某引水式电站闸坝设计说明书Word格式.docx
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第一章绪言
第二章设计资料综合说明
第一节流域概况
1流域概况
1.1自然地理概况
流域地势由东向西递增,西北山地海拔高程在4000m以上,而东部的河口高程仅870m。
河流受地势影响,坡陡流急,下切强烈,多呈“V”型河谷,全河道平均比降约2.54%,属山溪性河流。
河流主源——皮毛河发源于巴朗山东麓,与支源——正新河在岩谷大桥上游260m处汇合,以下称熊猫河。
整个流域植被发育良好,3500m以上为高山草甸,以下是茂密的森林、灌木和箭竹。
1.2地区经济概况
鱼潭水电站所处的自然保护区划分为核心区和实验区两部分。
岩谷大桥以上区域为核心区,岩谷大桥以下的河流两岸至山脊为实验区范围。
区内耕地零星,人烟稀少,工农业极不发达。
据1990年报统计,“全区总人口4821人,居民以藏族为主,非农业人口597人;
区内仅有农耕地(土)5880亩,农作物以玉米和土豆为主,有少量经济作物;
工业上仅有几座小水电站和农副产品加工工业;
牧业以牦牛为主;
森林和矿产资源较多,但因处于保护区内,禁止开发;
全区工农业总产值391万元,其中工业总产值仅55万元,属边远贫困少数民族地区。
”
保护区内水力资源丰富,目前熊猫河干支流上已装机326.8MW,约占其理论蕴藏量的37.5%。
第二节枢纽任务和开发方式
保护区因其“保护自然生态、环境”的性质不可能兴建工矿企业,故无大量工业用水的要求。
区内农业为粗放耕作方式,且境内雨量丰沛,故亦无特别的灌溉要求。
熊猫河为山溪性河流——河床陡、落差大、水流急,无漂木、航运要求。
农耕地及房屋所处地势均较高,无防洪要求。
因此,本工程开发任务单一,应在保护自然环境、维护生态平衡的前提下,因地制宜地合理利用水资源。
为加强区内生态环境保护,XX水电站的部分电力将用于进一步实施“以电代柴”,调整区内能源结构。
此外,除厂自用电外的余电送入四川主网。
四川电网中缺乏调节峰荷的电能,在已存在的电源构成中,有调节能力的水电站有限,致使系统运行很不经济,且十分被动。
按河流梯级规划方案,电站可建闸取水的河段为岩谷大桥以下约700m范围,有可以形成一定的日调节能力库容的河道地形条件,使电站在枯、平水季节进行日调节,带一定的变动负荷(按照水能设计,调节库容达30.5~35万m3时,便可满足本电站的日调节需求),为电力系统提供更多的峰荷电能,同时也使电站自身的运转更加灵活主动。
枢纽的正常蓄水位和汛期限制运行水位参见“毕业设计任务书”。
库容的大小,除应考虑到岩谷大桥(桥面高程为1643.40m)不受建闸蓄水影响外,还应考虑到对通过该河谷段的省级干道的淹没影响(闸坝区该干道路面高程约为1631.50~1636.00m,详见“坝区工程地质图”)在以及对上一梯级电站(其尾水高程为1640.50m)厂址选择的影响问题。
闸址枢纽布置和运行必须满足有利于取水、排沙、防洪、防於以及保持调节库容、防、排漂浮物的作用。
电站引水隧洞采用内径为4.50m的圆形钢筋混凝土衬砌有压方案。
进口中心线高程为1619.50m。
电站安装3台8MW水力发电机组,总计装机容量24MW;
按照机组选型设计,水轮机设计水头为46.50m,最大水头为65.00m,单机额定流量为15m3/s。
第三节气象水文资料
3.1气候特征
熊猫河流域受季风的影响,降雨充沛,气候温和、湿润。
流域内多年平均降水量932.6mm,年内降水主要集中在4~9月,约占全年降水的86%,其中6~8月约占50%,而12~2月降水量仅占年降水量的2.8%。
流域内多年平均气温8.6℃,极端最高最低气温为29.8℃和-13.8℃。
多年平均年相对湿度为81.1%。
闸坝区河谷呈东偏南方向,受地形影响,闸址处多出现东偏南(E1°
25′S)风向,最大风速20m/s。
3.2水文特征
3.2.1径流
熊猫河径流主要由降雨形成,其次是地下水和高山融雪补给。
每年自3月以后气温回升,河源及高山积雪开始融化,4~5月径流主要由降水和融雪等混合补给,6~10月径流主要由降雨形成,11月至翌年3月径流主要来源于地下水。
熊猫河5~10月为丰水期,多年平均水量占全年水量的81.5%,其中6~9月占全年的62.5%;
11~4月为枯水期,年内最枯月平均流量一般出现在2或3月,历年最小月平均流量为9.78m3/s(1984年3月),年流量变差系数CV为0.10。
闸坝址处多年平均流量48m3/s,多年平均年径流量15.14亿m3,多年平均年径流深1032.2mm。
3.2.2洪水
熊猫河主汛期一般为6~9月,洪水具有山溪性河流陡涨陡落的特点,多呈单峰过程,历时一般2~3天。
实测最大流量580m3/s(1966年7月28日),调查最大流量为894m3/s(1964年7月21日)。
洪水位变幅一般在2~3.70m左右。
闸址处设计洪水如下表所示:
表1闸址设计洪水成果表
流域
面积
(km2)
Qp(m3/s)
P=0.1%
P=0.2%
P=0.5%
P=1%
P=2%
P=3.33%
P=5%
P=10%
P=20%
1467
1314
1210
994
884
775
697
643
526
440
3.2.3泥沙
多年平均悬移质输沙量为98.5万t,多年平均含沙量0.65kg/m3,汛期(5~10月)多年平均含沙量为0.795kg/m3。
多年平均推移质输沙量19.7万t。
表2悬移质平均级配表
粒径范围
(mm)
3~1
1~0.7
0.7~0.5
0.5~0.25
0.25~0.10
0.10~0.05
0.05~0.01
<0.01
占总沙量百分比(%)
1.0
2.2
3.0
10.5
27.3
29.5
21.3
5.2
3.2.4水位流量关系
闸址河段水位流量关系列表如下:
表3闸址水位流量关系表
流量(m3/s)
25
50
100
200
300
400
水位(m)
1621.00
1621.80
1622.40
1622.80
1623.45
1623.80
1624.15
500
600
700
800
900
1000
1624.50
1624.72
1624.95
1625.15
1625.38
1625.70
水位~流量关系曲线如图1所示,具体位置处可近似使用或据此推求。
3.2.5水位库容关系
Ⅲ—Ⅲ'闸线处水位~库容关系曲线如图2所示,其它闸线处的关系曲线可据此推求或近似使用。
图1鱼潭水电站闸址处天然水位~流量关系曲线
图2鱼潭水电站库容曲线
第四节工程地质
4.1区域地质
工程区位于四川西北部的龙门山山脉,熊猫河上游,总的地势北西高、南东低。
最高海拔高程6519m,一般为1600~3000m。
区内主要山脉呈北东展布,熊猫河上游发育总体方向由南西流向北东,下游段转为北西向近东,沿岸坡高山陡,河谷深切,为高山峡谷区。
在地貌上为侵蚀构造地形和侵蚀堆积地形。
地层岩性
区内地层主要为中、古生界三迭系、志留系,由于受低——中级区域变质作用响,为一套浅变质岩系。
第四系冲洪积层、坡积层,分布于熊猫河河床两侧岸坡,前者以漂卵砾石夹砂为主,厚10~20m,后者以碎石亚砂土为主,厚0~25m。
另外,尚有部分岩浆岩分布,主要岩性为二迭系的玄武岩和辉绿岩。
前者分布于库尾区,沿二迭系灰岩呈北东——南西向一线产出,岩性呈暗灰色、块状构造、斑状结构、枕状结构。
后者分布于中、下闸址区一带,呈小岩株产出,岩石呈暗绿色,块状构造,辉绿结构。
地质构造
工程区在区域地质构造上,位于薛城——卧龙“S”型构造南东。
区内地质构造复杂,褶皱紧密,轴面倒转为强褶工程地质区,主要构造形迹有牛头山倒转复背斜,三道桥卡子倒转向斜,茂汶断层,转经楼沟断层。
水文地质
区内地下水类型单一,为基岩裂隙水和松散层孔隙水。
基岩裂隙水主要接受大气降水和冰缘融冻带的冰雪融水补给,沿其基岩裂隙在岸坡中部或坡脚以及河谷一带呈散状或股状排泄。
泉流量平均0.1~ll/s。
水质类型以HCO3一Ca型水为主,矿化度0.l~0.2g/l,pH值7~7.5。
松散层孔隙水,分布于熊猫河两岸的一级阶地和高河漫滩之中,水位埋深0.9~2.1m,水量0.3~1l/s,水质类型为HCO3一Ca型水,pH值7.2~7.4。
地质灾害
工区内由于地形畸岖,构造强烈,岩层破碎,加上人类工程经济活动,因此,以崩塌,滑坡、泥石流为主的地质灾害较为发育。
地震基本烈度
据中国地震烈度区划图(1990),工程区地震基本烈度七度。
4.2库区地质
河谷地形地貌
库区位于熊猫河上游,为高中山构造剥蚀地貌,深切峡谷型河谷,右岸为悬岩峭壁,左岸有省级干道通过。
熊猫河由皮毛河、正新河在岩谷大桥以上260m处汇合而成,汇合高程1641.40m,较岩谷大桥桥面高程低2m,该处河床比降为1.8%左右,河谷宽60~120m(以左岸公路高程为准)。
在河流两岸不对称地分布着宽阔的河漫滩,其宽度为40~80m,漫滩由砂砾卵石组成,其中有部份大型漂石分布。
地层及地质构造
库区除第四系松散堆积层外,主要为三迭系,二迭——石炭系地层。
三迭系西康群菠茨沟组(T1b)分布在岩谷大桥一带,分布宽度106m,为灰白色、浅灰色薄——中厚层粉细砂岩夹石英砂岩,层状结构,块状构造。
岩层产状为倾向北西面,倾角34°
~68°
。
二迭——石炭系(c—p)分布于三迭系地层北西和南东地区,在其北西侧的出露宽度为380m,南东侧的出露宽度为464m。
其岩性为灰色、灰黑色绢云千枚岩、砂质千枚岩、石英千枚岩、夹石英岩及砂质灰岩、石英岩状砂岩、石英岩等,层状结构、块状构造及千枚状构造,是构成库盆的主要基岩。
岩层倾向上游,倾角变化大,达46°
~67°
泥盆系危关群上组(Dwg2)分布于闸址区上游地段,为灰黑色炭质千枚岩、绢云千枚岩和石英千枚岩,岩层倾向上游,倾角35°
~59°
库区在地质构造上位于卧龙倒转向斜的南东翼,地层受构造影响较重,在走向上有扭曲现象,岩层中发育有北东、北西两组裂隙,倾角多为陡倾裂隙,其倾角一般大于50°
裂隙中一般无充填物,裂面闭合较好。
物理地质作用
区内为构造侵蚀高中山峡谷区,河谷两岸均为陡峭的岩质边坡,岩层受构造作用影响强烈,裂隙发育,地表浅部岩体在风化作用、人为地质作用等综合因素影响之下,其物理地质作用较为发育,主要有崩塌、局部危岩和小型滑坡。
但是,它们对工程无不良影响,仅构成库区固体径流的物源点。
工程地质条件
组成库盆的基岩多为千枚岩,抗渗性能好,为相对隔水层。
在库区地层中呈夹层状的砂质灰岩无岩溶现象,也不会产生渗漏。
同时,岩层均倾向上游,岩层中构造裂隙主要为陡倾裂隙,闭合度较好,无倾向下游的缓倾裂隙存在,这对防止库区的渗漏有利。
从地形上看,两岸山体雄厚,无低于正常高水位的邻谷存在,也无通向库外的沟谷。
因此,库区也不存在渗漏问题。
库区右岸边坡稳定性较好,无大型的崩塌,仅有两处危岩,其方量较小,距闸址400~600m,对工程无不良影响。
由于库区上游河道两侧,松散堆积物较多,斜坡剥蚀作用尚未得以控制,因此,库区尚存在淤积问题,工程设计中,应加强冲、排砂工程措施。
4.3闸坝区工程地质条件
本工程在河流规划工作的基础上,选择了上、下两个闸址,经过对两个闸址进行相关的比选工作,最终确定选择上闸址。
在上闸址选择了三条闸轴线,根据工程地质条件和工程设计的经济、合理性,对该闸址的Ⅱ上、Ⅲ上两条闸轴线进行了详细勘探工作。
闸址区为高山深切峡谷河段,河床主流位于右岸,水边线高程1621.60m~1624.00m,河水深(枯水期)0.75~1.43m。
右岸无边滩分布,左岸有宽阔的河漫滩,且延入库区,漫滩的中心高程1624~1627m。
右岸为陡峻的岩质边坡,左岸为公路,路面高程1631.50m~1632.60m,公路内侧为边坡陡峻的山体,外侧有部分人工堆积体。
河床为漂卵石夹沙,厚10~15m,地表漂石分布较多,约占30%左右。
两岸基岩为泥盆系危关群上组地层,其岩性为炭质千枚岩、石英千枚岩、砂质千枚岩等。
岩层倾向上游,倾角32°
~59°
在闸址右岸下游,有辉绿岩侵入体,于岸边出露两段,分布宽度98m和51m。
Ⅱ上闸轴线工程地质条件
该闸轴线方位角187°
,河水面宽20m,枯水期最大水深1.43m,水边线高程1623.18m,右岸无边滩分布,左岸分布有宽50余米的河漫滩,与公路的外坡相接,公路路面高程1632m。
河床冲洪积层厚10.50~15.20m,为不均匀级配的漂卵石类砂,密实度较好。
漂石在土体中起骨架作用,允许承载力可达0.40~0.50Mpa,可作为持力层。
漂卵石层中无成层的砂层分布,在闸址的下游钻孔内进行了简易抽水试验,测得其渗透系数为30.18m/d,属强透水层。
ZK1孔在接近基岩时(14.93m),孔内大量漏浆,终孔后数小时,孔内有地下水涌出,测得其流量为l.041/s。
经水样分析并与河水水样对比,离子含量上区别较大,水质类型也不同,表明为基岩裂隙水,但它们对混凝土均无侵蚀性。
下伏基岩界面在沿闸轴线方向,是向右岸倾斜,呈直线型。
顺河方向上,在右岸为凹凸型,在中部和左岸均为平缓直线型,表明其下游无深潭分布。
基岩岩性为云母角岩,局部夹薄层砂质灰岩和炭质千枚岩,其岩心采取率为66~83%,岩层的抗渗性能好,可作为相对隔水层。
两岸坝肩均为陡峻的岩质边坡,岩性为炭质千枚岩,稳定性较好。
右岸卸荷裂较发育,经探洞观察,其卸荷带宽10m,但毛洞自身稳定性好,在洞深9.50m处的一条裂隙的裂面上有泥膜充填。
在探洞的下游岸边,有三条长2~5m、宽l~24cm与河流斜交的陡倾裂隙。
在左坝端上游14m处的公路内侧,有一小规模的危岩体分布,体积约为142m3。
两岸基岩中的裂隙均为陡倾裂隙,无倾向下游的缓倾裂隙。
Ⅲ’上闸轴线工程地质条件
闸轴线方位角180°
,河床主流由右岸向左岸开始编转,河水面宽32m,枯水期最大水深1.50m,水边线高程1621.60m。
右岸有狭窄的边滩,基岩裸露,边滩与下游岩嘴相连,岩嘴伸入河床12m,其前缘宽约4m,高程为1622.59m,其后缘宽16m左右,与崖脚相接处高程1622.90m。
左岸河漫滩宽18m,与公路外侧边坡相连,在交接处有人工堆积体分布,公路路面高程1633.50m,其内侧为岩质边坡。
河床冲洪积层的物质组成和工程特性与Ⅱ上轴线基本相同,其厚度为11.75~15.20m,孔内无地下水涌出和漏浆现象。
下伏基岩界面在沿轴线方向呈“V”型,以ZK4孔处为最低。
顺河方向基岩界限形状在右岸为凹凸型,中部和左岸为平缓直线型,下游无深潭分布,基岩岩性为石英千枚岩、炭质千枚岩、云母角岩和辉绿岩,其工程特性良好,为良好的下卧层。
两岸坝肩岩体均为陡峻的岩质边坡,其岩性为石英千枚岩和炭质千枚岩,岩体稳定性较好,岩层中均为陡倾裂隙,无倾向下游的缓倾裂隙,裂隙闭合度较好,岸边卸荷裂隙相对不发育。
右岸闸轴线下游伸入河床中的岩嘴为石英千枚岩和辉绿岩,其工程特性良好,是良好的抗力体,对增强坝肩和右岸闸基的稳定极为有利。
工程地质评述
该闸址无严重的工程地质问题,工程地质条件良好,宜于工程兴建。
其中尤以Ⅲ’上闸轴线最佳,故为推荐方案,现将两轴线的工程地质条件列于表内进行比较。
表4闸轴线工程地质条件比较表
序号
项目
Ⅱ上闸轴线
Ⅲ’上闸轴线
备注
1
地形地貌
高山深切峡谷,两岸山体雄厚,左岸河漫滩宽50米
高山深切峡谷,两岸山体雄厚,左岸河漫滩宽20米
2
持
力
层
厚度
10.05~15.2m
11.75~15.2m
岩性
漂卵石夹砂
漂卵砾石夹砂
其它
有局部架空现象
无
3
坝肩岩体
碳质千枚岩;
右岸卸荷带宽10m;
左岸局部有危岩
石英千枚岩;
卸荷裂隙发育较差;
无危岩分布
4
河床下伏基岩有局部裂隙承压水
河床下伏基岩无局部裂隙承压水
5
下
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