GX水电站设计基本资料.docx

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GX水电站设计基本资料

GX水电站设计基本资料

1工程布置及建筑物

1.1设计依据及基本资料

1.1.1工程等别和设计安全标准

1.1.1.1工程等别

GX水电站水库正常蓄水位2270.00m，相应库容19.46万m3，设计洪水位2269.72m，校核洪水位2271.86m，总库容32.28万m3，死水位2269.00m，调节库容4.88万m3。

电站装机两台，总装机容量90MW。

根据GB50201-94《防洪标准》和DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》的规定，GX水电站为三等中型工程。

1.1.1.2建筑物级别

根据DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》的规定，枢纽建筑物中的永久挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物及电站厂房等主要建筑物级别为3级，结构安全级别为Ⅱ级；次要建筑物为4级、临时建筑物为5级，结构安全级别均为Ⅲ级。

1.1.1.3洪水设计标准

根据GB50201-94《防洪标准》和DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》的规定，3级永久性壅水、泄水建筑物正常运用洪水重现期为100年～50年，拦河坝为混凝土坝时非常运用洪水重现期为1000年～500年。

考虑到GX水电站水库库容较小，拦河坝高度较低，本工程洪水设计标准采用山区、丘陵洪水设计标准的下限值，即挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为500年。

消能防冲建筑物正常运用洪水重现期为30年。

发电厂房正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为200年。

1.1.1.4抗震设计标准

GX水电站工程区属区域构造运动相对稳定区，根据四川省地震局川震发防〔2008〕413号文批复的《四川省甘孜州得荣县定曲河GX水电站工程场地地震安全性评价报告》，GX水电站工程坝、厂址区50年超越概率10%的基岩水平峰值加速度分别为108cm/sec2（0.110g）和110cm/sec2（0.112g），本工程坝址、厂址地震基本烈度为Ⅶ度。

根据DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》，确定本工程抗震设防类别为丙类，主要建筑物设计烈度为7度。

1.1.1.5主要建筑物的设计安全标准

a）混凝土闸坝、混凝土重力坝

1）安全超高

混凝土闸坝、混凝土重力坝坝顶安全超高见表1.1-1。

表1.1-1坝顶安全超高表

坝型

运用情况

安全超高下限值（m）

混凝土闸坝

正常蓄水位

0.4

设计洪水位

0.7

校核洪水位

0.5

混凝土重力坝

正常情况

0.4

非常情况

0.3

2）土基上混凝土闸坝、混凝土重力坝稳定及基底应力

（1）基底应力

平均基底应力：

σ平≤[σ]＝0.35MPa

最大基底应力：

σmax≤1.2[σ]=0.42MPa

（2）坝基应力的最大值与最小值之比

基本荷载组合：

σmax/σmin≤2.0

特殊荷载组合：

σmax/σmin≤2.5

（3）坝基抗滑稳定安全系数（按纯摩公式）

基本荷载组合：

K≥1.25

特殊荷载组合1：

K≥1.10

特殊荷载组合2：

K≥1.05

（4）土质地基最大沉降量及相邻部位的最大沉降差允许值

土质地基最大沉降量≤15cm

土质地基相邻部位的最大沉降差≤5cm

3）岩基上混凝土闸坝、混凝土重力坝稳定及基底应力

岩基上混凝土闸坝、混凝土重力坝抗滑稳定安全系数及基底应力要求见表7.1-2。

表1.1-2岩基上混凝土闸坝、混凝土重力坝抗滑稳定安全系数及基底应力标准表

荷载组合

抗滑稳定安全系数K

基底应力

基本组合

混凝土重力坝

水闸

1、运用期在各种荷载组合下（地震荷载除外）坝踵垂直应力不应出现拉应力，坝趾垂直应力应小于坝基容许应力。

2、施工期坝趾垂直应力允许有小于0.1MPa的拉应力。

1.05

1.08

特殊组合Ⅰ

1.0

1.03

特殊组合Ⅱ

1.0

1.0

b）引水发电系统

根据DL/T5398-2007《水电站进水口设计规范》的规定，岸塔式进水口的整体稳定、建基面基础岩体抗压承载力应按承载能力极限状态计算。

在各种设计状况对应的荷载作用组合情况下，进水口整体稳定的结构抗力均应大于等于作用效应值，建基面所承受的最大法向压应力应小于地基承载力。

进水口基础上、下游面拉应力按正常使用极限状态进行计算，上游面标准组合下的垂直应力不出现拉应力，下游面标准组合下的垂直拉应力应小于100kPa。

钢管结构抗外压稳定计算时，其地下埋管光面管管壁抗外压稳定安全系数不小于2.0，地下埋管加劲环间管壁和加劲环抗外压稳定安全系数不小于1.8。

根据SL266-2001《水电站厂房设计规范》的规定，非岩基上的岸边式地面厂房，其整体稳定及地基应力标准见表1.1-3。

表1.1-3岸边式地面厂房整体稳定安全系数标准表

荷载组合

抗滑稳定

安全系数

抗浮稳定

安全系数

基本组合

≥1.25

≥1.1

特殊组合Ⅰ

≥1.10

特殊组合Ⅱ

≥1.05

非岩基上的岸边式地面厂房各种荷载组合情况下的基础应力应不大于地基允许承载力，不允许出现拉应力。

c）边坡工程

根据DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》及DL/T5353-2006《水电水利工程边坡设计规范》，本工程主要水工建筑物为3级，边坡级别为Ⅱ级，采用平面刚体极限平衡方法中的下限解法进行边坡稳定分析，其设计安全系数见表1.1-4。

表1.1-4边坡设计安全系数表

A类（枢纽工程区边坡）

B类（水库边坡）

级别

持久状况

短暂状况

偶然状况

持久状况

短暂状况

偶然状况

Ⅱ级

1.25～1.15

1.15～1.05

1.05

1.15～1.05

1.10～1.05

1.05～1.00

d）水工挡土墙

根据SL379-2007《水工挡土墙设计规范》，本工程主要建筑物中的挡土墙为3级，次要建筑物中的挡土墙为4级。

1）墙顶安全加高

水工挡土墙墙顶安全加高见表1.1-5。

表1.1-5水工挡土墙墙顶安全加高下限值

运用情况

挡土墙级别

3级

4级

挡水时

正常挡水位

0.4

0.3

最高挡水位

0.3

0.2

泄水时

设计洪水位

0.7

0.5

校核洪水位

0.5

0.4

2）抗滑、抗倾稳定安全系数

水工挡土墙抗滑、抗倾稳定安全系数见表1.1-6。

表1.1-6挡土墙抗滑、抗倾稳定安全系数表

分项

荷载组合

土质地基

岩质地基

3级挡墙

4级挡墙

3级挡墙

4级挡墙

抗滑稳定

基本组合

1.25

1.20

1.08

1.05

特殊组合

1.10

1.05

1.03

1.00

抗倾稳定

基本组合

1.50

1.40

1.50

1.40

特殊组合

1.40

1.30

1.30

1.30

1.1.2设计依据

1.1.2.1预可行性研究报告主要结论及其审查意见

a）预可行性研究报告主要结论

我院于2008年11月编制完成《四川省甘孜州定曲河GX水电站预可行性研究报告》，有关工程布置及建筑物的主要结论如下：

1）初步确定本工程为三等中型工程。

枢纽建筑物中的永久挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物及电站厂房为3级建筑物，结构安全级别为Ⅱ级；次要建筑物为4级，临时建筑物为5级，结构安全级别均为Ⅲ级；拦河坝正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为500年，消能防冲正常运用洪水重现期为30年，发电厂房正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为200年。

2）通过对建坝河段上、下坝址比较，推荐藏色桥上游约1.52km处的上坝址为初选坝址；通过对建厂河段上、下厂址的比较，推荐GX乡卡日共村上游约350m处的上厂址为初选厂址；通过左岸引水线路、右岸引水线路两种方案比较，推荐左岸引水线路方案为初拟引水线路；初拟左、右岸挡水建筑物为混凝土重力坝，泄洪冲沙建筑物坝型为混凝土闸坝；初拟枢纽总布置由拦河坝、左岸引水系统、左岸岸边式地面厂房组成。

b）预可行性研究报告审查主要意见

2009年2月，四川省工程咨询研究院对我院编制的《四川省甘孜州定曲河GX水电站预可行性研究报告》进行了技术评估，根据评估意见，我院对《四川省甘孜州定曲河GX水电站预可行性研究报告》进行了补充、修改和完善。

2009年4月，四川省工程咨询研究院以川工咨[2009]181号《关于〈四川省甘孜州定曲河GX水电站预可行性研究工程方案技术评估意见〉的函》印发评估意见。

评估意见认为《四川省甘孜州定曲河GX水电站预可行性研究报告》编制的内容和深度基本达到预可行性研究阶段编制规程要求，基本同意该报告。

其中涉及工程布置及建筑物的主要评估意见如下：

1）同意本工程为三等中型工程，永久性主要水工建筑物为3级，次要及临时建筑物分别为4级和5级。

首部枢纽挡泄水建筑物正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为500年，下游消能防冲建筑物正常运用洪水重现期为30年；厂房正常运用洪水重现期为50年，非常运用洪水重现期为200年。

2）同意设计推荐的上坝址为预可行性研究阶段代表性坝址。

3）同意设计推荐的左岸引水线路为预可行性研究阶段代表性引水线路。

4）基本同意设计推荐的上厂址为预可行性研究阶段代表性厂址。

5）基本同意设计初拟的拦河坝、左岸引水系统、左岸岸边地面式厂房等建筑物组成的枢纽布置格局作为预可行性研究阶段代表性枢纽布置方案。

6）基本同意首部枢纽布置方案，建议下阶段考虑适当增大泄洪宽度，降低校核洪水位。

基本同意引水隧洞、调压井、压力管道及厂区布置方案，建议下阶段进一步细化调压井及压力管道的布置。

2009年4月9日，四川省发展和改革委员会以川发改能源［2009］383号文《关于做好甘孜州定曲河GX水电站可行性研究阶段前期工作的函》对《四川省甘孜州定曲河GX水电站预可行性研究报告》进行了批复。

1.1.2.2采用的主要规程规范、技术标准及文件

GB50201-94《防洪标准》；

GB50199-94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》；

GB50086-2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》；

DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》；

DL5077-1997《水工建筑物荷载设计规范》；

DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》；

DL5073-2000《水工建筑物抗震设计规范》；

DL/T5020-2007《水电工程可行性研究报告编制规程》；

DL/T5195-2004《水工隧洞设计规范》；

DL/T5058-1996《水电站调压室设计规范》；

DL/T5141-2001《水电站压力钢管设计规范》；

DL/T5214-2005《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》；

DL/T5057-2009《水工混凝土结构设计规范》；

DL/T5088-1999《水电水利工程工程量计算规定》；

DL/T5347-2006《水电水利工程基础制图标准》；

DL/T5348-2006《水电水利工程水工建筑制图标准》；

DL/T5353-2006《水电水利工程边坡设计规范》；

DL/T5178-2003《混凝土坝安全监测技术规范》；

SL265-2001《水闸设计规范》；

SL319-2005《混凝土重力坝设计规范》；

DL/T5398-2007《水电站进水口设计规范》；

SL266-2001《水电站厂房设计规范》；

SL379-2007《水工挡土墙设计规范》。

1.1.3基本资料

1.1.3.1水文、气象与泥沙

a）气象

多年平均降水量337mm

日最大降水量46.1mm

多年平均气温14.6℃

极端最高气温36.3℃

极端最低气温-8.9℃

多年平均蒸发量2357mm

多年平均相对湿度45%

多年平均风速2.0m/s

最大风速及相应风向16.0m/s，相应风向为NW

多年平均最大风速10.0m/s

水库最大吹程260m

b）径流

坝址控制流域面积5224km2

坝址多年平均流量60.4m3/s

坝址多年平均年径流量19.11亿m3

c）洪水

不同频率的洪水洪峰流量见表1.1-7。

表1.1-7不同频率洪水洪峰流量表

项目

洪峰流量（m3/s）

0.1%

0.2%+△

0.2%

0.5%+△

0.5%

1%

2%

3.33%

5%

10%

20%

坝址

1288

1208

1050

1097

954

880

806

748

703

619

530

厂址

1124

977

901

826

766

720

634

543

注：

校核频率洪水加15％安全修正值。

d）坝址（线）、厂址水位流量关系

上坝址上坝线、上坝址下坝线、下坝址水位流量关系见表7.1-8、7.1-9和表7.1-10。

表1.1-8上坝址上坝线水位流量关系表

水位（m）

2263.2

2263.6

2264.0

2264.4

2264.8

2265.2

2265.6

2266.0

流量（m3/s）

11.4

26.8

49.1

78.3

115

159

214

282

水位（m）

2266.4

2266.8

2267.2

2267.6

2268.0

2268.5

2269.0

2269.7

流量（m3/s）

358

440

530

625

727

864

1010

1235

表1.1-9上坝址下坝线水位流量关系表

水位（m）

2262.07

2262.47

2262.87

2263.27

2263.67

2264.17

2264.57

2265.07

流量（m3/s）

14.5

31.8

55.7

86.7

125

185

247

338

水位（m）

2265.47

2265.79

2266.27

2266.67

2267.07

2267.67

2268.17

2268.47

流量（m3/s）

419

530

601

701

808

980

1130

1230

表1.1-10下坝址水位流量关系表

水位（m）

2244.5

2245.0

2245.5

2246.0

2246.5

2247.0

2247.5

2248.0

流量（m3/s）

15.2

32.9

59.2

95.0

142

207

282

364

水位（m）

2248.5

2249.0

2249.5

2250.0

2250.5

2251.0

2251.5

2251.7

流量（m3/s）

451

547

654

770

897

1040

1180

1250

上、下厂址水位流量关系见表1.1-11和表1.1-12。

表1.1-11上厂址水位流量关系表

水位（m）

2115.1

2115.4

2115.7

2116.0

2116.3

2116.6

2116.9

流量（m3/s）

10.4

22.7

39.4

60.4

85.9

116

151

水位（m）

2117.2

2117.5

2117.8

2118.1

2118.4

2118.7

2119.0

流量（m3/s）

193

243

297

356

419

488

560

水位（m）

2119.3

2119.6

2119.9

2120.2

2120.4

2120.6

2120.8

流量（m3/s）

638

720

807

898

961

1030

1090

表1.1-12下厂址水位流量关系表

水位（m）

2114.2

2114.5

2114.8

2115.1

2115.4

2115.7

2116.0

流量（m3/s）

10.4

22.7

39.4

60.4

85.9

116

151

水位（m）

2116.3

2116.6

2116.9

2117.2

2117.5

2117.8

2118.1

流量（m3/s）

193

243

297

356

419

488

560

水位（m）

2118.4

2118.7

2119.0

2119.3

2119.5

2119.7

2119.9

流量（m3/s）

638

720

807

898

961

1030

1090

e）泥沙

坝址多年平均含沙量0.439kg/m3

坝址多年平均悬移质输沙量83.6万t

坝址多年平均推移质输沙量16.7万t

过机多年平均含沙量0.404kg/m3

过机多年平均粗粒径（d≥0.25mm）含沙量0.0023kg/m3

坝址悬移质泥沙颗粒级配见表1.1-13，悬移质泥沙矿物成分见表1.1-14。

表1.1-13GX水电站坝址悬移质泥沙颗粒级配表

小于某粒径（D）沙重百分数

平均

粒径

（mm）

中值

粒径

（mm）

D（mm）

0.005

0.007

0.01

0.025

0.050

0.10

0.25

0.50

7.5

12.6

19.8

30.0

78.9

93.3

98.3

100.0

0.037

0.045

表1.1-14GX水电站坝址悬移质泥沙矿物成分表

序号

名称

含量

莫氏硬度

1

石英（Quartz,syn）

36.9%

7

2

方解石（Calcite,magnesian）

29.4%

3

3

白云母（Muscovite,vanadianbarian）

8.4%

2.5～3

4

水钙沸石（Gismondite）

15.2%

3.5～4.87

5

铅硬锰矿（Coronadite）

10.1%

3.5～4.5

1.1.3.2水库特性、工程特征水位

a）水库

正常蓄水位2270.00m

设计洪水位（P=2%）2269.72m

校核洪水位（P=0.2%）2271.86m

总库容32.28万m3

死水位2269.00m

调节库容4.88万m3

调节性能无调节

不同频率入库洪水、泄量及特征水位见表1.1-15。

表1.1-15水库特征水位和流量表

洪水频率（％）

0.2

0.5

1

2

3.33

孔口尺寸

3-10.0m×7.5m（孔-宽×高）

洪峰流量（m3/s）

1208

954

880

806

748

最大泄量（m3/s）

1208

954

880

806

748

库水位（m）

2271.86

2270.52

2270.12

2269.72

2269.39

相应下游水位（m）

2270.73

2269.56

2269.28

2268.91

2268.62

库容（万m3）

32.28

23.05

20.29

18.09

16.48

b）厂房

正常尾水位2116.214m

最低尾水位2115.331m

设计尾水位（P=2%）2119.970m

校核尾水位（P=0.5%）2120.880m

1.1.3.3动能指标

GX水电站主要动能指标见表1.1-16。

表1.1-16GX水电站主要动能指标表（联合运行）

项目

单位

推荐方案

正常蓄水位

m

2270.00

死水位

m

2269.00

装机容量

MW

90

多年平均发电量

亿kW·h

4.0001

保证出力

MW

18.71

装机年利用小时

h

4445

额定水头

m

131.0

水能利用率

％

77.15

水轮机型号

HLA575c-LJ-255

机组安装高程

m

2112.00

额定引用流量

m3/s

77.8

1.1.3.4地基特性与设计参数

推荐坝址河床下伏基岩和两岸基岩均为三迭系中统曲嘎寺组第一段（T2q1）灰绿色玄武岩，岩石物理力学参数见表1.1-17。

河床覆盖层厚约26.0m～27.5m，从上往下主要由冲、崩积混合堆积含漂/块碎石层，冲洪积相砂卵砾石夹少量漂石层，崩、冲积混合堆积粉细砂夹碎石层共3层组成，物理力学参数见表1.1-18。

表1.1-17坝址岩石物理力学参数表

岩组

岩体

混凝土/岩体

允许承载力

干密度

变形

模量

泊松比

抗剪断

强度

抗剪强度

抗剪断

强度

ρ

Eo

μ

ƒ／

c／

ƒ

c

ƒ／

c／

g/cm3

GPa

-

-

MPa

-

MPa

-

MPa

MPa

玄武岩

弱风化～微新

2.75

15

0.22

1.19

1.20

0.74

0

1.10

1.00

3.5

强风化

2.70

10

0.25

1.00

0.90

0.64

0

1.00

0.90

2.5

表1.1-18坝址（厂址）覆盖层物理力学参数表

岩层

代号

岩性

天然密度

允许

承载力

压缩模量

抗剪强度

渗透

系数

允许坡降

f

c

g/cm3

MPa

MPa

-

MPa

cm/s

Qal+pl

含泥、漂砂

卵砾石

2.0

0.35

35

0.35

0

10-1～10-2

0.12

Qcol+dl

（块）碎石土层

1.95

0.30

30

0.30

0

10-1

0.15

引水隧洞沿线穿越的地层岩性为三迭系中统曲嘎寺组第一段（T2q1）灰色钙质、砂质板岩夹中基性火山岩（灰绿色玄武岩）、薄层状灰岩及薄～中厚层砂岩，围岩类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类，局部为Ⅱ类，岩层走向NW，倾向SW，局部地段岩层扭曲，产状变化明显，洞轴线和岩层走向斜交，围岩参数见表1.1-19。

表1.1-19引水隧洞围岩物理力学参数表

围岩类别

岩体特征

围岩物理力学参数

密度

围岩单位弹性抗力系数（K0）

围岩压力系数

外水压力折减

系数

ρs

Eo

水平

垂直

g/cm3

MPa/cm3

-

MPa/cm

-

Ⅱ

玄武岩、板岩、灰岩、砂岩

2.7

20～40

0.07

0.18

0.20

Ⅲ

玄武岩、板岩、灰岩、砂岩

2.7

15～30

0.08

0.2

0.25

Ⅳ

玄武岩、板岩、灰岩、砂岩

2.7

8～15

0