兴义市小龙潭水利工程初步设计报告文档格式.docx
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1.2.2水文基本资料
本工程所处设计流域内无实测水文气象资料,距离工程最近的流域内设有兴义气象站、敬南、棒鲊雨量站和马岭水文站。
兴义气象站和马岭水文站资料系列较长,观测精度较高,经综合分析,选择兴义气象站、马岭水文站为本次设计的主要参证站,其它为辅助参证站,供分析。
1.2.3径流
设计流域属典型的山区雨源性河流,系省内降水径流低值区之一,多年平均径流深720mm左右。
径流由降水补给,径流特性与降水特性基本一致,洪枯悬殊,径流年内分配不均。
据地质人员调查,设计流域地下岩溶管道通畅,地表和地下径流量还是比较通畅的汇集到本次设计大坝以上河道内,且地下水没有其它通道补给外流域。
因此,本工程坝址处的设计年径流量是按全流域(35.9km2)推求径流量,本阶段选用了两种方法计算,一是降水径流频率相应法(以降水分配率作年内分配);
二是降水径流频率相应法(以马岭站分配率作年内分配)。
经分析,最终采用方法二的计算成果,坝址处多年平均流量为0.819m3/s,Cv为0.30,Cs为2倍Cv。
1.2.4洪水
根据地质人员分析,由于小龙潭水库流域岩溶洼地较多,小龙潭坝址的设计洪水为明流区设计洪水和龙潭泉点(S1岩溶大泉)出流的叠加。
明流区部分采用雨洪法进行计算,龙潭泉点部分根据实地调查的洪痕推算的泉点最大出流。
根据调查洪痕分析,龙潭泉点(S1岩溶大泉)的最大出流为97~45m3/s(P=0.1%~常年洪水)。
经计算坝址设计洪水成果见下表:
表1.2-1 小龙潭坝址设计洪水成果表(F=35.9km2)
项目
P=0.1%
P=0.2%
P=1.66%
P=2%
P=5%
P=20%
均值
Qp(m3/s)
230
211
140
132
111
75.3
55.7
Wp(万m3)
1046
956
678
653
534
315
210
备注:
表中洪量为一次洪水过程的洪量,小于P=20%的洪水历时为24h,大于P=20%的洪水历时为72h
1.2.5泥沙
流域内无河流泥沙资料,根据现场查勘情况结合等值线成果,同时考虑到今后水库正常运行等因素,输沙模数取500t/km2,推移质按悬移质的20%计,经计算,小龙潭水库年输沙量为1.858万t,其中悬移质为1.795万t,推移质为0.0631万t,多年平均悬移质含沙量0.701kg/m3。
建库后,根据地质专业分析,泥沙不会堵塞通道。
1.2.6坝后水位流量关系
小龙潭水库坝址位于小龙潭泉点~小龙潭入伏口之间的明流河段上,坝址距离小龙潭入伏口约0.767km,坝址的尾水由于受小龙潭下游伏流的影响,其伏流消水洞的排泄能力较差,洪水常形成壅水,因此不能按常规的曼宁公式进行计算坝址尾水的水位流量关系,可以根据伏流消水洞的泄流能力按“水库调洪”的方法来确定坝址的尾水水位流量关系。
成果见表1.2-2、1.2-3。
建议尽快在该处设置水文站进行观测,对其推算的水位流量关系进行验证。
表1.2-2小龙潭水库坝址天然水位流量曲线
序号
水位(m)
洞泄流量(m3/s)
入流量(m3/s)
备注
1
1591.06
82.1
352
1、黄海高程系统;
2、坝后水位受下游消水洞顶托影响;
2
1586.05
72.7
3
1584.99
70.7
4
1580.8
62.5
5
1580.2
61.3
6
1578.18
56.8
7
1575.5
50.4
8
1573.62
45.8
9
1565.94
7.3
表1.2-3小龙潭水库坝址建库后水位流量曲线
下泄流量(m3/s)
1591.36
216
1585.17
130
1578.47
71.9
1575.87
59.5
1573.35
49.5
1.2.7水面蒸发
本工程邻近地区设有兴义气象站,设20cm口径蒸发器,具有1959~2010年共51年的蒸发资料系列。
统计其多年实测资料,可得该站多年平均水面蒸发量为1502.7mm。
兴义气象站与设计流域相距较近海拔高程也基本相近,该站的蒸发资料可以代表设计流域,取为1502.7mm(E20蒸发器观测值)。
转换为大水体(E601蒸发器)折算系数取0.69则大水体水面蒸发量为1036.9mm。
小龙潭坝址以上多年平均降水量为1461.4mm,径流深为720mm,小龙潭水库正常蓄水位1620m对应的水面面积为48.1万m2,则水库建成后陆面变为水面,蒸发加大,蒸发增量约为14.2万m3/a,占正常蓄水位以下库容974万m3的1.46%。
可见,水库修建造成水库蒸发增量很小。
1.2.8水质分析
小龙潭水库主要功能是灌溉,兼顾人畜饮水,为此我院于2009年2月9日坝址处现场提取水样,经贵州黔水科研试验测试检测工程有限公司进行水质全分析,各项指标按《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)进行分析评价,小龙潭水库水质满足用水要求。
1.2.9水情自动测报系统
小龙潭水库库容虽然达到1108万m3,但坝址以上流域集水面积小,参照《水文站网规划技术导则》中面雨量站的设置方式,设置水库流域雨量站1个,坝上水位雨量站1个,上游伏流洞入口水位站1个,水库下游出流水位站1个,及共4个站点组成水情自动测报网,水情自动测报系统总投资66.9万元人民币。
1.3地质
1.3.1区域地质
一、地形地貌
测区地处云贵高原的贵州西南部,属低中山地貌。
水库西部及北部分水岭地带,受构造及长期风化作用影响,三盆期剥夷面保存不全,共分两期:
其中I期夷平面高程为2050~2200m,均被风化剥蚀破坏,仅残存峰顶。
II期夷平面高程为1800~1900m,呈盆状或宽谷型态,工程区南西北西部的七舍、革上、新寨等村寨分布在该夷平面上,该夷平面发育较差,多起伏变化,分布有土黄色粘土。
乌江期地貌类型由溶蚀侵蚀类型向侵蚀构造类型再向溶蚀侵蚀类型过渡,地貌由侵蚀-溶蚀—溶丘洼地—峰丛洼地过渡,相对高差150~400m。
即形成水库区现今岩溶洼地地貌。
二、地层岩性
测区出露二叠系中统—三叠系中统地层,由于测区位处黔西-黔北分区与黔中分区及黔南分区的过渡带上,早期的区域地层划分较为复杂和模糊,经参照区域地质系统资料进行分析对比,拟定出如下地层单元,其区内主要岩性为碳酸盐岩、碎屑岩及二叠系上统含煤地层。
其具体岩性及厚度如下(分布情况详见综合地质图):
(1)石炭系:
①黄龙组:
为浅灰、灰白色厚层块状微晶灰岩、生物屑灰岩,底部为粗晶灰岩,含灰质白云岩角砾、团块。
产丰富的蜓、珊瑚及腕足类化石,厚150—383m。
②马平组:
为灰、浅灰色厚层块状细粒灰岩,常见核形石构造,偶夹白云岩,底部为厚0.5m至数米紫红、灰绿色瘤状灰岩,或薄层条带状灰岩。
一般厚100m。
(2)二叠系:
①栖霞组(P2q)
主要岩性为深灰色中―厚层生物屑泥晶灰岩,夹生物屑燧石结核灰岩、泥灰岩,局部含白云质团块,富含有机质,层面凹凸不平。
岩石中生物屑主要见虫筳屑、次为棘屑、有孔虫屑、见少量藻屑、腕足类碎片、介形虫屑等。
产虫筳、珊瑚等。
属半局限台地沉积。
厚90—140m
②茅口组(P2m)
主要岩性为浅灰、灰色厚层―块状泥―亮晶生物屑灰岩,夹生物屑泥晶灰岩、燧石灰岩、白云质灰岩、白云岩。
富含虫筳科、珊瑚及腕足类化石。
属开阔台地沉积。
厚290—780m。
③龙潭组(P3l)
主要岩性为一套由砂岩、粉砂岩、粘土岩夹煤层及少量硅质岩、灰岩组成。
含腕足类、植物等化石。
属浅水陆棚―潮坪沉积。
(3)三叠系:
①夜郎组(T1y)
为一套碳酸盐岩(灰岩)与碎屑岩(粉砂岩、粘土岩)组合。
为半局限台地相(以潮坪相为主)沉积。
厚330—680m。
②下统永宁镇组(T1yn)
下部为灰岩、白云质灰岩、中夹黄、紫色粘土质砂岩、粉砂岩,上部为灰岩、白云质灰岩。
400~875m。
③中统关岭组(T2g)
下部为泥岩与白云岩、泥灰岩互层,中部为灰岩、蠕虫状、瘤状灰岩与泥质灰岩、泥灰岩互层;
上部为中-厚层状灰岩。
底部普遍见黄绿色泥岩或玻屑凝灰岩(绿豆岩)。
厚>
300m。
②中统杨柳井组(T2yn)
以白云岩为主,夹角砾状白云岩及白云质灰岩。
200m。
(4)第四系
残坡积红粘土、亚粘土;
冲洪积砂卵砾石和亚砂土。
1~15m。
三、地质构造
测区一级构造单元属扬子准地台,二级构造单元属黔北台隆,三级构造单元属六盘水断陷,四级构造单元处于普安旋扭构造变形区,地质构造比较复杂。
构造行迹似具北西-北东羽列展布的特点,褶皱及断裂构造发育,北东向的松茅坪背斜规模较大,该背斜为一对称微呈孤形弯曲,背斜轴向为北东向,核部为同方向延伸的断层所切割破坏。
核部出露最老地层为石炭系C2hn,翼部为三叠系中统地层。
工程区位于该背斜南东翼。
区域性断裂构造仅见于工程区北西部,呈北东向展布与上述松茅坪背斜走向一致,工程区内断裂构造不发育。
四、水文地质条件
测区地下水赋存条件受岩性、构造、地貌及大气降水控制,区内主要以碳酸盐岩为主,地质构造简单,主要地貌类型为溶蚀类型;
区内多年平均降雨量为1506.8毫米,区内地下水主要靠大气降水补给,其赋存形式按地下水在介质中储存的条件和及特征可分为碳酸盐类岩溶水及基岩裂隙水两大类,以碳酸盐类岩溶水为主,基岩裂隙水次之。
前者以裂隙溶洞水分布面积最广,约占测区面积的80%,大部分上游的河流进入岩溶区则入伏形成暗河,局部形成暗河天窗,明流与伏流交替出现,同时,在伏流径流地段,周围地下岩溶水汇流集中注入其中,增大水流流量,在下游溶洞口流出形成岩溶大泉转为地表河流。
区内地下岩溶水是河流中水流量的主要来源。
基岩裂隙水以碎屑岩类风化带网状裂隙水为主,分布于碎屑岩地区,区内主要代表层位有二叠系上统的龙潭组及三叠系中统关岭组的泥质岩组。
其特点是:
碳酸盐类岩溶水分布极不均匀,主要赋存在强岩溶发育区,埋藏较深,多受下部隔水层及附近排泄基准面的控制。
后者埋藏较浅、含水量贫乏,具山高水高之特点。
地下水主要接受大气降水补给,受季节影响,动态变化大。
库区及坝区主要岩性为三叠系下统永宁组碳酸盐岩及中统的关岭组下部的碎屑岩与碳酸盐岩,永宁镇组碳酸盐岩岩溶优为发育,主要发育有北东向的岩溶管道系统,兼有北西向,地下岩溶管道总体上呈纵横交错状相互连通,地下水呈网状汇集、运移,总体形成向南东径流的网状地下水系统。
于南东部受三叠系中统关岭组下部的碎屑岩组的隔水作用,使地下水沿其底界面附近排泄形成岩溶大泉。
其溶洞水出口位置高程在1575m左右,该高程近似于本水库汇水区域最低岩溶水浸蚀、溶蚀基准面,库区河谷总体表现为补给型。
五、新构造运动及地震地质
由于该区白垩系自系三系地层分布较少,新构造运动在地层中的记录不清,据近邻的云南富源至盘县特区新构造运动形式,表现以下三个阶段:
(1)渐新统至中新统之间的褶皱—断裂运动,使区域内的第三系发生褶皱与断裂;
(2)早更新世初期的构造运动,使富源上新统发生明显的断裂与褶皱;
(3)早更新世晚期以来的运动转变为大面积间歇性抬升,形成现今雄伟的高原景观。
经调查,水库及坝区无区域性活断层存在,属地震活动相对稳定区,查阅国家技术质量监督局2001版《中国地震动参数区划图》GB18306--2001,工程区地震动反应普特征周期0.45s,动峰值加速度为0.05g;
相应的地震基本烈度为Ⅵ度。
六、不良地质现象
根据地表地质调查,库区两岸均有基岩零星分布,两岸自然边坡坡度一般为15~30°
。
库区岸坡未见大规模崩塌、滑坡以及泥石流等不良地质现象发生。
岸坡浅表层风化卸荷裂隙发育,水库建成蓄水后存在浅层岩土体滑坡、滑塌的可能,但规模不大,对水库危害性小。
1.3.2水库工程地质
库区位于松茅坪背斜南东翼,库坝区岩溶地貌发育,坝址河水面高程为1567.67m,库区两岸峰顶高程约1670-1721m,相对比高100~150m。
受区内地层岩性的控制,库区南东部(坝址下游方向)的广大地区,均为碳酸盐岩分布,岩溶洼地较为发育,洼地高程多低于库水位。
库区分布地层为三迭系地层,现从库尾至坝址将分布地层岩性简述如下:
三叠系下统永宁镇组第三段(T1yn3):
浅灰色中-厚层白云质灰岩、灰岩;
岩溶弱发育,为强含水的碳酸盐含水岩组,厚309m。
主要分布在库区右支沟库尾。
三叠系下统永宁镇组第四段第(T1yn4):
灰黄色、黄红色中厚层泥质白云岩、白云质灰岩,岩溶较发育。
为中等含水的碳酸盐含水岩组,厚101m,主要分布在库区左支沟右岸及右支沟下游地段。
三叠系中统关岭组(T2g1):
紫红、蓝灰、黄绿色泥页岩、与黄灰色泥质白云岩、泥灰岩互层;
为含水较贫乏的碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙弱含水岩组,厚151.6m,岩溶不发育,主要分布在库首一带,区域上对地下岩溶水控制明显,为库区相对隔水层。
第四系冲洪积堆积层(Qal+pl):
主要为土黄色粘土层及砂、卵、砾石层。
粘土层主要分布于坝址上游溶洞水出口地带及下游河床两岸,厚0—11.0m;
砂、卵、砾石层分布于河床一带,厚1—3.5m。
前者分布广泛且厚度大,多形成河岸土坎。
其结构均较松散。
第四系残坡积层(Qel+dl):
为灰黄色、土黄色粘土夹碎石堆积,堆积松散。
分布于两岸斜坡地带。
厚0—3m。
库坝区位于松茅坪背斜南东翼,无区域性断层通过,为单斜构造,岩层产状较稳定,其总体走向N20~40°
E,倾向SE,倾角10~20°
,局部为28°
坝址段岩层倾下游,该段河谷为横向河谷,两岸坡均为斜向坡。
坝址上游分两支沟,两支沟相连构成纵向河谷。
北西岸为顺向坡或斜向坡。
南东岸为逆向坡。
四、岩溶水文地质条件
库区受地形地貌、地层岩性以及地质构造影响,岩溶发育,水文地质条件复杂。
(1)岩溶
区内出露地层以碳酸盐岩类较为广泛,其次为碎屑岩类。
由岩性所决定,地下水以岩溶管道水为主。
基岩裂隙水较少,且流量小,一般为潜水。
其排泄受附近排泄基准面和隔水层的控制。
由于地壳间歇抬升以及湿润多雨等气候条件,岩溶发育,据地表地质测绘、钻探资料,库区及周边岩溶形态众多,其中以溶洞、落水洞、岩溶洼地、暗河、溶沟、溶槽等较为发育。
(2)水文地质条件
地下水主要靠大气降水补给,其赋存形式按地下水在介质中储存的条件和及特征可分为碳酸盐类岩溶水及基岩裂隙水两大类,以碳酸盐类岩溶水为主,基岩裂隙水次之。
前者以裂隙溶洞水分布面积最广,约占测区面积的80%,根据区域内溶洞、落水洞、岩溶洼地的分布特征,结合现场调查分析,岩溶的发育严格受岩性、构造及地壳运动的影响,在库区汇水区域内主要有两组岩溶管道系统发育,即纵向岩溶管道(与地层走向一致)及横向岩溶管道(与地层走向近垂直),以前者为主。
库区北西部纵横发育的岩溶管道,相互连通,共同组成了一个统一的网状岩溶管道地下水径流系统,纵向岩溶管道起到地下水汇流作用,横向岩溶管道起到将各纵向管道的连通作用并最终汇集,地下水总体自北西向南东径流,于南东部受三叠系中统关岭组下部的碎屑岩组的隔水作用,迫使地下水沿其底界面附近排泄形成岩溶大泉,库区河谷表现为补给型。
五、水库渗漏及评价
(1)邻谷渗漏
库区河谷横断面为宽“V”型谷,两岸均有基岩出露,成库后坝前抬高水头60m。
河谷左、右岸山体较宽厚。
坝址附近两岸有T1g1隔水层对称分布,分布高程均高于正常蓄水位高程(1620m),库首两岸隔水层封闭条件较好。
坝址上游左支沟左岸,有T1g1隔水层分布,倾向坡里,分布高程均高于正常蓄水位高程(1620m),支沟右岸为水库岩溶水补给区,因此,左支沟无向邻谷渗漏的可能。
坝址上游右支沟右岸,分水岭地带有T1g1隔水层分布,倾向坡里,分布高程均高于正常蓄水位高程(1620m),支沟左岸为水库岩溶水补给区。
因此该支沟中下游地带无向库盆外低洼地渗漏的可能性。
但本支沟与Ⅰ号纵向岩溶管道系统重合,其上游沟段为库水向邻谷渗漏的可疑渗漏带。
综上所述,库区坝址地带两岸均有较完整的隔水层分布,封闭条件较好,库首地带水库不存在向两岸临谷的渗漏。
但在库区右支沟库尾平田以南地带,是Ⅰ号纵向岩溶管道系统通过地带,也是库水向邻谷渗漏的可能通道。
通过防渗帷幕处理后,具备成库条件。
(2)绕坝渗漏
从上述可知,库首地带两岸均有较完整的隔水层分布,封闭条件较好。
库首两岸浅层岩石风化次生裂隙,水库建成蓄水后,水头抬高,压力增大,有沿裂隙通道渗漏的可能,形成浅层裂隙性坝基渗漏及绕坝渗漏。
为使水库建成后能正常蓄水,建议加强库首帷幕防渗处理措施。
综上所述:
库首由于隔水层封闭条件较好,浅层裂隙通道经帷幕防渗处理后水库具备成库条件。
六、库岸稳定性评价
拟建水库坝高60m,正常高蓄水位1620m,左支沟廻水范围至糯泥村西侧冲沟附近,长约1km,两岸多出露基岩,左岸地形坡度15-30°
,出露地层岩性为T1g1泥岩与泥质灰岩及泥质白云岩互层,岩层倾左岸,倾角15-20°
,为逆向坡,边坡稳定性较好,右岸为顺向坡,坡度15-20°
,坡面与岩层层面基本一至,坡体稳定。
右支沟廻水范围至平田寨南西地段附近,长约1km,两岸基岩多裸露,左岸地形坡度15-30°
,出露地层岩性为T1yn灰岩及泥质白云岩互层,岩层倾右岸偏下游,倾角15-20°
,为斜向坡,边坡稳定性较好,右岸也为斜向坡,坡度20-60°
,边坡基本稳定。
水库岸坡均无大型滑坡、滑塌以及泥石流等不良地质现象,库岸边坡属基本稳定型。
七、水库浸没、淹没
(1)水库浸没
水库河谷为岩溶盆地地貌,河谷上游为地下岩溶补给区,岩溶洼地星落棋布,低于或相当于正常蓄水位高程的洼地不多,除有两处被水库蓄水淹没外,余者均高出正常蓄水位20m以上。
因此,水库无浸没问题。
(2)水库淹没
水库正常蓄水位为1620m,总库容1108万m3,兴利库容895.4万m3,廻水长1km左右。
库区无有开采价值矿产及珍稀植物和文物分布,主要淹没坝址上游的平田及部分小龙潭村民少量田土及房屋。
此外,坝址河谷上游,低于正常蓄水位高程的洼地有两处,其一,为位于泉点S1北西侧500m。
其二,为平田寨南西约600m,此洼地底部为旱地种植。
水库建成蓄水后将产生回灌淹没,主要淹没洼地底部狭窄的区域,其淹没范围均不大。
八、水库诱发地震
库内无深大断裂通过,新构造运动以间歇性抬升为主。
库区地下水位高于河水位,无大型的岩溶洞穴;
无地下水深部循环及高水头承压水。
抬高水头近55m,对库区及周边原有水文地质、工程地质条件无危害性影响,库水沿岩体中已有的各种结构面渗透到深处不会产生大的孔隙水压力,而降低结构面的有效应力,库水荷载在岩体内不会形成大的附加荷载而改变岩体中的应力状态或恶化断裂面的受力条件,诱发地震可能性小。
九、固体径流
水库流域内,植被稀疏,水土流失严重,洪水期将会有大量固体物质带入库内,导致水库淤积,水库固体迳流物质来源主要是上游岸坡地带的泥石流、滑塌堆积、人工工程弃渣、岩溶洞穴堆积物、洼地充填物等。
因此建议对水库流域内作好水土保持工作,尤其是上游暗河入伏口以上地带河流,须严禁向河道内倾倒建筑垃圾、及其他工程弃渣。
避免被洪水冲入暗河通道内产生堵塞。
据分析,水库正常蓄水位1620m,暗河入伏口高程与正常蓄水位高差130m左右,水头仍然较高,无淤积堵塞的可能性。
另一方面,因本区属强岩溶地层,地下岩溶管道纵横交错,由深部向浅部,岩溶发育程度逐渐增强,暗河通道也非唯一路径,因此,当某一通道堵塞时,会寻找另一路径径流,流入排泄区。
从暗河出口以下的堆积物来看,主要为粘土质及粉砂质成份,均系洪水期悬移质,在较强水头压力和高速流动的水体中无沉淀的条件,也无堵塞堵塞出口的可能,暗河中推移的大块石,虽有可能在暗河变窄处相嵌堵塞,但其块石间空隙必然存在,地下水仍然存在径流通道,且地下水水头高,压力大,流速便会增大。
此外,该暗河经过长期的径流冲刷,洪水的洗礼,通道内围岩及颗粒堆积物基本稳定,造成大颗粒堆积物堵塞的可能性不大。
1.3.3坝址区工程地质条件
1.3.3.1坝址基本工程地质条件
工程区包括坝址区枢纽建筑物及输水建筑物,枢纽建筑物包括大坝、溢洪道、底孔、灌溉放水管。
根据各专业人员现场了解,该区明流主河段长约1.2km。
坝址上游380m明流段,为冲沟段,右岸地下水封闭条件差,库容小,不具建库条件。
坝址下游附近河谷开阔,两岸坡耕地较多,淹没损失大,两岸坡地形条件差,且右岸有一低矮垭口,建坝条件亦差;
再其下游为本河流入伏地带,地下岩溶管道发育,不具成坝条件。
因此,可供坝址选择的区间范围较小,结合地形地貌,水文及工程地质条件、淹没情况等因素,坝线选择具唯一性。
因此,以规划坝址为本次勘察坝址开展工作。
坝址河段上游有两条支沟发育,与本河段在平面上组成“Y”字形,位于坝址上游
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