷層分布外,庫區(qū)其它部位無區(qū)域性斷裂通過。循化斷層歷史上也不是發(fā)震構(gòu)造,破碎帶擠壓緊密,阻水性較好,不利于深部滲透。庫尾水位抬高僅4m多,且?guī)烊莶淮?水頭不大于100m,類比黃河上游已建水庫的地震資料,認(rèn)為該水庫產(chǎn)生危及工程安全的水庫誘發(fā)地震的可能性不大。3.2.4 水庫主要工程地質(zhì)問題庫岸穩(wěn)定和水庫區(qū)的浸沒、塌岸問題是水庫兩大主要的工

26、程地質(zhì)問題。（1） 庫岸穩(wěn)定問題庫區(qū)發(fā)育有7處較大的滑坡,分布在峽谷段,其中庫首段有、滑坡,庫中段分布有、 、及滑坡。從滑坡表面地形、滑床形態(tài)、物質(zhì)組成、剪出口位置、穩(wěn)定計(jì)算等方面綜合分析認(rèn)為:水庫蓄水后,庫區(qū)滑坡是整體穩(wěn)定的,但岸邊再造不可避免,破壞方式均以小方量的崩塌形式為主,在水庫內(nèi)不可能形成大的涌浪及二道壩。即使按極端情況考慮,假定、 、及滑坡一次性最大方量崩塌同時(shí)入庫,產(chǎn)生的水庫涌浪傳遞到壩時(shí)的最大浪高只有3.36m,對(duì)大壩的安全不構(gòu)成危害。庫尾段地形平坦開闊,兩岸、階地發(fā)育,水庫回水大都到級(jí)階地前緣,除在加入村及XX縣城兩處有塌岸問題需采用防護(hù)措施外,不存在其他邊坡穩(wěn)定問題。（2）

27、 水庫浸沒問題浸沒區(qū)主要分布于馬爾坡上、下灘、東門尕莊、波浪灘、草灘壩和加入六個(gè)區(qū),均位于黃河低階地及高漫灘區(qū)。當(dāng)正常蓄水位1856m時(shí),庫區(qū)淹沒總面積0.442 。3.3 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件3.3.1 地形條件積石峽選定上壩址,積石峽峽谷出口河道轉(zhuǎn)彎處,該處河流流向自SW200轉(zhuǎn)向SE160,形成左凸右凹的河灣,河灣下游河道相對(duì)順直。壩址區(qū)河谷斷面呈開闊“V”字,兩岸不對(duì)稱,右岸陡峭,自然邊坡6080。左岸較緩,除壩線處岸坡較陡外,其余部位都較緩,自然邊坡3060,殘留、級(jí)侵蝕階地的臺(tái)面,其高程18001820m,寬約100m。平水期河水位17831782m,水面寬6070m,水深917m,

28、正常蓄水位1856m時(shí),河谷寬255291m。壩址區(qū)兩岸山頂巖石高出水面200400m。河床覆蓋層厚度變化較大,中間08m,河邊回水區(qū)410.7m,上壩址左岸沿河流方向有一呈弧形展布的縱向深槽,該深槽縱向長度約160m,上游寬1020m,下游寬2050m,覆蓋層厚度達(dá)14.630.6m。基巖面最低高程1758m。3.3.2 地層巖性壩址區(qū)出露基巖主要為白堊系下統(tǒng)河口群,按巖性組合共分五大層(K11 K51 )。巖層走向NE2430,傾向SE,傾角1112,在壩址區(qū)呈平緩皺曲,上壩址傾左岸偏下游。K11 層:深灰色雜色礫巖,上部夾粗中粒砂巖。主要分布在上游木場(chǎng)村一帶。K21 層:紫紅色中細(xì)砂巖,

29、磚紅色泥質(zhì)粉砂巖,磚紅色泥鐵質(zhì)粉砂巖,灰色礫巖。該層巖性軟弱,力學(xué)強(qiáng)度較低,軟弱夾層及裂隙較發(fā)育,主要分布于壩址區(qū)河床及兩岸較低部位及木場(chǎng)村一帶。K31 層:紫紅色、青灰色中細(xì)砂巖夾紫紅色礫巖,紫紅色、紫灰色礫巖,局部夾泥質(zhì)粉砂巖,單層厚2540cm。該層強(qiáng)度中等,軟弱夾層及裂隙中等發(fā)育,主要分布于壩址區(qū)兩岸。K41 層:磚紅色、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖及中細(xì)砂巖、礫巖,磚紅色泥質(zhì)粉砂巖夾雜色礫巖,單層厚0.22m。該層強(qiáng)度較差,軟弱夾層發(fā)育,主要分布于壩址區(qū)左岸壩肩及右岸較高部位。K51 層:紫紅、紫灰色礫巖夾系、粗礫砂巖為主,局部夾有粉砂巖及泥質(zhì)粉砂巖。該層強(qiáng)度較差,表面易風(fēng)化破碎,主要分布于壩址

30、區(qū)左岸較高部位。3.3.3 地質(zhì)構(gòu)造白堊系地層構(gòu)造變動(dòng)輕微,巖層傾角變化724內(nèi),上、下壩址間巖層似呈一不完整的寬緩向斜褶曲,即上壩址傾左岸偏下游,下壩址傾左岸偏上游。壩址區(qū)共有斷層29條,規(guī)模較小,一般長在100140m,個(gè)別大于400m,無順河向斷層。按其產(chǎn)狀大致可分為NNW、NNE、NEE三組,其中NNW、NNE組為壓扭性結(jié)構(gòu)面,NEE組為張扭性結(jié)構(gòu)面,傾角一般為5080,破碎帶寬一般為530cm,其物質(zhì)組成為壓碎巖、糜棱巖、斷層泥等,泥鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)程度中等,對(duì)工程布置影響較小。裂隙性質(zhì)與斷層性質(zhì)一致,以NNE及NWW最發(fā)育,NNW與NEE次發(fā)育,大多為陡傾角。3.3.4 水文地質(zhì)經(jīng)壩

31、趾區(qū)兩岸地下水位觀測(cè)孔觀測(cè),地下水位均高于河水,為地下水補(bǔ)給河水。壩基巖體的滲水性具有一定的規(guī)律,河床地帶由于二次應(yīng)力集中,在一定深度內(nèi)最大主應(yīng)力近于水平,垂直于河床方向上的最小主應(yīng)力呈現(xiàn)一定范圍的拉應(yīng)力區(qū),河床巖體卸荷,加之?dāng)嗔亚懈詈惋L(fēng)化等影響,透水性較強(qiáng)。兩岸因河谷下切,斜坡上的巖體回彈、卸荷風(fēng)化等,在一定范圍內(nèi),巖體透水性亦較大。根據(jù)壩址區(qū)鉆孔大量壓水試驗(yàn)資料分析,結(jié)果表明q3Lu的相對(duì)不透水層埋深分別為河床5060m,左岸4060m,右岸4055m,需進(jìn)行防護(hù)處理。3.3.5 巖體風(fēng)化卸荷特征壩址巖體風(fēng)化卸荷除受河谷下切、斜坡回彈和風(fēng)化應(yīng)力的影響外,還受到壩區(qū)各結(jié)構(gòu)面與斜坡的交切關(guān)系控

32、制。左岸巖體巖層傾向岸坡內(nèi),卸荷及風(fēng)化程度較輕；右岸巖體巖層傾向坡外與NNW組斷層及NWW組裂隙切割,在中壩址附近,荷載現(xiàn)象較普遍明顯。但壩址區(qū)不存在深卸荷問題。巖體風(fēng)化深度與巖性和地形地貌有關(guān),壩址區(qū)巖體一般無強(qiáng)風(fēng)化,弱風(fēng)化垂直深度河床部位4.535m,左岸727m,右岸3.527m。弱風(fēng)化上部510m范圍內(nèi)巖體不宜作主要建筑物基礎(chǔ)。3.3.6 壩址區(qū)巖體質(zhì)量分類及物理力學(xué)性質(zhì)壩址區(qū)巖體為白堊系砂礫巖層,巖向變化較大,巖體質(zhì)量差別顯著,根據(jù)巖層厚度、斷裂發(fā)育程度,結(jié)合巖體單軸和飽和抗壓強(qiáng)度、縱坡速度等將壩區(qū)巖體分為四類。其中類、類分布較少,類較多,類次之。（1） 巖體抗壓強(qiáng)度壩區(qū)巖體按巖石性

33、質(zhì)分為四類:紫灰色、灰褐色礫巖及含礫砂巖,紫褐、灰褐色中細(xì)砂巖,紫紅、紫褐色細(xì)砂巖,紫紅、磚紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉細(xì)砂巖。表3-1 積石峽水電站壩址區(qū)巖體質(zhì)量分類表巖 體類 型巖 體 結(jié) 構(gòu) 類 型巖體結(jié)構(gòu)特征抗壓強(qiáng)度 Mpa軟化系 數(shù)裂隙間距(m)巖石RQD%硐壁縱波速度(Vpm/s)完整性系數(shù) 巖體工程性質(zhì)評(píng)價(jià)干抗壓 濕 抗 壓整體層狀塊狀結(jié)構(gòu)巖體完整,呈厚層狀,微新鮮巖體,結(jié)構(gòu)面不發(fā)育,裂隙、節(jié)理閉合無夾泥,巖層間相互組合緊密,巖塊抗壓強(qiáng)度高,大部分礫巖、砂巖鈣鐵質(zhì)膠結(jié),裂隙間距一般大于100cm135960.712.07590480040000.990.64巖體完整,強(qiáng)度高,抗滑、抗變形性

34、能強(qiáng),不作專門性地基處理,屬優(yōu)良地基,巖體穩(wěn)定性良好。 塊狀厚層狀結(jié)構(gòu)巖體呈塊狀厚層狀,陡傾角裂隙發(fā)育,軟弱夾層分布不多,裂隙間距一般為10050cm,不存在影響壩基及壩肩穩(wěn)定的楔形體。微風(fēng)化。119670.562.00.55075390030000. 610.36巖體較完整,強(qiáng)度較高,軟弱結(jié)構(gòu)面不控制壩基巖體整體穩(wěn)定,抗滑抗變形能力較強(qiáng),專門性地基處理量不大,屬良好的壩基。 1層狀碎裂結(jié)構(gòu)巖體呈厚層中厚層狀,結(jié)構(gòu)面較發(fā)育,巖體中分布有陡緩裂隙及軟弱夾層,局部有影響壩基或壩肩穩(wěn)定的楔形體或棱體。弱風(fēng)化下部微風(fēng)化。123780.630.52.02550290024000.340.23巖體較完整,

35、局部完整性較差,強(qiáng)度較高,抗滑、抗變形性能在一定程度上受到結(jié)構(gòu)面控制,對(duì)影響巖體變形和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面,應(yīng)作專門處理。 2巖體呈薄層狀結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。分布有陡緩傾角裂隙及軟弱夾層,局部有影響壩基和壩肩穩(wěn)定的楔形體或棱體。弱風(fēng)化下部。99570.580.52.02550270020000.290.16巖體較完整,局部完整性差,易軟化,強(qiáng)度較低,抗滑、抗變形性能差。 1碎裂結(jié)構(gòu)巖體呈中厚薄層狀,軟弱結(jié)構(gòu)面較發(fā)育發(fā)育,且多張開夾碎屑和泥,巖塊間嵌合力弱,局部交匯帶由巖塊夾泥或泥包巖塊組成,具松散狀。弱風(fēng)化上部。0.20.05025240020000.230.16巖體完整性較差,抗滑、抗變形性能明顯受

36、結(jié)構(gòu)面和巖塊間的嵌合能力所控制,要進(jìn)行局部處理,視處理情況決定能否作為壩基。 2巖體破碎,呈薄層狀或碎裂狀結(jié)構(gòu),巖塊間嵌合力弱。弱風(fēng)化上部。17000.12巖體完整性差,抗變形性能差,抗滑能力差,需作開挖處理。表3-2 壩址區(qū)巖石室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果匯總表 巖 石名 稱風(fēng)化程度試驗(yàn)組數(shù)值別密度飽和密度比重吸水率%飽和吸水率%飽水系數(shù)抗壓強(qiáng)度軟化系數(shù)彈性模量GPa泊松比孔隙率%干抗壓濕抗壓g/3紫灰色、灰褐色礫巖及含礫砂巖弱微29平均值2.652.672.710.770.870.97109610.553.370.251.89紫褐、灰褐色中細(xì)砂弱微14平均值2.662.672.700.740.

37、790.96142720.494.690.211.38紫紅、紫褐色細(xì)砂巖弱微15平均值2.672.692.720.570.770.95122.6690.592.320.251.73紫紅、磚紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉細(xì)砂巖弱微15平均值2.662.682.720.710.820.91118610.512.530.282.08（2） 壩基巖體力學(xué)參數(shù)建議值表3-3 巖體力學(xué)參數(shù)建議值巖體所處位置巖石名稱巖體類型及風(fēng)化模量(GPa)混凝土/巖石抗剪強(qiáng)度巖體/巖石抗剪強(qiáng)度靜彈變模泊松比抗剪斷抗剪抗剪斷抗剪E0EsfCMPaFcMPafcMPafc壩肩及壩基中細(xì)砂巖、類微風(fēng)化152010150.300.950.

38、91.201.00.900.8001.00.951.51.20.950.900類弱風(fēng)化812580.300.800.750.850.700.750.7000.850.801.00.80.800.75壩基及壩肩礫巖及含礫砂巖、類微風(fēng)化12158100.30.950.901.201.00.900.8001.00.951.51.20.950.901、1類弱風(fēng)化810460.30.750.700.600.500.700.6500.800.750.700.600.750.70(續(xù)表)壩基及壩肩巖石名稱巖體類型及風(fēng)化模量(GPa)混凝土/巖石抗剪強(qiáng)度巖體/巖石抗剪強(qiáng)度靜彈變模泊松比抗剪斷抗剪抗剪斷抗剪E0

39、EsfCMPafcMPafCMPafc壩基及壩肩細(xì)砂巖、類微風(fēng)化10206130.30.800.750.850.700.750.7000.850.800.900.850.800.751類弱風(fēng)化58460.30.700.650.500.450.650.6000.750.700.550.50.700.65壩基及壩肩泥鐵質(zhì)粉細(xì)砂巖、粉砂巖2類微風(fēng)化35230.30.600.550.400.300.550.5000.650.600.550.50.600.5502類弱風(fēng)化320.30.550. 50.10.500.4500.600.550.600.550.550.50(3)壩址巖體質(zhì)量分級(jí)壩址巖體為白堊

40、系砂礫巖層,由于巖性變化較大,巖體質(zhì)量差別顯著。根據(jù)巖層厚度,斷裂發(fā)育程度,結(jié)合巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度,巖體縱波速度等將壩區(qū)巖體分為四級(jí)。其中,、級(jí)巖體分布較少,級(jí)較多,級(jí)次之。3.3.7 壩址區(qū)軟弱夾層的工程地質(zhì)特性巖層中的軟弱夾層是積石峽水電站的主要工程地質(zhì)問題之一。白堊系下統(tǒng)紅色巖層屬陸相碎屑巖建造湖盆邊緣沉積相,碎屑顆粒偏粗,巖性巖相變化較大。由于沉積韻律變化、巖層軟硬不均,受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及后期地下水、風(fēng)化等外應(yīng)力的長期作用影響,形成了軟弱夾層。軟弱夾層分布主要受巖性、巖相控制。壩址區(qū)軟弱夾層可劃分為四個(gè)帶層。軟弱夾層按物質(zhì)組成可分為類:類為泥夾巖屑型(Nj),類為碎屑夾泥層(PjN)類為巖

41、塊巖屑型(Nj)。所處部位類型結(jié)構(gòu)面特征抗剪強(qiáng)度抗剪斷抗剪fCfC壩肩壩基及建筑物部位泥夾巖屑型,夾泥厚1cn,夾泥連續(xù)率90%。0.30.350.020.250.300壩肩壩基及建筑物部位破碎夾泥層(巖屑夾泥層)夾泥厚1cm,夾泥連續(xù)率在50%80%。0.350.400.030.350.400壩肩壩基及建筑物部位巖塊巖屑型,主要由碎屑組成,夾泥厚0.20.4mm,連續(xù)率30%。0.400.450.050.400.450壩肩壩基及建筑物部位有夾泥的中、陡傾角斷層(軟性結(jié)構(gòu)面)0.300.350.050.300.350壩肩壩基及建筑物部位斷續(xù)夾泥的中陡傾角斷層(軟性結(jié)構(gòu)面)0.450.500.0

42、60.450.500壩肩壩基及建筑物部位中、陡傾角裂隙(硬性結(jié)構(gòu)面)0.550.600.080.550.600壩肩壩基及建筑物部位裂隙密集帶及斷層影響帶0.550.600.100.550.600表3-4 軟弱結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)建議值 3.4 天然建筑材料天然建筑材料調(diào)查與勘探表明,壩址上、下游黃河兩岸均儲(chǔ)存著相當(dāng)豐富的砂礫石料及土料。位于壩址下游2處左岸的張家村土料場(chǎng),儲(chǔ)有豐富的含砂礫土及粉質(zhì)粘土,可供圍堰等使用,也可作心墻壩的心墻土料。重點(diǎn)勘查的塊石料及砂礫石料場(chǎng)有:干溝天然砂礫石料場(chǎng)、下馬家砂礫石料場(chǎng)、樣板彎塊石料石料料場(chǎng),并對(duì)大墩峽塊石料場(chǎng)進(jìn)行了比較。干溝砂礫石料場(chǎng):位于壩址下游右岸XX省積

43、石山境內(nèi),距壩址約為89.5,場(chǎng)地高程20102090m,為洪沖積物組成,砂礫石層厚達(dá)25.06m,絕大部分砂礫石裸露地表。砂礫石巖性為花崗巖,巖石強(qiáng)度較高,抗風(fēng)化能力強(qiáng)。該料場(chǎng)砂礫料天然容重達(dá)2.23g/cm,自然級(jí)配良好。下馬家砂礫石料場(chǎng):位于壩址下游左岸XX省XX縣中川下馬家村附近,距壩址約20,料場(chǎng)地面高程17481755m,地下水埋深12.5m,砂礫料平均厚度9.72m,儲(chǔ)量豐富,質(zhì)量較好,其它指標(biāo)均能滿足質(zhì)量要求。樣板彎料場(chǎng):位于壩址上游左岸的樣板彎,距壩址2.8,料場(chǎng)順河分布,長1200m,寬80120m,地面高程17902180m,巖性為黑云角閃片巖。該料場(chǎng)料源儲(chǔ)藏量豐富,巖體

44、裸露,但料場(chǎng)處山體陡峻,開采場(chǎng)地狹窄,開采難度大。且交通條件差,需在左邊陡邊坡鑿山修路。大墩峽料場(chǎng):位于壩址下游1.5處的關(guān)門村后山體,屬甘肅境內(nèi),料場(chǎng)巖性為黑云角閃片巖,巖體質(zhì)量可滿足要求,且施工場(chǎng)地開闊,但由于關(guān)門斷層的影響,山體風(fēng)化程度較大達(dá)40余米。壩址區(qū)開挖料:主要巖性為白堊子K13-2 和K14 ,開挖料中部分巖石強(qiáng)度較低,巖石膠結(jié)程度較差,在干濕交潛狀態(tài)下易崩解。3.5 壩基開挖及材料參數(shù)3.5.1 壩址區(qū)開挖邊坡建議值 表3-5 壩址區(qū)開挖邊坡建議值工程部位巖石名稱風(fēng)化程度開挖邊坡混凝土面板堆石壩左壩肩礫巖、中砂細(xì)巖弱風(fēng)化2:13:1微風(fēng)化4:15:1右壩肩礫巖、中砂細(xì)巖弱風(fēng)化

45、3:1微風(fēng)化6:1混凝土面板堆石壩趾板右岸1820m以上礫巖、中砂細(xì)巖弱微風(fēng)化3:14:13.5.2 壩體填筑材料物理力學(xué)參數(shù)表材 料容重(KN/m)C(KPa)線性強(qiáng)度對(duì)數(shù)強(qiáng)度()()()墊層料2A濕22.0043.050.67.0飽和24.2041.048.55.0過渡料3A濕21.8042.052.510.0飽和24.1040.050.08.0主堆石區(qū)3B濕21.5041.056.513.0飽和23.9040.054.011.0下游堆石區(qū)3C(壩址區(qū)開挖料)濕21.1040.056.511.0飽和23.3038.046.511.0表3-6 壩體填筑材料物理力學(xué)參數(shù)表3.5.3 壩體填筑材

46、料鄧肯EB模型參數(shù)表表3-7 壩體填筑材料鄧肯EB模型參數(shù)表編號(hào)材 料(KN/m)Kn()()mRfKbKur1墊層料(2A)22.04000.3550.670.220.785208002特殊墊層區(qū)料(2B)22.07800.3052.580.250.7752515003過渡料(3A)21.88500.3052.5100.200.7755017004主堆石區(qū)(3B)21.510700.3656.5130.400.8226013005下游堆石區(qū)(3C)(開挖料)21.13100.3956.5110.300.591107004 庫容曲線及壩址水位流量關(guān)系曲線水庫庫容曲線見表4-1。壩址區(qū)河道各橫斷

47、面的水位流量關(guān)系曲線見表4-2。表4-1 積石峽庫容曲線庫水位(m)原始庫容(萬m3)淤積20年后庫容(萬m3)淤積50年后庫容(萬m3)1774.0601780517901401800700181017001820360018254840018306500900183585002431184010900431518451380065550185017650904123491852193401023234561854214501209046511855224001273452761856236901417961121860288901922410745表4-2 壩址區(qū)各斷面水位流量關(guān)系流量(m

48、3/s)壩址(m)廠房(m)壩址下游660m(m)2001782.001781.761781.074001783.081782.801781.986001784.051783.751782.888001784.851784.511783.5210001785.571785.211784.1720001788.381787.951786.7330001790.531790.041788.6331601790.871790.381788.9540001792.331791.811790.3142801792.811792.281790.7450001793.731793.171791.556000

49、1795.011794.401792.6670001796.201795.561793.7080001797.151796.511794.655特征水位及流量5.1 水庫特征水位 正常蓄水位:1856m汛期限制水位:1854m死水位:1852m5.2 廠房下游尾水位 廠房下游特征尾水位見表5-1。表5-1 廠房下游特征尾水位工 況下泄流量(m3/s)尾水位(m)電站最大引用流量3576.21787.10正常尾水位7031784.00最低尾水位半臺(tái)機(jī)過流288.11782.37廠房的設(shè)計(jì)洪水位(P0.5)56001792.22廠房的校核洪水位(P0.02)71871793.876 電站水能指標(biāo)及機(jī)組主要參數(shù)最大水頭:73.63m最小水