5工程布置及建筑物67.docx

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5工程布置及建筑物67

5工程布置及主要建筑物

审定：

王寿根

审查：

余学明蒲晓峰魏映瑜舒涌

校核：

郑岳岷谭可奇李庆华

编写：

冯军尹葵霞董瑜斐周小波

参加工作主要工作人员：

王晓安索慧敏姜媛媛李国善

王剑李菁孙璇邱玲

5.1设计依据及基本资料

5.1.1工程等别及设计标准

5.1.1.1工程等别

出居沟电站位于宝兴县永富乡境内，是西河规划梯级规划的龙头水库，为低闸引水式电站。

电站水库正常蓄水位1806.00m，总库容32.3万m3，具有日调节性能，装机容量为2×37MW，多年平均年发电量为3.32亿kW·h，年利用小时数4486h，出居沟电站的开发任务为发电，同时兼顾下游减水河段的生态景观用水及熊猫栖息地的相关要求。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，本工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等。

挡水建筑物为闸坝结构，最大坝高22m，最大闸高21m，挡水建筑物级别为3级，引水系统和厂房等主要建筑物按3级设计，次要建筑物按4级设计。

5.1.1.2洪水设计标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的规定，挡水建筑物设计标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇，泄水建筑物消能防冲设计洪水标准为30年一遇，厂房洪水标准按50年一遇设计、200年一遇校核。

洪水标准及相应流量见表5-1。

永久性水工建筑物洪水标准

表5-1

项目

设计洪水

校核洪水

重现期（年）

流量（m3/s）

重现期（年）

流量（m3/s）

闸址

50

284

500

427

闸址

30

251

厂址

50

434

200

561

5.1.1.3抗震设计标准

出居沟水电站工程设计烈度采用场地地震基本烈度Ⅶ度。

其挡水建筑物按丙类设防，出居沟水电站坝址、厂址未来50年超越概率为10%的地震烈度值分别为7.5度和7.7度，相应的基岩水平峰值加速度值分别为0.149g和0.168g，覆盖层水平峰值加速度值分别为0.181g和0.202g。

5.1.1.4主要建筑物及结构的设计安全标准

（1）水闸抗滑稳定安全系数允许值

水闸抗滑稳定安全系数的允许值

表5-2

运用条件

安全系数

基本组合

1.25

特殊组合Ⅰ

1.10

特殊组合Ⅱ

1.05

（2）厂房安全系数根据《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）规定，非岩基上的整体抗滑和深层抗滑稳定安全系数为：

基本组合1.25

特殊组合Ⅰ1.10

特殊组合Ⅱ1.05

（3）边坡控制标准

表5-3

计算工况

稳定安全允许系数

天然边坡下正常运行工况

1.25～1.15

天然边坡下地震工况

1.05

加锚索支护下正常运行工况

1.25～1.15

加锚索支护下地震工况

1.05

5.1.2设计依据

5.1.2.1可行性研究报告主要结论及其审查意见

详见附件1-1。

5.1.2.2主要规程规范、技术标准

（9）主要技术规范

《水电枢纽工程等级划分及洪水标准》SL252-2000；

《防洪标准》GB50201－94；

《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL5021－93；

《水闸设计规范》SL265－2001；

《水利水电工程进水口设计规范》SL285－2003；

《水工隧洞设计规范》SL279—2002；

《水电站调压室设计规范》DL/T5058－1996；

《水电站压力钢管设计规范》SL/T281-2003；

《水电站厂房设计规范》SL266－2001；

《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057-2009；

《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97；

《水工建筑物荷载设计规范》DL5077－1997；

《水利水电锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ186-85；

《混凝土坝监测仪器系列型谱》（DL/T948-2005）；

（《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）；

《混凝土坝安全监测资料整编规程》（DL/T5209-2005）；

《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T5211-2005）；

《水库大坝安全管理条例》（国务院令第77号）；

《水电站大坝运行安全管理规定》（国家电力监管委员会令第3号）；

《水电站大坝安全检查施行细则》（能源电[1988]37号）；

《水电站大坝安全管理办法》（原电力工业部1997年颁发）；

《混凝土重力坝设计规范》（DL5108-99）；

《水电站厂房设计规范》（SD335-88）；

《水工隧洞设计规范》（DL/T5195-2004）；

《水电站压力钢管设计规范》（DL/T5141-2001）；

《水电站调压室设计规范》（DL/T5058-96）；

5.1.3基本资料

（1）气象

多年平均气温10°C

最高气温29.5°C

最低气温-11.0°C

多年平均水温6.9°C

多年平均相对湿度84%

多年平均风速1.8m/s

最大风速17m/s

（2）水文

闸址处多年平均流量13.2m3/s

年平均径流量4.16亿m3

出居沟电站设计洪水成果表

表5-4

位置

标准

Qp%（m3/s）

0.2

0.5

1

2

3.33

5

10

20

50

闸址

427

367

324

284

251

229

191

151

99

厂址

652

561

495

434

384

350

292

231

151

（3）泥沙

多年平均推移质输沙量2.26万t

多年平均悬移质输沙量17.9万t

多年平均含沙量430g/m3

汛期（6～9月）平均含沙量727g/m3

（4）特征水位

闸坝：

正常蓄水位1806.00m

汛期排沙运用水位1803.00m

死水位1801.00m

厂房：

正常尾水位1319.32m

最低尾水位1318.95m

（5）主要地质参数

工程区河床覆盖层物理力学指标见表5-5。

工程区河床覆盖层物理力学参数建议值表

表5-5

工程部位

层位

岩性

密度

干密度

允许

承载力

变形

模量

抗剪强度

渗透系数

允许

坡降

边坡比

ρ

ρd

【R】

E0

φ

C

K

J

永久

临时

g/cm3

g/cm3

MPa

MPa

度

MPa

cm/s

水上

水下

水上

水下

闸

址

Ⅲ

漂（块）卵（碎）石层

alQ4

2.25

～

2.35

2.20

～

2.30

0.55

～

0.60

45

～

50

29

～

31

0

2.69×10-2

～

5.79×10-2

0.12

～

0.15

1:

1.25

1:

1.5

1:

1

1:

1.25

碎砾质砂层

alQ4

1.70

～

1.90

1.65

～

1.70

0.27

～

0.30

18

～

22

20

～

25

0

2.32×10-3

～

2.32×10-4

0.20

～

0.25

Ⅱ

粉质粘土

lQ4

2.00

～

2.10

1.62

～

1.66

0.15

～

0.18

8.0

～

10

17

～

19

0.008

～

0.015

4.99×10-5

～

1.13×10-6

0.8

～

1.0

Ⅰ

泥碎砾石层

pl+alQ4

2.20

～

2.25

2.14

～

2.18

0.40

～

0.45

35

～

40

27

～

29

0

2.32×10-3

～

9.26×10-3

0.18

～

0.20

厂

址

Ⅱ

含漂卵砾石层

alQ4

2.33

～

2.43

2.20

～

2.25

0.45

～

0.50

35

～

40

28

～

30

0

2.31×10-2

～

4.63×10-2

0.12

～

0.15

1:

1.25

1:

1.5

1:

1

1:

1.25

Ⅰ

含漂卵的

泥砾石层

pl+alQ4

2.20

～

2.25

2.14

～

2.18

0.40

～

0.45

35

～

40

27

～

29

0

2.32×10-3

～

9.26×10-3

0.18

～

0.20

闸（坝）址区岩（石）体物理力学指标见表5-6。

闸（坝）址区岩（石）体物理力学性特性参数建议值表

表5-6

分类

岩性

天然

密度

变形

模量

泊松比

抗剪（断）强度

工程坡比

岩体

岩体/砼

ρ

E0

μ

F′

C′

f′

C′

水上

水下

g/cm3

GPa

MPa

MPa

Ⅲ

微风化~新鲜的玄武岩

2.76

~

2.78

6

~

8

0.22

0.9

~

1.1

1.0

~

1.2

0.9

~

1.1

0.8

~

1.0

Ⅳ

Ⅳ1

弱风化、弱卸荷的玄武岩

2.72

~

2.75

3

~

5

0.25

0.6

~

0.8

0.5

~

0.6

0.65

~

0.75

0.5

~

0.6

1：

0.5

1：

0.75

Ⅳ2

强风化、强卸荷的玄武岩

2.60

~

2.75

2

~

3

0.35

0.45

~

0.55

0.25

~

0.35

0.5

~

0.6

0.3

~

0.4

1：

0.75

1：

1.0

Ⅴ

构造破碎带

2.50

0.2

~

0.5

＞0.35

0.3

~

0.4

0.05

0.3

~

0.45

0.05

1：

1.25

1：

1.5

引水隧洞围岩分类见表5-7。

引水隧洞围岩分类表

表5-7

分类

岩性

地层

代号

风化、卸荷

程度

结构

类型

岩石单

轴抗压

强度

（MPa）

岩体完

整性

结构面

状态

地下水

状态

主要结构面走向与洞线夹角

围岩

总评分

Ⅱ

绢云母石英岩

结晶灰岩

P1d2

C2+3

微风化～

新鲜

厚层状

结构

70～900

较完整

闭合、粗糙

渗滴水为主

＞60°　　

70～75

大理岩

D2

微风化～

新鲜

厚层状

结构

40～45

完整

闭合、粗糙

渗滴水为主

＞60°

65～70

Ⅲ

玄武岩

P2d

微风化～

新鲜

次块状～

镶嵌碎裂状结构

65～75

完整性差

闭合、粗糙

渗滴水为主

＞60°

65～70

细晶灰岩

白云岩

结晶灰岩

P1d1

D12D11S2+3D12D11S2+3

微风化～

新鲜

薄～中厚层状

结构

50～70

较完整

闭合、粗糙

渗滴水为主

＞60°　　

45～65

Ⅳ

Ⅳ1

玄武岩

P2d

弱风化

弱卸荷

镶嵌碎裂状结构

45～55

较破碎

较松弛

粉砂质板岩

P1s

微风化～

新鲜

薄层状结构

30～40

完整性差

～

较破碎

闭合、平直光滑～粗糙

干糙～渗滴水

＞60°

40～45

绢云母石英

片岩

O2+31

微风化～

新鲜

互层状

结构

40～50

完整性差

～

较破碎

闭合、平直光滑～粗糙

干糙～渗滴水

＞60°　　

40～45

绢云母绿泥石石英片岩及千玫岩

O2+32O12O11

微风化～

新鲜

互层状

结构

15～30

完整性差

～

较破碎

闭合、平直光滑～粗糙

干糙～渗滴水

＞60°

30～35

Ⅳ2

玄武岩

P2d

强风化

强卸荷

碎裂状结构

30～40

较破碎

松弛

干糙～渗滴水

＞60°

Ⅴ

断层破碎带

挤压破碎带

碎裂散

体结构

破碎

松弛

线状流水～

涌水

≤25

引水隧洞、调压室、压力管道围岩分类及力学特性参数建议值见表5-8

引水隧洞、调压室、压力管道围岩分类及力学特性参数建议值表

表5-8

分类

围岩基本特征

天然

密度

变形

模量

弹性

模量

泊松比

岩体

抗剪（断）强度

单位弹性抗力系数

岩体坚

固系数

稳定性

评价

ρ

E0

E

μ

f′

C′

K0

fk

g/cm3

GPa

GPa

MPa

MPa/cm

Ⅱ

微风化~新鲜厚层状绢云母石英岩（P1d2）、厚～巨厚层状结晶灰岩（C2+3）和大理岩（D2）等，岩石中硬～坚硬，较完整。

裂隙延伸中长～长，闭合，裂面新鲜、粗糙，间距0.5~1.0m，呈块状结构，围岩多湿润，且以渗滴水为主。

2.65

~

2.70

10

~

15

15

~

25

0.22

0.80

~

1.2

1.0

~

1.5

50

~

60

5

~

6

基本

稳定

Ⅲ

微风化~新鲜的玄武岩、薄～中厚层状结晶灰岩和白云岩（P2d、P1d1、D12、D11、S2+3）、板岩夹薄~极薄层状灰岩（P1s）、灰绿岩等，结晶灰岩和白云岩裂隙延伸中长～长，闭合，裂面新鲜、粗糙，裂隙间距0.3~0.6m，呈次块状~镶嵌结构，围岩呈干燥~湿润状态，局部滴水。

2.60

~

2.75

5

~

9

8

~

15

0.25

~

0.30

0.65

~

0.80

0.35

~

0.7

30

~

40

4

~

5

局部

稳定

性差

Ⅳ

Ⅳ1

弱风化弱卸荷的玄武岩，微风化~新鲜粉砂质板岩夹薄~极薄层状细晶灰岩（P1s），各类片岩、千枚岩（O2+32、O12、O11），镶嵌~碎裂结构或薄层状~互间层状结构，完整性差~较破碎，岩体呈湿润~渗滴水状态。

2.60

2

~

4

4

~

6

0.32

0.55

~

0.65

0.30

~

0.40

20

~

30

3

~

4

不稳定

Ⅳ2

微风化~新鲜绢云母绿泥石石英片岩及千枚岩（O11）与洞向交角＜30°的洞段、弱风化的各类片岩和千枚岩、强风化强卸荷的玄武岩P2d。

O11岩体具薄层状结构，完整性差；P2d岩体松弛，裂隙较发育，呈碎裂结构，岩体呈湿润~渗滴水状态。

2.50

1.5

~

2.0

2.5

~

3.0

0.35

0.50

~

0.55

0.20

~

0.30

15

~

20

2

~

3

Ⅴ

断层及其影响带

2.45

0.2

~

0.5

＞0.35

0.35

~

0.4

0.05

~

0.10

≤5

≤1

极不稳

稳定

5.2工程场址选择

5.2.1闸址选择

《出居沟开发方式研究》阶段，考虑如下因素，一期工程拟选闸址河段为灯笼沟与扑鸡沟交汇口至汇口下游500米：

如闸址往上移，闸址将进入灯笼沟与扑鸡沟，其中一条沟的流量不能利用或不便利用；灯笼沟与扑鸡沟目前未做规划，闸址往上移进入灯笼沟或扑鸡沟将影响两条沟未来的规划方案；闸址上移，将进入大熊猫世界遗产地保护区。

因此，拟选闸址河段上限为灯笼沟与扑鸡沟交汇口。

灯笼沟与扑鸡沟汇口至原规划坝址之间2500m长河段平均比降为2.84%，因此越往下水能利用越差；灯笼沟与扑鸡沟汇口下游500米右岸分布有代家沟和龙采沟两条泥石流沟，泥石流沟位于库区将直接威胁首部取水枢纽的安全和影响调节库容；此段河床愈往下游河床愈宽，首部建筑物长度愈长，首部挡水枢纽建筑物造价增加较多。

《出居沟可行性研究》阶段对闸址进行了勘探调查，未发现有制约闸址成立的新的控制性因素，闸址选择控制性因素仍与《出居沟开发方式研究》阶段相同。

选闸址河段下限为灯笼沟与扑鸡沟交汇口下游500米。

该500m河段内，仅位于汇口下游中岗闸址两岸基岩出露且河床宽度小，其上下游建闸条件明显较差。

因此，可行性研究阶段仍推荐中岗闸址为代表性闸址。

2006年1月4日四川发展和改革委员会《川发改能源（2006）2号》文件同意中岗闸址为可研推荐的闸址。

《出居沟初步设计研究》阶段进一步对闸址进行了勘探调查，未发现有制约闸址成立的新的控制性因素，闸址选择控制性因素仍与可行性研究阶段阶段相同。

2010年12月，四川省发改委召开了《出居沟水电站装机容量专题报告》审查会，其评审意见认为因本工程建设区域处于世界遗产大熊猫栖息地附近，出居沟电站二期工程已不具备建设的条件，出居沟电站仅有一期建设的可能。

不建二期而仅建一期，对一期闸址选择无影响。

因此，本阶段仍推荐采用中岗闸址。

5.2.2引水线路选择

引水线路沿线山体雄厚，地形陡峻，沟谷深切，山顶海拔高度一般3000～3500m，临谷高差1000～1500m。

河道两岸冲沟发育，左岸有中岗沟、出居沟、木爪沟、阳山沟和若碧小沟；右岸有龙采沟、老鹰沟、巴斯沟和永兴沟，特别是巴斯沟规模较大，沟床长达18km，切割较深，沟内具长年流水。

线路沿线出露的地层有奥陶系、志留系、泥盆系、石碳系和二叠系，岩石为玄武岩、绢云母石英片岩、绢云母千枚岩、大理岩、结晶灰岩、白云岩、绢云母石英岩、粉砂质板岩等，此外还有后期辉绿岩脉分布。

物理地质现象以崩塌、滑坡为主，崩塌均发生在沿河两岸和深切支沟内的谷坡陡峭处，同时在阳山沟内左、右岸各发育一处滑坡。

线路沿线地下水基本类型以基岩裂隙水为主，受大气降水补给。

基岩裂隙水的赋存与运移除与地形条件有关外，主要受岩性、构造所控制。

引水线路选择布置过程中，在河道的两岸各布置一条引水线路进行比较。

从工程地质条件来看，两岸线路所穿越的地层岩性、构造发育程度基本相似，其工程地质条件无质的区别，都具有布置引水线路的条件。

但右岸由于巴斯沟规模较大，沟床较长，切割较深，如满足隧洞过巴斯沟处埋深控制要求，隧洞在离河道约5km处过沟，其引水线路远长于左岸，因此，经综合比较，本阶段选择左岸引水线路进行布置。

5.2.3厂址选择

可研设计阶段以若碧小沟与西河交汇口为界，综合考虑地形、地貌及地质条件，进行了上、下二个厂址方案比较。

就地形、地质条件而言，两厂址布置厂房的地形、地质条件相似，但下厂址引水线路需绕行若碧小沟，引水线路比上厂址长1327.3米，压力管道长约500米，而且下厂址不利于调压井和压力管道的布置。

同时，下厂址处于若碧小沟和若碧沟之间，受两沟的洪水和泥石流影响很大，对两沟的处理难度很大。

经综合比较，上厂址优于下厂址。

可研审查意见同意将上厂址做为推荐厂址。

本阶段仍以可研阶段推荐的厂址—上厂址为推荐厂址。

综上所述，推荐中岗闸址Ⅰ线、左岸引水线路、上厂址的枢纽布置格局。

5.3坝型、坝轴线和枢纽布置

5.3.1坝型、坝轴线选择

5.3.1.1坝型选择

（1）

当地材料坝

闸首地处熊猫保护区附近，环境因素异常敏感。

修建土坝需在岸边另辟溢洪道，本工程左右两岸山崖陡峻，工程量将十分巨大，对闸首原地貌地形改变大；同时，土石坝需大规模开采当地建筑材料，大规模进行边坡开挖、支护，对当地环境破坏较大，很难得到相关部门的批准。

同时坝址附近发现的防渗土料极少，仅代家沟土料场有少量分布，仅能满足围堰用料。

修建土心墙坝需要大量防渗土料，因防渗土料不足，放弃设计土心墙坝。

面板坝及沥青心墙坝或沥青面板堆石坝因环境因素都不可能。

（2）拱坝

因地基覆盖层太深，同时本地不具备修建拱坝的地形、地质条件，不选择拱坝。

（3）闸坝（重力坝）

挡水建筑物设计为闸坝时，大量建筑材料从建设区域外购买，对当地环境扰动较小。

坝身能布置泄洪，不用另辟岸边式溢洪道，减少对坝址区环境的扰动；同时可以节约工程量。

综上所述，本工程因地处环境因素异常敏感区域及地形地质条件不具备等因素，不具备修建土石坝及拱坝的条件，本阶段以闸坝为推荐坝型。

5.3.1.2坝线选择

中岗闸址两岸基岩出露宽度小，因此闸线选择余地不大，根据与上、下游水流的平顺衔接，拟定了Ⅰ、Ⅱ两条闸线进行比较。

两条闸线的位置见图5-1。

其中Ⅰ线闸轴线坐标：

A（556526.819，3388355.266）；B（556597.217，3388404.663）。

Ⅱ线闸轴线坐标：

C（556608.803，3388420.308）；D（556540.596，3388349.037）。

两闸线夹角11°12′5″。

两条闸线平面位置图

图5-1

Ⅰ线首部枢纽与Ⅱ线首部枢纽布置图分别见CD187CB-13-3（19~24），CD187CB-13-3（37~41）。

两条闸线首部枢纽的布置差异不大，均为覆盖层上建低闸，从左至右分别布置左岸接头坝、进水口、冲沙闸、排污闸、泄洪闸、生态放水管、右岸接头坝。

两闸线首部枢纽主要工程量稍有差别（见表5-9），Ⅰ线首部枢纽工程量比Ⅱ线首部枢纽工程量低；两闸线首部枢纽布置方案与上、下游水流衔接有差别，Ⅰ线首部枢纽布置方案与上、下游水流衔接较好，下泄水流能顺直的回归原河床；Ⅱ线首部枢纽与下游水流条件衔接较差，下泄水流要转弯才能回归原河床。

Ⅰ、Ⅱ闸线首部枢纽投资分别为4708.44万元和4803.10万元，Ⅰ闸线首部枢纽投资较低。

故本阶段推荐Ⅰ线。

Ⅰ、Ⅱ闸线首部枢纽主