南沟门水利枢纽基本资料 (2)

南沟门水利枢纽基本资料一、工程概况南沟门水库工程位于陕西省延安市黄陵县境内，由葫芦河南沟门水库、洛河引洛入葫马家河引水枢纽和输水隧洞三部分组成。南沟门水库位于洛河支流葫芦河下游，距黄陵县城约20公里。水库坝址距河口3KM，控制流域面积5443KM2，占全流域面积的999。工程由拦河坝、泄洪洞、引水发电洞、溢洪道组成。马家河引水枢纽位于洛河中游洛川县西北约12KM的马家河村，距下游交口河水文站约38KM，坝址以上流域面积11548KM2，占洛河流域总面积的429。引洛入葫输水隧洞洞长6115KM。南沟门水库工程主要任务为向延安石油化学工业基地及当地城乡生活供水，改善灌溉条件，并利用供水进行发电。二、水文气象（一）流域自然地理概况洛河是渭河的一级支流，发源于陕北定边县白云山南麓，自西北东南流经陕、甘两省18个县市，干流经我省的吴旗、志丹、甘泉、富县、白水，于大荔县东南注入渭河。流域面积26905KM2，流域平均宽度396KM，干流全长6803KM，河道平均比降153。洛河两岸支流众多，水系呈羽状分布。集水面积大于1000KM2的支流有周河、葫芦河、沮河三条，该河上游为黄土丘陵沟壑区，中游两侧分水岭为子午岭林区和黄龙山林区，中部为黄土塬区，下游进入关中地区，为黄土阶地与冲积平原区。葫芦河系洛河最大的一条支流，发源于甘肃省华池县的老爷岭，自西北流向东南，流经甘肃省华池县和陕西省富县、黄陵县，于洛川县交口河镇汇入洛河。葫芦河流域面积5449KM2，流域平均宽度232KM，干流总长2353KM，河道平均比降237。流域地形西北高、东南低，上游地区地形破碎，梁峁密布，沟壑纵横，河谷深切，基岩出露，为黄土丘陵沟壑区，植被较好；中游主要为黄土林区；下游为黄土塬区，植被较差。（二）水文资料洛河流域水文观测历史较长，已基本形成了全流域的水文站网。干流自上而下设有吴旗（金佛坪）、刘家河、交口河、状头4个水文站，支流葫芦河设有张村驿水文站。测站布设合理，基本能控制干支流的水文情势。本工程水文分析计算主要涉及葫芦河张村驿水文站及洛河干流刘家河、交口河及状头水文站。这些站均有40年以上的水文观测资料，本次对各站的资料在以往工作的基础上再次进行了分析检查，其成果可满足设计需要。1径流（1）径流特性葫芦河和洛河的径流主要由降水形成，水情随降水的变化而变化。河流的水量，汛期主要由降水补给，枯水季节主要依靠稳定的地下水补给，径流年际变化大，年内分配不均。据葫芦河张村驿水文站19582005年资料统计，多年平均径流量114亿M3，最大年径流量313亿M3（1964年），最小年径流量060亿M3（1960年），最大值和最小值分别为平均值的275倍和053倍；汛期79月径流量占全年径流量的396，枯水季节122月径流量仅占全年径流量的140。据洛河交口河水文站19582005年48年实测资料统计，多年平均径流量为484亿M3，最大年径流量1162亿M3（1964年），最小年径流量为294亿M3（1974年），最大值和最小值分别为平均值的240倍和061倍；水量主要集中在汛期，79月径流量占全年径流量的502。（2）水库坝址径流计算南沟门水库坝址径流计算，选择张村驿水文站作为参证站；马家河坝址径流计算，选择交口河站张村驿站作为参证站；洛惠渠渠首选择状头站作为参证站。据葫芦河张村驿站、洛河交口河站葫芦河张村驿站、状头站19582005年天然年径流系列分别进行频率计算，按矩法初步估算统计参数，然后采用P型曲线适线确定统计参数。南沟门坝址年径流计算南沟门水库坝址位于张村驿站以下69KM处，坝址以上流域面积为5443KM2，张村驿水文站南沟门水库坝址区间流域面积728KM2，占南沟门坝址流域面积的134，坝址年径流按张村驿站的年径流按面积比并考虑降水修正计算，成果见表21。马家河坝址年径流计算洛河马家河坝址位于交口河站上游38KM处，马家河坝址交口河站区间有葫芦河汇入，洛河交口河站葫芦河张村驿站流域面积为12465KM2，比马家河坝址控制面积大79，坝址年径流采用交口河站张村驿站的年径流按面积比计算，成果见表21。表21南沟门水库坝址、马家河坝址、洛惠渠渠首年径流计算成果表单位亿M3统计参数P（）站名均值CVCS/CV525507595南沟门坝址1310403023315912209290661马家河坝址34303730584411320250181洛惠渠渠首90203630152108845664484洛惠渠渠首坝址年径流计算洛惠渠渠首位于状头站上游约4KM处，控制流域面积25111KM2，状头站集水面积为25154KM2，两者相差仅02，洛惠渠渠首的年径流直接采用状头站计算成果，见表21。径流年内分配采用长系列法。各坝址断面径流的年内分配采用相应参证站径流的年内分配系数计算，南沟门水库坝址年径流分配到月，马家河坝址、洛惠渠渠首径流分配到日。2、洪水（1）洪水特性葫芦河和洛河的洪水主要由暴雨形成。暴雨特性和流域下垫面决定了河流的洪水特性。暴雨最早发生在4月，最迟出现在10月，但量级和强度较大的暴雨一般发生在78月。葫芦河的洪水具有峰不高，量较大的特点。洛河洪水常携带大量泥沙，洪水具有来势迅猛、历时短、暴涨暴落，峰高量小，峰型尖瘦的特点。（2）历史洪水和重现期1957年黄委设计院曾对葫芦河的洪水进行过调查，198284年陕西省水电厅在进行陕西省洪水调查汇编中，对调查成果进行了复核，认为黄委设计院调查到的1933年洪水的洪峰流量503M3/S基本可靠。1996年葫芦河发生大洪水后，我院对该河的洪水进行了调查，认为1996年洪水大于1933年洪水，张村驿站洪峰流量1210M3/S可靠，并将1996年洪水的重现期定为100年。50年代起，曾有多家单位先后对洛河的洪水进行过调查，陕西省水电厅在进行陕西省洪水调查汇编时，对以往的调查成果进行了复核，根据复核成果结合水文站实测洪水，将洛河刘家河状头河段大洪水的情况列于见表22。表22洛河刘家河、交口河、南城里、状头河段洪水调查整编成果表流量单位M3/S刘家河交口河南城里状头集水面积7325KM2集水面积17180KM2集水面积20824KM2集水面积25154KM2洪水发生年份排位流量可靠程度排位流量可靠程度排位流量可靠程度排位流量可靠程度185519940较可靠17600插补16540较可靠110700可靠182126800较可靠199428030可靠36630可靠26280可靠196636180可靠43880可靠3360可靠197746430可靠3460可靠3070可靠从上表中可以看出洛河1855年洪水为调查期内最大的一场洪水，但交口河站未调查到洪峰流量，经对上下游各站调查洪水和水文站实测洪水资料分析，将交口河站1855年洪峰流量定量为7600M3/S。根据历史洪水调查资料分析，刘家河站1855年洪水是迄今为止149年内发生的最大一场洪水，交口河站1855年洪水是1821年以来185年内发生的最大洪水,因此本次将刘家河站1855年洪水的重现期确定为150年，交口河站1855年洪水的重现期确定为185年。（3）坝址区设计洪水南沟门水库坝址设计洪水计算应包括洪峰流量、时段洪量及洪水过程线。马家河引水枢纽系低坝引水，设计洪水只计算洪峰流量。参证站和年径流计算相同，南沟门水库坝址设计洪水计算的参证站仍选择张村驿水文站。马家河坝址位于洛河刘家河站交口河站之间，距上游刘家河站168KM，下游交口河水文站38KM，刘家河站流域面积比马家河坝址小366，交口河站流域面积比马家河坝址大327。因此，本次选择刘家河站和交口河站作为分析马家河坝址设计洪水的参证站。洪水资料的选样洪水资料的选样采用独立选取年最大值的方法。洪峰流量每年选取一个最大的瞬时值；洪量按固定时段独立选取年最大值法。根据葫芦河的洪水特性和水库的调洪能力、调洪方式等因素，洪量的计算时段确定为24小时和72小时。南沟门坝址设计洪水计算A张村驿站洪峰、洪量计算用张村驿站19572005年48年洪水系列进行频率计算，加入1933年调查洪水，按不连序系列进行频率计算，洪峰流量计算时，将1996年洪水作为特大值处理，其重现期为100年，由于1933年洪水量级不大，视为常规洪水加入计算；时段洪量计算时，由于1996年、2003年洪水量级相当，1996年24小时洪量、2003年72小时洪量为1933年以来最大洪水，其重现期确定为73年。峰、量统计参数的初值用矩法估算，按P型曲线适线，计算得到张村驿站洪峰流量，24小时、72小时洪量的统计参数和不同频率的洪峰流量、时段洪量见表23。表23张村驿站设计洪水计算成果表统计参数P特征值均值CVCS/CV001002005010203312510QMM3/S120166302950264022501950167014601030780480280W24万M341010530500045603990356031402830218017801270908W72万M373008306030557049504480402036802950250019001470B南沟门水库坝址洪峰、洪量计算南沟门水库坝址的设计洪水采用张村驿站的洪水计算成果按面积比拟法计算。计算时，洪峰流量的面积比指数取067，洪量的面积比指数取1，计算成果见表24。表24南沟门水库坝址设计洪水计算成果表P洪水特征量001002005010203312510QMM3/S3250291024802150184016101130860520310W24万M35770526046104110363032702520206014701050W72万M36960643057105170464042503410289021901700南沟门水库坝址设计洪水成果的合理性分析A洪峰流量和不同时段洪量频率分析成果比较比较张村驿站洪峰流量、年最大24小时洪量、72小时洪量的平均流量可以看出洪峰流量（120M3/S大于24小时洪量的平均流量（475M3/S），24小时洪量的平均流量大于72小时洪量的平均流量（282M3/S），72小时洪量的平均流量大于多年平均流量（368M3/S），说明洪水特征量的均值是合理的。变差系数CV随着历时的增加而减小，即洪峰流量的CV（166）大于24小时洪量的CV（105），24小时洪量的CV大于72小时洪量的CV（08），72小时洪量的CV大于年径流的CV（040），可见CV符合葫芦河流域水文变化规律。CS/CV为30，符合该地区规律。B用峰、量关系合轴相关图检查把张村驿站同次洪水的洪峰流量、24小时洪量、72小时洪量点绘在合轴相关图上，其关系较好，且时段越近，关系越密切。通过点群中心分别在第1象限、第4象限、第3象限定出QM72、2472、QM24关系线，把洪峰流量及洪水总量的设计值点绘在相关图上，与实测点据尚能协调，见图21。以上分析说明，张村驿站的设计洪水计算成果是合理的。张村驿站流域面积占南沟门坝址867，采用面积比拟法计算的南沟门坝址洪水较合理。南沟门水库坝址设计洪水过程线采用典型洪水过程线放大的方法计算。根据典型洪水过程线选择原则和葫芦河洪水特性,选择张村驿站1977年7月6日和1996年8月1日洪水过程线作为典型过程线,按分时段同频率控制放大,然后进行修匀，使其洪量满足设计洪量,经调洪计算比较,以1996年8月1日洪水过程作为典型，放大后的洪水过程对工程较不利，故设计推荐采用1996年8月1日洪水作为典型，按同频率放大的过程线为设计洪水过程线，见表25。表25南沟门水库坝址设计洪水过程线表不同频率流量（M3/S）月日时分典型P002P181140617090165182101202644215707302301110290011203121029101130312121029101130330110029001120475625201100558019309305422538804306234800410813648025081213046024091224202301199380190129635018512309635018513942881801486127017015789252160167282341501768322512017246832251151730667221112186272121082056219893234861719024471162852147117584续表25南沟门水库坝址设计洪水过程线表不同频率流量（M3/S）月日时分典型P002P1822451658324243716082343715080438214080530613075628412075728411075826910575926110075103369572113369572123229065132432290651429984651529182601826975601926173602026173552223466512422262493320156448187524011183514014174493819301664737201664737411664737图21葫芦河张村驿站QMW24W72合轴相关图（三）泥沙葫芦河流域中上游植被良好，下游植被较差，是洛河流域含沙量最小的河流，泥沙主要为悬移质，具有水沙关系基本协调，年际变化较大，年内分配不均，沙量比水量更集中的特性。根据张村驿站19582005年悬移质实测资料统计，该站多年平均输沙量105万T，多年平均含沙量922KG/M3，汛期平均含沙量197KG/M3，实测最大含沙量为537KG/M3。最大年输沙量643万T，最小年输沙量仅有15万T，最大年输沙量为最小年输沙量的429倍，而最大年径流量仅为最小年径流量的522倍。沙量主要集中于汛期，79月输沙量占年输沙量的805。张村驿站南沟门坝址区间为黄土塬区，该区间无泥沙实测资料，悬移质输沙模数采用张村驿以上流域和（交口河刘家河张村驿）区间输沙模数的平均值808/KM2计算，计算结果为588万T。南沟门水库坝址悬移质输沙量为张村驿站和张村驿站南沟门坝址区间输沙量之和，其值为164万T，若悬移质的容重按13T/M3估算，合126万M3。葫芦河及邻近相似流域无推移质观测资料，计算采用推悬比法，推悬比根据一般情况下丘陵区河流推悬比为005015，结合该河流具体情况，取007，计算得到南沟门水库坝址多年平均推移质输沙量115万T。若推移质的容重按17T/M3估算，合676万M3。南沟门水库坝址的天然输沙量为悬移质输沙量和推移质输沙量之和，其值为176万T，合133万M3。根据引洛入葫南沟门水库工程淤积形态分析计算结果，水库库区的淤积形态为典型的三角洲淤积形态。水库运用60年后，干流淤积三角洲尚未推进至坝前，坝前淤积滩面高程为81484M。（四）气象资料洛河流域属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷干燥，春季干旱多风，夏季气候温热，秋季凉爽多雨。气候在地区分布上差异较大，流域内年降水量由东南至西北递减。黄陵县和洛川县气象站的实测资料基本能反映工程所在地的气象特征。据黄陵县气象站19701987年（1988年改为辅助站）实测资料统计，多年平均气温93，极端最低气温214（1975年12月12日），最高气温365（1973年8月3日），多年平均降水量631MM，多年平均风速31M/S，最大风速220M/S（1987年5月16日），风向NNW，多年平均最大风速161M/S。多年平均日照时数2416H，多年平均相对湿度64，最大冻土深度69CM。据洛川县气象站19612006年实测资料统计，多年平均气温96，极端最高气温37（2006年6月17日），最低气温230（2002年12月26日），多年平均降水量612MM，多年平均风速21M/S，最大风速160M/S（1973年12月20日），风向WNW，多年平均最大风速124M/S。多年平均日照时数2531H，多年平均相对湿度62，最大冻土深度74CM，多年平均蒸发量1448MM。（五）水位流量关系南沟门水库坝址（上）下游水位流量关系采用满宁公式QR2/3J1/2A/N计算。式中Q流量（M3/S）；N河道糙率；R水力半径（M）；J水力坡度；A过水断面面积（M2）。以上参数确定如下坝址断面从我院2004年实测12000地形图上剖得；水面比降低水采用2006年实测水面比降06，高水采用1996年大洪水实测水面比降18；河道糙率根据2006年坝址实测水位、流量资料计算，低水糙率应在00140034之间，结合河道及两岸情况，参照1977年张村驿水文站实测大洪水的糙率0044，坝址下游（200M）河道糙率采用004。由上述参数可计算得到南沟门水库坝址（上）下游（200M）的水位流量关系曲线，见表26。将1996年大洪水的水位、流量点绘于该图上，从图中可以看出，该点位于曲线下方，能与水位流量关系曲线相吻合，表明计算的水位流量关系能与实测值相符，且略偏安全。表25南沟门水库坝址下游200M水位流量关系曲线表水位（M）791795797798799流量（M3/S）0452207337600水位（M）800801802804805流量（M3/S）10141474218141225213三、工程地质一区域地质概况工程区位于陕北黄土高塬南部的黄土梁峁区，河谷内最低高程600M，两岸黄土塬面高程9001100M，沟谷发育，地形破碎。区内广布新生界及中生界地层，自东南而西北中生界地层由老而新依次有三迭系、侏罗系、白垩系陆相碎屑岩、新生界上第三系碎屑岩及第四系黄土等松散堆积。工程区构造单元属于鄂尔多斯台坳南部，位于子午岭次级向斜以东，区内地质构造简单，岩层产状平缓，构造作用微弱，区域稳定性好，对水工建筑物抗震有利。根据中国地震动参数区划图GB183062001的划分，本区地震动峰值加速度为005G，相应的地震基本烈度为度。二水库区工程地质条件1基本地质条件水库区地处黄土高原强烈侵蚀区，河流切割基岩深达50余米，河谷两岸沟谷纵横，相对高差200300M。库区广泛分布第四系风、冲积松散堆积物，仅在河谷及大的冲沟内有三迭系河湖相砂泥（页）岩出露。库区位于宽缓的单斜构造区，岩层向西北缓倾，倾角25。地质测绘发现有小断层9条。常见节理为两组高倾角剪切节理，走向NNW和NEE，互为正交，呈棋盘格式，裂隙一般呈闭合状展布。工程区42KM2内发育规模大小不等的滑坡76个（其中坝址区20个）。多为土质滑坡，滑动面位于土石接触带附近。大的滑坡长度200500M，宽度200300M。库区地下水可分为潜水和基岩承压水两类。孔隙潜水含水层主要为漫滩至二级阶地的砾石层，补给来源以大气降水和基岩裂隙水为主。裂隙潜水含水层为砂岩，多以下降泉形式排泄于河床，出露高程在840890M，受黄土塬区地下迳流补给，单泉流量00101L/S。承压水分布于河床下部基岩中，含水层一般为砂岩，隔水层为泥（页）岩，由于砂泥（页）岩层位不稳定，承压水具多层性和不连续性。潜水水化学类型为HCO3KNACA或MG型水。2水库渗漏库区两岸塬面较宽，无低邻谷分布，库盆周边岩体完整，无大的构造断裂，库岸基岩顶板及地下水位高于水库设计正常蓄水位高程8480M，不存在永久性渗漏问题。3库岸稳定性南沟门水库正常蓄水位高程8480M，水库回水周边长530KM，库岸边坡按结构和岩性分为岩质边坡、黄土边坡、滑坡三种类型。岩质边坡占库岸边坡长度的75，岩面高于水库正常蓄水位27M。岩体较完整，自然边坡4060，基本稳定，水库蓄水后，局部存在小型的崩塌掉块，但其规模不大于1000M3。黄土边坡主要分布于河流凸岸处，占库岸总长度的94，自然边坡5055。蓄水后在梁家河、河地、荆滩、下汪村、史家河北梁、寨头河等6处可能发生塌岸，塌岸宽度一般20M左右，方量一般313万M3，最大55万M3，共计方量1084万M3。水库蓄水位高程8480M时，对坝址至下汪村地段8KM范围的8个滑坡体稳定影响明显，初步分析滑坡体入库量约为315万M3。对水库枢纽工程影响较小。滑坡方量统计见31。4库区淹没及浸没库区所属峡谷地形，河道狭窄，岸坡陡峻，正常蓄水位以上无平缓的耕地及村民点发布，基本不存在浸没问题。5水库诱发地震分析工程区无较大规模的断裂分布，区内地质构造简单，构造活动作用微弱，无可溶岩分布。综合分析认为水库工程不具备产生水库诱发地震的基本条件。三坝址区工程地质条件1地质概况南沟门水库坝址区河谷平面呈“S”形发育，两岸地形及地层不对称，左坝肩岸坡陡峻，岩石裸露，岩面高程845850M；右坝肩为黄土斜坡，比较平缓。漫滩高出河床05M，宽度40160M；一级阶地阶面高出河床5M，宽度70180M，基座高程788790M；二级阶地阶面高出河床28M左右，宽度110160M，基座高程792794M；三级阶地台面高程820900M，基座高程800812M，宽度150310M，为基座阶地；四级阶地台面高程900M左右，基座高程840845M；黄土塬面高程在9501000M，基座高程870880M。阶地堆积二元结构明显上部为黄土、黄土状壤土；下部为砾石、卵石。地层有三迭系胡家村组河湖相的砂岩、泥（页）岩和第四系各种成因的松散堆积物。岩层产状近于水平，微向西倾斜，倾角25。坝区地质构造简单，未发现断层，常见有NNW和NEE两组共轭高角度剪切节理，裂隙间距12M。表31库区滑坡统计表滑坡滑坡成因分布高程规模位置与正常库水库蓄水后稳定性编号类型时代M长M宽M厚度M方量万M3距坝址距离特征水位关系经验类比计算KH298188693306045891上坝址以上右岸8KM处分布于主河岸边,属坡体型滑坡,滑坡堆积物以壤土为主,滑坡表面自然坡角25左右1/2坡体库水位以下不稳定098H30第836852400901554上坝址以上右岸7KM处分布于主河岸边,属坡体型滑坡,滑坡堆积物以壤土为主,滑坡体表面冲沟发育,台坎面明显,台面水平夹角10,后缘滑壁平整明显、且连续2/3坡体被库水位淹没稳定125H44四8568871207015126上坝址以上右岸15KM处分布于主河岸边,坡体型,壤土质,滑坡前端为平台,宽5080M,后缘上部为斜坡式,坡面有小冲沟,坡体完整天然状态稳定118H50系832870200504444上坝址以上左岸6KM处分布于主河岸边,坡体型,壤土质,滑坡体表面倾角25,坡面凹凸不平1/3坡体被库水位淹没稳定性差105H51坡823876200704056上坝址以上左岸58KM处分布于主河岸边,坡体型,壤土质,滑坡台面宽85M,坡度10251/2坡体库水位以下稳定性差110H52体8308822505066825上坝址以上左岸54KM处分布于主河岸边,坡体型,壤土质,台面分布高程869872M,滑坡台面宽83M,表面小冲沟发育,后缘滑壁明显清晰1/2坡体库水位以下不稳定095H53型840865300401518上坝址以上左岸5KM处分布于主河岸边,坡体型,滑坡体表凹凸不平,后缘围椅形明显堆积物以壤土为主,自然坡角15全部被库水位淹没不稳定093H69Q4DEL83593029019020110上坝址以上右岸172KM处位于冲沟右侧,靠近主河岸边,坡体型,滑动方向与主河岸边近平行向冲沟滑动台面可见落水坑,深10M,宽30M,长50M滑坡体表面支离破碎,后缘滑壁呈围椅状,冲沟沿后壁坡脚顺坡走向发育至主河岸边,深35M,台面可见冲沟内高程830M以下被库水位淹没不稳定100合计4662孔隙潜水埋藏于漫滩、一、二级阶地下部堆积的砂砾石层中，水位高程792M左右，受河水和岸边基岩裂隙水交替补给。基岩裂隙潜水含水层为砂岩，多由泥（页）岩顶板附近以下降泉水出露于岸边，出露高程在801808M。基岩裂隙承压水分布于河床基岩面以下110230M内，含水层为砂岩，随埋深的增加，承压水头也随之增大。ZK6、ZK1孔砂岩顶板高程76574M和77779M，承压水头高程为80321M和80234M，高出地面分别56M、836M。根据水质分析成果，河水、孔隙潜水和基岩裂隙水的水化学类型均为HCO3KNACAMG型水，地表水和地下水的水质基本符合GB38382002地表水环境质量标准中的类，但氟化物含量超标。环境水对砼无腐蚀性。坝区物理地质现象主要为滑坡。地质测绘41KM2发现滑坡20个，多为坡体式浅层滑坡，厚度一般100150M，最大60M。对坝址水工建筑物布设有影响的滑坡6个，其中南沟内2个（H4、H7），下坝址左坝肩83745M高程以上1个（H11），右坝肩引水发电洞进口2个（H5、H6），出口1个（H14）。滑坡形态特征如表32。自然状态下，坝址区两岸的H5、H6、H14滑坡基本稳定，南沟内H4、H7滑坡稳定性较差。当选择上坝址建坝时，库水位降落过程中，H5、H6滑坡可能失稳；当选择下坝址建坝时，库水位降落过程，H5、H6、H4、H7滑坡可能失稳。H5、H6滑坡规模较小，距上坝址很近，滑坡堆积土层可作为上坝土料进行处理；H4、H7滑坡规模较大（1726万M3）,不易处理,特别是滑动后产生的滑坡涌浪威胁下坝址大坝安全，其次滑动后可能形成较大规模泥石流冲出南沟，危害大坝。2主要岩土物理力学性质（1）土层的物理力学性质坝址区地层按岩土的工程地质特性可划分为18个工程地质单元，各土层渗透系数垂直大于水平一个数量级，各层无大的差异，均呈R103104CM/S，本区各类土透水性都较大。（2）岩体物理力学性质坝基岩体表面强风化带垂直厚度2030M，坝肩斜坡强风化带水平宽度35M，弱风化带的水平宽度21M左右；岸边卸荷带水平宽度45M。岩石的物理力学指标试验资料统计成果如表33。根据GB5021894工程岩体分级标准，弱风化砂岩岩体的基本质量指标BQ385，岩体级别为级；弱风化泥页岩岩体的基本质量指标BQ180，工程岩体级别为级。岩体物理力学指标建议值如表34。上坝址坝基岩体上部透水率Q100350LU，中等透水，中等透水岩体厚约100M，下部岩体Q3LU，可视为相对不透水层。下坝址坝基岩体上部中等透水岩体（Q2382LU）厚2324M，局部达330M。（3）黄土的湿陷性坝基不同程度分布有一、二、三级阶地。一级阶地上部堆积Q41黄土状壤土层厚7290M（层底高程7920080000M），属自重湿陷性土，自重湿陷量ZS75298CM，湿陷量S519801CM，场地的湿陷类型属自重湿陷性场地，湿陷等级为级（中等）。二级阶地上部堆积的Q32黄土层厚100103M层底高程806821M，古土壤层厚5380M，下部Q31壤土层厚3773M，均属自重湿陷性土层，二级阶地土层自重湿陷量ZS25CM37CM，湿陷量S10011608CM，二级阶地场地湿陷类型属自重湿陷性场地，湿陷等级级（严重）。三级阶地上部第三层古土壤以上的黄土、古土壤、黄土状壤土具湿陷性，最大厚度198M，土层自重湿陷量ZS176346CM，湿陷量S1761251CM，场地湿陷类型属自重湿陷性场地，湿陷等级为级（严重）。3上坝址工程地质条件本阶段南沟门水库枢纽共选择了上、下两个坝址，上坝址位于南沟沟口上游，下坝址位于南沟沟口下游，两坝址坝轴线相距700M左右。（1）拦河坝工程坝基坝基由河床、漫滩、一级阶地、二级阶地四部分构成，长281M。上部为黄土、壤土、砂砾石等松散岩层，厚度602266M，下部为由T3H砂岩、泥（页）岩互层构成的河谷基底。一级阶地堆积的黄土状壤土层厚7090M，二级阶地黄土、古土壤、壤土厚1924M，均属自重湿陷性土层，不能作为天然坝基，必须进行工程处理。河床、漫滩、一级阶地、二级阶地下部堆积的砂砾石层厚50100M，渗透系数K1640M/D，强透水。坝基岩体上部强风化带垂直厚度1020M，强弱风化岩体透水率Q1035LU的中等透水层厚约100M，下部岩体透水率Q3LU，可视为相对隔水层。初步估算坝基渗漏量为5975M3/D，占径流量（367M3/S）的188。砂砾石层颗粒级配不均匀，允许水力坡降I010012，渗透破坏型式以管涌为主，对砂砾石层必须进行截渗处理。建议坝基岩体防渗帷幕深度应大于200M。坝肩左坝肩坡面高程84800M以上为黄土斜坡，坡角1520，以下为砂泥（页）岩互层边坡，坡角3035，岩面高程与设计库水位高程基本持平，边坡稳定。边坡表面强风化带垂直厚度60100M，水平宽度3050M。右坝肩为黄土山梁，由三、四级阶地堆积的黄土、黄土状壤土夹古土壤组成，堆积层厚4070M。由于南沟的切割，山梁比较单薄。四级阶地在坝肩上游高程840860M发育有H5、H6号滑坡，自然状态下滑坡整体基本稳定，水库蓄水后可能失稳。坝肩、层土层具湿陷性，均需进行工程处理。三级阶地底部砾石层厚度0520M，分布高程805807M，坝肩上下游连通，最窄处宽度仅220M左右，存在绕坝渗漏问题。初步估算绕坝渗漏量为282M3D，应进行工程处理。表32坝址区滑坡统计表规模滑坡编号滑坡类型分布位置分布高程M长M宽M厚度M方量万M3特征描述与正常库水位关系H2上坝址右岸700M处845875140401056滑坡壁呈围椅型,滑坡体表面向河床倾斜,滑坡堆积物以黄土夹古土壤为主结构疏松,落水洞发育库水位以上H3南沟内距沟口7501100M85091040016050320滑坡壁呈围椅型,表面地形复杂,落水洞发育堆积物以黄土状壤为主结构破碎,属坡体型滑坡库水位以上H4第南沟内距沟口450750M827869270803554滑坡壁呈围椅型,滑坡体表面地形复杂,冲沟发育滑坡堆积物以黄土状壤为主结构疏松、破碎,前缘有滑坡现象2/3位于坡体被库水位以下H5四上坝址右岸距坝轴线100200M81285117044538滑坡壁呈围椅型,表面地形破碎、比较复杂,滑坡堆积物以黄土状壤土夹古土壤为主全部处于库水位以下H6系上坝址右岸距坝轴线200350M841870130501065滑坡壁呈围椅型,表面地形破碎比较复杂,滑坡堆积物以黄土状壤土夹古土壤为主1/4位于坡体被库水位以下H7滑南沟内距沟口200600M810870380104301186滑坡壁呈围椅型,滑坡体表面地形复杂,冲沟发育滑坡堆积物以黄土状壤土为主结构疏松、破碎,前缘有滑动现象3/5处于库水位以下H11坡下坝址左坝肩835860220851018滑坡壁呈围椅型,表面冲沟发育,破碎堆积物以黄土为主,属坡体型滑坡坡体1/3处于库水位以下H14右坝肩放水洞出口80093036015060324滑坡壁呈围椅型,滑坡体表面冲沟发育,地形复杂,向河床倾斜,倾角1015堆积物以黄土状壤土夹古土壤为主属坡体型黄土滑坡H20上坝址下游左岸8559203403003253315滑坡壁呈围椅型,滑坡体表面冲沟发育,地形破碎、复杂,滑坡堆积物以黄土状壤夹古土壤为主属坡体型黄土滑坡滑坡体前沿坡脚高于设计库水位高程合计1182表33岩石的物理力学指标统计成果表抗压强度比重密度吸水率干湿软化系数岩体纵波速度岩体完整系数动弹模量静弹模量WBRDRCKDVPMKVED103E103岩性风化程度G/CM3MPAMPAM/SMPAMPA弱风化889644563200348006507419525250砂岩微风化263252241292746059198弱风化567092135190020000190235258泥岩微风化26826221112522011注微风化泥岩湿抗压强度借用泾河东庄水库试验资料。表34岩体物理力学指标参数建议值岩体抗剪断强度工程地质单元编号地层时代岩土定名岩体基本质量级别密度（G/CM3）（）C，（MPA）变形模量E（GPA）泊松比1砂岩2504006800282T3H泥页岩23026500506036注岩体的风化程度为弱风化。四级阶地基座的岩面高程84868490M，高于水库设计正常蓄水位高程8480M。（2）溢洪道工程本阶段在拦河坝右岸布置一条溢洪道方案，左岸布置了三条泄洪建筑物轴线进行比较。左岸泄洪建筑物A左岸溢洪道工程地质条件左岸溢洪道进口高程8400M，出口高程7964M，全长4452M。按工程地质条件可分为六段1）溢洪道地质剖面水平距离000001243M为溢洪道的进口段，底板及两侧斜坡为强风化砂岩夹泥（页）岩，岩体基本质量级别级，承载力特征值FAK500KPA，允许不冲流速V2025M/S，溢洪道两侧边坡建议开挖坡比105。2）溢洪道地质剖面水平距离0124302077M，溢洪道底板为弱风化砂岩，岩体基本质量级别级，承载力特征值FA1500KPA，允许不冲流速V4550M/S；两侧边坡上部由Q3黄土、Q2黄土状壤土组成，下部以强弱风化泥岩为主，左侧黄土边坡高3050M，建议采用梯形坡，开挖坡比107510，单级坡高10M，戗台宽度30。砂泥岩互层岩体基本质量级别级，建议开挖坡比为105。对岩质边坡应及时进行喷浆护坡处理。3）溢洪道地质剖面水平距离0207703123M为陡坡段，底板为弱风化砂岩夹泥（页）岩互层，岩体基本质量级别级，承载力特征值FAK800KPA，允许不冲流速V2530M/S；溢洪道两侧边坡由强风化砂岩夹泥（页）岩互层组成，坡高112M，岩体基本质量级别级，建议开挖坡比105。4）溢洪道地质剖面水平距离031230450M为溢洪道出口平流段，溢洪道底板强风化砂岩夹泥岩，岩体基本质量级别级，承载力特征值FAK500KPA，冲坑系数18。5）溢洪道地质剖面水平距离04500550M为出口挑流段，底板高程79653M7994M,岩性为强风化砂岩夹泥（页）岩互层，岩体破碎，基本质量级别级，承载力特征值FAK500KPA。建议挑流鼻地基选择弱风化砂岩夹泥岩，承载力特征值FAK800KPA。冲坑系数1820。6）溢洪道地质剖面水平距离0550057143M为溢洪道出口段，地表有一层厚12M的冲积砂壤土，中部为厚2M的冲积砂卵石，允许不冲流速V0810M/S；下部为强风化砂泥岩互层，岩体基本质量级别级，冲坑系数1820。7）出口岸坡稳定性溢洪道出口段左岸斜坡应分为两部分，高程846M以上为H20号滑坡，高程846M以下为砂岩夹泥（页）岩组成的基岩斜坡，H20号滑坡堆积体以粉质壤土为主，松散，滑坡体表面高程93459615M，坡面倾角2330，天然状态下基本稳定。基岩斜坡坡面倾角4044,斜坡表面强风化层水平宽度35M，垂直厚度58M，基本稳定。溢洪道全段左侧基岩边坡建议开挖坡比105，并采取喷浆保护措施，溢洪道出口段削坡对H20号滑坡稳定性影响不大。B左岸竖井式泄洪洞工程地质条件竖井式泄洪洞进口高程8480M，出口高程7990M，全长6400M，工程地质条件分段如下1）00002123M为进口竖井，竖井由强弱风化砂岩夹泥（页）岩互层构成，高程840M以上竖井井壁由强风化岩体构成，竖井围岩属稳定性差的类。围岩坚固系数F1015，单位弹性抗力系数K023MPA/CM。840M高程以下竖井围岩属稳定基本稳定的类，围岩坚固系数F3，单位弹性抗力系数K06MPA/CM。竖井井口以上两侧边坡开挖坡比建议采用1075。2）02123042279M洞身段洞室围岩为弱微风化的砂岩夹泥页岩,岩体完整性较差,上覆围岩3256M。地下水位于洞室以上，开挖过程会出现滴水、渗水现象,洞室围岩属局部稳定性较差的类,F23，K06080MPA/CM。3）042279045397M洞身段洞室围岩为弱微风化的砂岩夹泥页岩,上覆围岩最小厚度15M。洞室位于地下水中，开挖过程会出现滴水、渗水现象,成洞条件较差,洞室围岩属不稳定的类,F2,K040MPA/CM。4）045397055567M洞身段洞室围岩为弱微风化的砂岩夹泥页岩,岩体完整性较差,上覆围岩3344M。地下水位于洞室以上，开挖过程会出现滴水、渗水现象，洞室围岩属局部稳定性较差的类，F23,K06080MPA/CM。5）055567059123M出口段洞室围岩为强弱风化的砂岩夹泥页岩,上覆围岩厚度527M。成洞条件较差,洞室围岩属不稳定的类，F2，K04060MPA/CM。6）059123064151M为泄洪洞出泄槽段泄槽底板以弱风化砂岩夹泥岩为主，弱风化岩体承载特征值FAK800KPA。允许不冲流速V2025M/S，建议冲坑系数15。泄槽两侧建议开挖坡比应105。7）064151074099M地表有厚13M的冲积砂壤土覆盖，下伏厚245M的冲积砂砾石，砂砾石允许不冲流速V1012M/S，下部为强风化岩体较破碎，基本质量级别级,冲坑系数1820。C左岸泄洪洞工程地质条件1）0000050M为泄洪洞进口段,泄洪洞进口段明槽底板以下以弱风化的砂岩夹泥岩为主。弱风化岩体基本质量级别级，承载力特征值FAK800KPA。允许不冲流速V25M/S，进口段明槽两侧边坡由强弱风化的砂岩夹泥岩组成，建议开挖坡比1052）0050009819M段洞室围岩为弱微风化的砂岩夹泥页岩,岩体完整性较差,地下水位高于洞顶，开挖过程会出现滴水、渗水现象,洞室围岩为不稳定的类，F152,K04060MPA/CM。3）00981906367M段洞室围岩为微风化的砂岩夹泥页岩,岩体比较完整,上覆围岩4968M。地下水位于洞室以上，开挖过程洞室会出现滴水、渗水现象,洞室围岩属局部稳定性较差的类，F3，K080100MPA/CM。4）06367068143M出口段泄洪槽底板以弱风化的砂岩夹泥岩为主，弱风化岩体基本质量级别级，承载力特征值FAK800KPA。强风化泥页岩,岩体基本质量级别级，承载力特征值FAK500KPA,允许不冲流速V2025M/S。泄洪槽两侧开挖坡比建议105。5）0681430720872M地表有厚0815M的冲积砂壤土覆盖，下伏厚245M的冲积砂砾石，砂砾石允许不冲流速V1012M/S；下部强风化的岩体较破碎，基本质量级别级,冲坑系数1820。右岸溢洪道进口至泄槽段底板为Q2黄土状壤土，属非湿陷性土，中压缩，承载力特征值FA180KPA，允许不冲流速V0608M/S；两侧边坡由Q3黄土及Q2黄土状壤土组成。出口段底板为Q3黄土，具湿陷性，属中压缩性土，承载力特征值FA150KPA，允许不冲流速V0506M/S，必须进行工程处理，为两侧Q3黄土。地质条件比较左岸溢洪道地基为强弱风化砂泥（页）岩。右岸溢洪道地基土为Q2黄土状壤土、Q3黄土，Q3黄土具湿陷性，稳定性差，必须进行工程处理。左岸溢洪道工程地质条件较优。4下坝址工程地质条件（1）拦河坝工程坝基坝基由河床、漫滩、一级阶地、二级阶地四部分构成，长190M。上部为黄土、壤土、砂砾石等，厚度60200M；下部为T3H砂岩、泥（页）岩互层构成河谷基底。一级阶地堆积的壤土层厚60110M，二级阶地黄土、古土壤、壤土厚1925M，均属自重湿陷性土层，不能作为天然坝基。河床、漫滩、一级阶地、二级阶地下部堆积的砂砾石层厚5080M，渗透系数K1640M/D，强透水；坝基岩体表面强弱风化岩体透水率Q2382LU，中等透水，中等透水岩层厚约24M，局部达33M，下部岩体岩体透水率Q3LU，可视为相对不透水层。估算坝基渗漏量为5000M3/D，占径流量16。砂砾石层颗粒级配不均匀，允许水力坡降I010012，渗透破坏型式以管涌为主。砂砾石层必须截渗处理，岩体防渗帷幕深度不应小于200M。坝肩左坝肩坡面83745M高程以上为黄土斜坡，高程8374586000M分布有H11滑坡，滑坡堆积物以粉质壤土夹碎块石为主，结构破碎，土质疏松，稳定性较差；高程83745以下砂泥（页）岩互层斜坡，坡角40左右，表面强风化岩体水平宽度3050M，岩体透水率Q5LU。右坝肩黄土山梁，由三级阶地和四级阶地堆积的Q2黄土状壤土和砂砾石组成，坝肩斜坡表面自重湿陷性黄土层厚510M；三级阶地底部砾石层厚度0881M，存在绕坝渗漏问题。（2）溢洪道工程溢洪道位于左岸。进口及槽身底板为弱风化砂泥（页）岩，岩体基本质量级别级，承载力特征值FA800KPA，允许不冲流速V2530M/S。两侧边坡由Q4滑坡堆积、Q3黄土、Q2黄土状壤土和强弱风化砂泥（页）岩互层组成。出口段底板为强风化砂泥（页）岩互层，岩体基本质量级别级，两侧边坡由Q3黄土和Q2黄土状壤土组成，砂泥（页）岩承载力特征值FA500KPA，允许不冲流速V1520M/S，冲坑系数1518，泥（页）岩易风化破碎。（四）厂房区工程地质条件本阶段初选了2个电站站址进行比选，比较站址位于上坝址下游12KM，推荐站址位于葫芦河桥下游约70M处。比较电站厂区位于上坝址下游12KM葫芦河右岸斜坡地段，斜坡表面局部有3050M厚的坡崩积壤土夹碎块石层覆盖，稳定性较差；高程850M以上分布有H14滑坡的残留堆积，厚约20M左右，基本稳定；岩体表面的强风化带水平宽度35M。地质建议电站厂房基础地基选择高程8160M以下的弱风化砂岩，弱风化砂岩基本质量级别级，承载力特征值FA1500KPA。推荐电站厂区位于葫芦河桥下游约70M处葫芦河右岸基岩斜坡地段，基岩斜坡高度大于50M，坡面倾角4550，主要由砂岩夹泥（页）岩组成，斜坡表面强风化带水平宽度35M，基本稳定，电站设计长度450M，宽20M，主厂房基础底面设计高程8128M。建议电站厂房基础地基选择弱风化砂岩，弱风化砂岩基本质量级别级，承载力特征值FAK1500KPA。建议厂区周边基岩边坡开挖坡比105，并进行锚喷护坡处理。（五）引水发电系统工程地质引水发电洞位于导流泄洪洞右侧，进出口边坡基岩裸露，坡面倾角3040，基本稳定。地质桩号00380110M的隧洞进口段，洞室围岩为强弱风化的砂岩，上覆围岩厚度大于3倍洞径，围岩类别类，坚固系数F2030，单位弹性抗力系数KO80100MPA/CM。洞身地质桩号01100222M段，洞室围岩为弱微风化的砂岩，岩体较完整。洞室围岩类别类F46，KO200300MPA/CM。洞身地质桩号02220433M段，洞室围岩为弱风化的砂泥（页）岩互层，岩体比较破碎，洞顶围岩厚度70M左右。洞室围岩类别类，F10，KO20MPA/CM。洞身地质桩号04331180M段，洞室围岩为弱微风化的砂泥（页）岩互层，泥（页）岩易风化破碎。洞室围岩类别类F4050，KO150200MPA/CM。洞身地质桩号1180出口段，洞室围岩以弱风化的泥（页）岩为主，岩体比较破碎，泥（页）岩易风化破碎。围岩类别类，F20，KO5080MPA/CM。引水发电洞洞身均位于地下水位以上。（六）施工导流建筑物工程地质导流泄洪洞位于葫芦河右岸，进口位于寨头河村对面，出口位于坝址下游河流转弯处，隧洞从四级阶地