海南省XX江XX坝水利水电二期(灌区)工程初步设计报告(1-2部分).doc

海南省 xx 江 xx 坝水利水电二期坝水利水电二期(灌区灌区)工程初步设计报告工程初步设计报告 第第卷卷 xx 枢纽枢纽 中国水电顾问集团 xx 勘测设计研究院 2006 年 11 月 目目 录录 1 综合说明1 1.1 绪言 1 1.2 水文 2 1.3 工程地质 6 1.4 工程任务和规摸 .13 1.5 工程总布置及主要建筑物 .20 1.6 水利机械、电工、金属结构及采暖通风 .33 1.7 消防 .42 1.8 施工组织设计 .43 1.9 水库淹没处理及工程永久占地 .52 1.10 水土保持 53 1.11 环境影响评价和永久占地 57 1.12 工程管理设计 61 1.13 劳动安全与工业卫生 62 1.14 设计概算 64 1.15 经济评价 66 1.16 结论与今后工作建议 67 2 水文气象.68 2.1 流域概况 .68 2.2 气象 .69 2.3 水文基本资料 .71 2.4 径流 .74 2.5 洪水 .79 2.6 泥沙 .94 2.7 水位流量关系曲线 .94 2.8 水情自动测报系统 .95 1 综综 合合 说说 明明 院长： 总工程师： 设计总工程师 ： 专业总工程师 ： 校核： 编写： i 工 程 特 性 表 序号名 称单位数量备 注 一水 文 1流域面积 全流域 a.xx 坝坝址以上 b.xx 坝址以上 km2 km2 km2 5070 3498 4082 2利用的水文系列年限a511953 年2003 年 3 多年平均年径流量 a.xx 坝坝址 b.xx 坝址 亿 m3 亿 m3 30.5 36.3 4代表性流量 a.xx 坝 多年平均流量m3/s96.61953 年2004 年 实测最大流量m3/s8000 实测最小流量m3 调查历史最大流量m3/s217001948 年 8 月 22 日(广坝) 设计(p=0.1%)洪水标准 及流量 m3/s31800 非常运用(p=0.01%)洪水标准 及流量 m3/s42700 施工导流(p=5%)洪水标准 及流量 m3/s356枯水期 12 月至 4 日 b.xx 多年平均流量m3/s1151953 年2004 年 实测最大洪峰流量m3/s232002001 年 8 月 28(宝桥站) 实测最小流量m3/s5.92月平均 1970 年 3 月(xx) 调查历史最大流量m3/s254001948 年(宝桥站) 设计(p=1%)洪水标准 及流量 m3/s24800 非常运用(p=0.05%)洪水标准 及流量 m3/s41500土坝 非常运用(p=0.1%)洪水标准 及流量 m3/s37600混凝土坝 5洪量 a.xx 坝 实测最大洪量(24h)亿 m36.691991 年 7 月 14 日 设计洪水洪量(3d) (p=0.1%)亿 m328.9 校核洪水洪量(3d) (p=0.01%)亿 m338.8 b.xx ii 工 程 特 性 表 序号名 称单位数量备 注 实测最大洪量(1d)亿 m315.51963 年 9 月 8 日(宝桥站) 设计洪水洪量(1d) )(p=1%)亿 m315.2 校核洪水洪量(1d) (p=0.05%)亿 m326.1 6泥沙 多年平均悬移质年输沙量万 t75.12 多年平均含沙量kg/m30.213 50 年坝前泥沙淤积高程m32.57 二 1水库水位 a.xx 坝水位 校核洪水位m141.94 设计洪水位m140.07 正常蓄水位m140.00 死水位m116.00 a.xx 枢纽水位 校核洪水位m58.80均质土坝 校核洪水位m57.37混凝土坝 设计洪水位m54.00 正常蓄水位m54.00 死水位m48.00 2正常蓄水位时水库面积km29.04 3回水长度km25.78正常蓄水位时 4水库容积 总库容(校核洪水位以下库容)亿 m31.48 正常蓄水位以下库容亿 m31.04 调节库容亿 m30.36 死库容亿 m30.68 5库容系数1.1% 6调节特性旬调节 7水量利用程度82.2% 三下泄流量及相应下游水位 1设计洪水位时最大泄量m3/s24800p=1% 相应下游水位m38.50 iii 工 程 特 性 表 序号名 称单位数量备 注 2校核洪水位时最大泄量m3/s41100土坝 p=0.05% 相应下游水位m42.02土坝 校核洪水位时最大泄量m3/s37600混凝土坝 p=0.1% 相应下游水位m41.21混凝土坝 四工程效益指标xx 电站低干渠首电站 1发电效益 装机容量mw802.0 多年平均发电量亿 kwh1.0940.0704 年利用小时数h13683726 2灌溉效益 面 积万亩64.55 中干渠 31.15 万亩、低干渠 16.9 万亩、昌江干渠 16.5 万 亩 设计引用流量(p=90%)m3/s56.5 中干渠25m3/s、低干渠 13.5m3/s、昌江干渠 16m3/s 年用水总量(p=90%)亿 m38.95 3城市及工业供水效益 八所(p=90%)m3/s5由中干渠供给 叉河(p=90%)m3/s2由昌江干渠供给 年用水总量(p=90%)亿 m32.21 五淹没损失及工程永久占地 1淹没耕地(p=20%)亩896.70林地和园地 6580.90 亩 2移民安置人口人278推算到 2008 年年底 3淹没区房屋m22054.20 4复建公路长度km4.6 5复建输电线路长度km2.5 6工程永久占地亩1505.97 六主要建筑物及设备 1挡水建筑物型式混凝土重力坝一均质土坝 地基特性花岗片麻岩地基、风化土基 地震基本烈度/设防烈度6 坝顶高程m58.50/59.00混凝土坝/土坝 最大坝高m34/22混凝土坝/土坝 坝顶长度m1092 2泄水建筑的型式开敞式溢流堰 iv 工 程 特 性 表 序号名 称单位数 量备 注 地基特性花岗片麻岩 堰顶高程m37.50 溢流坝长度m256.50 单宽流量m3/(sm)112.00p=1% 消能方式底流戽流消能相结合 闸门型式尺寸、数量孔12弧形门、宽 17m、高 16.5m 启闭机型式、容量、数量台12液压启闭 22600kn 设计泄洪流量m3/s24800 校核泄洪流量m3/s37000 3xx 电站 设计引用流量m3/s212.09单机引用流量 进水口型式河床式 地基特性花岗片麻岩 闸门型式、尺寸、数量mm5.8m11.0m宽高，4 扇平板门 启闭机型式、容量、数量kn2500/630kn门机 引水道断面尺寸mm5.06.0宽高(双孔) (1)厂房 型式河床式 地基特性花岗片麻岩 主机间尺寸(长宽高)mmm 41.417.64 4.51 水轮机安装高程m23.4 (2)开关站 型式露天式 地基特性填土 面积(长宽)mxm4540 (3)主要机电设备 水轮机台数台2 型号zz500-lh-515 单机额定出力mw40 额定转速r/min125 吸出高度m-6.41 v 工 程 特 性 表 序号名 称单位数 量备 注 最大工作水头m27.10 最小工作水头m18.20 额定水头m22.50 额定流量m3/s2x205.72 发电机台数台2 型号 立轴、三相、交流、密闭自 循环空气冷却同步发电机 单机容量mw40 发电机功率因素0.89 额定电压kv10.50 主变压器台数台2 型 号sf10-50000/110 桥式起重机 275/30t 单小车 跨度m17.50 (4)输电线 电压kv110 回路数回路2 输电目的地八所石碌“”接八所至石碌线 输电距离km12.00 4中干渠进水口 设计流量m3/s48.00 进水口型式塔式 地基特性花岗片麻岩 检修闸门型式、尺寸、数量mm56宽高，1 扇平板门 启闭机型式、容量、数量kn 2400 1 台移动式门机 管道内径m5.00 钢筋混凝土管、土坝坝基埋 管 灌溉渠道水面高程m47.00 5低干渠进水口及渠首电站 设计流量m3/s15.50 vi 工 程 特 性 表 序号名 称单位数 量备 注 进水口型式坝内开孔 地基特性花岗片麻岩 中心高程m41.30 检修闸门型式、尺寸、数量mm3.005.00 启闭机型式、容量、数量kn4001 台移动式门机 压力管道型式钢筋混凝土埋管 内径m2.6/1.80主管/支管 最大水头m21.9 灌溉渠首水面高程m35 低干渠渠首电站 (1)厂房 型式引水式地面厂房 地基特性花岗片麻岩 主厂房尺寸(长宽高)mmm 1814.620.67 水轮机安装高程m31.0 (2)主要机电设备 水轮机台数台2 型号gd007-wz-120 单机额定出力kw10700 额定转速r/min500 吸出高度m-2.40 最大工作水头m19.8 最小工作水头m12.4 额定水头m15.0 额定流量m3/s7.97 发电机台数台2 型号sfw1000-12/1430 单机容量kw1000 vii 工 程 特 性 表 序号名 称单位数 量备 注 额定电压kv6.3 发电机功率因数0.8 主变台数台1型号 sc10-2500/10 起重机跨度m12.220t 单小车桥式起重机 (3)输电线 电压kv10 回路线回路3 输电目的地1 回至红泉农场，另一回备用 输电距离km7 七施工 1主体工程数量 明挖土石方万 m352.998 填筑土石方万 m345.0133 浆砌石万 m31.95 混凝土和钢筋混凝土万 m342.0284 金属结构安装t5295 帷幕灌浆万 m0.415 固结灌浆万 m2.08 2主要建筑材料 木材万 m32.69 水泥万 t12.25 钢材钢筋万 t1.05 3所需劳动力 总工日万工日117 平均人数人1000 高峰人数人1200 4施工临时房屋万 m23.62 5施工动力及来源由 xx 坝水电站引来 66kv 供电kw5000 其它动力设备kw3858高峰负荷 viii 工 程 特 性 表 序号名 称单位数量备 注 公路km237海口-坝址 运量万 t31.84 7导流方式 分期导流、全年不过水围 堰 8施工占地hm2 9施工期限 准备工期月5 投产工期月38 总工期月39 八经济指标 1总投资(静态)万元渠首建筑物 2静态总投资万元89535.01 建筑工程万元29792.651354.99 机电设备及安装工程万元15739.621456.85 金属结构设备及安装工程万元9424.69183.33 临时工程万元4876.99.202.57 独立费用万元9923.69374.80 移民和环境部分万元11805.04 基本预备费万元4185.46214.35 发电工程建设期还贷利息万元2059 3发电工程分摊静态投资万元31604 经营期平均上网电价元/kw.h0.316不含税、考虑投资分摊 单位 kw 投资元/kw3951 单位电度投资元/kw.h2.89灌区达到终极规模 1 1 综合说明综合说明 1.1 绪言 xx 坝水利水电二期(灌区)工程 xx 枢纽位于海南省西部东方县和昌江县境内， 是海南岛第二大河流 xx 江干流三个梯级规划电站的最下游 1 个梯级，也是 xx 坝 灌区工程的 xx 配水枢纽。 1979 年以来，海南省水利电力建筑勘测设计院对 xx 坝灌区工程进行了一定的 勘测设计工作，于 1991 年提出xx 坝灌区工程可行性研究报告。1993 年 3 月， 中国水利顾问集团 xx 勘测设计研究院(简称“xx 院”)对 xx 枢纽全面展开了勘测、 设计及科研工作； 1994 年完成电力口 xx 水电站初步设计并通过审查；1995 完成 水利口 xx 坝水利水电二期(灌区)xx 枢纽初步设计并通过审查。为加快海南岛西部 建设步伐，改变西部地区少数民族贫困落后面貌，缓解西部地区干旱情况，受海南 省政府委托，2002 年海南省水利电力建筑勘测设计院和天津市水利设计院联合完成 项目建议书，2002 年 8 月 2529 日，水利水电规划设计总院对该项目建议书进行 审查并提出相应的审查意见。其后，将按初审意见修改的项目建议书于 2004 年上报 水利部并于 2006 年通过审查。2005 年 3 月，xx 院受海南省水利电力建筑勘测设计 院的委托，根据项目建议书审查意见负责完成 xx 坝水利水电二期(灌区)xx 枢纽部 分的可研设计报告。在进行 xx 枢纽部分的可研设计时，重新进行库区 1/2000 地形、 地类图测量和坝址地质和料场补充勘测设计工作。2005 年 8 月 9 日至 12 日，水利 部规划总院对该项目进行可研报告审查，并于 2006 年 7 月 14 日下达可研报告审查 意见。xx 院在可研设计的基础上，根据可研设计审查意见进行 xx 枢纽部分的初 步设计。 xx 枢纽的开发任务是在项目建议书审查意见的基础上，根据枢纽天然条件和 海南电力市场的需求，经技术经济比较重新进行论证确定。主要开发任务为以灌溉， 供水为主兼顾发电。 xx 枢纽水电站为低水头河床式电站，具有日调节性能，电站正常蓄水位 54.00m，相应库容 1.04 亿 m3；死水位 48.00m，相应库容 0.63 亿 m3；调节库容 0.41 亿 m3。100 年一遇设计洪水位为 54.00m，混凝土坝 1000 年一遇校核洪水位为 57.37m，土坝 2000 年一遇校核洪水位为 58.80m，总库容 1.48 亿 m3。枢纽电站总装 机容量为 80mw，采用 2 台单机容量 40mw 的 zz-lh-515 轴流转浆机组，其保证 2 出力 3.95mw，多年平均发电量 1.094 亿 kwh，装机年利用小时 1368h。 低干渠渠首电站总装机容量为 2.0mw，采用 2 台单机容量 1.0mw 的 gz007- wz-120 轴伸式贯流机组，多年平均发电量 0.0704 亿 kwh，装机年利用小时 3726h。 1.2 水文 1.2.1 流域概况流域概况 xx 江流域位于海南省西南部，流域面积 5070km2，干流全长 230km，是海南 岛的第 2 大河流。xx 坝址位于 xx 坝水电站下游 27km，距广坝水文站 24km，下 距宝桥水文站 7km，控制集水面积 4082km2，占全流域面积的 80.5%。 xx 江发源于五指山西北麓，有 9 条较大支流。流域地势为北面和东南面高， 西北和西南面低，xx 坝址以下河段地势最低。流域内大部分地区为山地，平地较 少，植被良好，山区多为森林覆盖，其余多为灌木、丛林或草地。 1993 年 12 月 xx 坝工程水利水电工程下闸蓄水，其总库容 17.1 亿 m3，对下游 防洪和水流天然特性产生影响。xx 坝以下提引水工程对枯水期径流有所影响。 1.2.2 气象与水文基本资料气象与水文基本资料 海南省属大陆性热带岛屿气候，冬季干燥少雨，夏季炎热潮湿多雨。台风是形 成本流域暴雨的主要天气系统。流域内多年平均降水量 1540mm；多年平均气温 23.9，极端最高气温 40.2，极端最低气温 0.1；上中游多年平均水面蒸发量 1700mm；年平均相对湿度 80%。 坝址气象特征为：多年平均降水量 1494.50mm，降水日数 107 天；多年平均气 温 24.6，最高气温 40.2，最低气温 0.1；多年平均相对湿度 80%；多年平均 水面蒸发量 1399mm；多年平均风速 2.8m/s；多年平均水温 24.7。 1953 年以来，在干流上先后设立有乐东、亲天峡、广坝、宝桥等多个水文站， 流域内共设有 29 个雨量站。1993 年 4 月和 2005 年 1 月，在 xx 坝址上、下游设立 了专用水位站。亲天峡、广坝、宝桥 3 个水文站为 xx 枢纽水文分析计算的依据站。 1.2.3 径流径流 因上游 xx 坝水利水电工程及石碌水库对这些工程下游的广坝水文站、宝桥水 文站的实测水位流量均产生了较大影响，在计算天然径流时应对广坝、宝桥站的径 3 流进行还原计算。 在 1993 年原电力部 xx 水电站初设阶段，根据当时补充收集的石禄水库、低干 渠等水文资料，对宝桥站径流进行了还原计算，经审查确定的系列为 19531991 年， xx 坝址多年平均流量为 113m3/s。 因 xx 坝工程初设阶段，曾对亲天峡和宝桥两站历年水文资料进行了复查， 1994 年和 1995 年 xx 枢纽电力口和水利口初步设计计算在 xx 坝初步设计的基础 上增加了 6 年的水文资料，共有 39 年水文系列(1953 年至 1991 年)。本次计算根据 1994 和 1995 审查结果，直接用水文年鉴刊印成果。 在此基础上，根据收集的广坝宝桥间雨量资料，按考虑降雨修正和不考虑降 雨修正两种方法进行了 19962003 年径流计算比较。比较显示，两种方法计算结果 相差较小，考虑雨量资料系列较短、设计周期很紧、对径流调节影响很小等因素， 本阶段仍采用广坝和宝桥站径流成果，按面积内插计算、延长 xx 坝址径流系列至 2003 年。 计算采用的坝址径流系列中含有连续的丰、枯水段，较丰水年和较枯水年，也 有丰、平、枯水年交替出现时段，基本反映了 xx 江中游径流的多年变化情况，系 列具有一定的代表性。 计算结果显示：坝址多年平均流量 l15m3/s，相应年径流量 36.3 亿 m3。径流年 际变化较大，大水年(1964 年)是小水年(1969 年)的 7.1 倍。径流的年内分配极不均 匀，611 月份来水量较多，水量占年总水量的 84.81%，其中 9 份水量最多，占年 总量的 23.19%；12 月次年 5 月份为枯水期，其中 3 月份水量最少，仅占年总水 量的 1.58%。 上游 xx 坝水利水电工程对 xx 枢纽的径流调节作用比较明显，511 月份比 天然情况下减小，14 月份、12 月份比天然情况下增大，详见表 1.2.3-1。 表 1.2.3-1 天然情况下和受上游工程调节影响的坝址多年平均流量表 项 目1 月2 月3 月4 月5 月6 月7 月8 月9 月10 月 11 月 12 月 天然情况的 q(m3/s) 31.125.421.325.553.710615021431927010849.5 受影响的 q(m3/s) 45.143.946.567.450.567.110516429725310151.6 4 1.2.4 洪水洪水 1.2.4.1 暴雨洪水特征 热带气旋是造成本流域大洪水的主要原因，成因占总降雨次数的 88%。据宝桥 站历年实测洪水资料，年最大洪水发生在 5 月下旬至 11 月份，以 9 月份最多，10 月份次之。一次洪水过程一般为 3d，最长的 7d。洪水过程以复峰居多，ld 洪量占 3d 洪量的 66%70%。历年实测最大洪峰流量为 23200m3/s(2001 年)，实测最小洪 峰流量 333m3/s(1969 年)。 1.2.4.2 历史洪水 xx 江流域的历史洪水经过了数次调查，xx 坝水利水电工程设计时，曾对历史 洪水进行过专题分析。其历史最大洪水为 1948 年。 本次 xx 坝址设计洪水计算，在对以往洪水调查分析的基础上，进行洪水重现 期分析。本次宝桥、亲天峡设计洪水计算时，将 1948 年历史洪水重现期由 1987 年 确定的 95 年增加到113 年，同时对2001 年和2005 年实测大洪水的重现期进行了分析 比较。 1.2.4.3 xx 坝址设计洪水 坝址处无实测流量资料，依据亲天峡和宝桥两站各频率年最大洪水峰、量值内 插得出坝址处相同频率的峰、量值见表 l.2.4-l，成果符合流域洪水规律。坝址设计 洪水由两部分组成：广坝坝址洪水和广坝至 xx 的区间洪水。采用同频率地区组成 法，选定以上游来水为主的 1991 年 7 月洪水作为典型，按峰量同频率控制放大，确 定广坝与 xx 发生同频率洪水、区间出现相应洪水的设计洪水过程线。 表 1.2.4-1 xx 坝址各频率年最大洪水成果表 项 目0.050.10.20.51251020 洪峰流量(m3/s)41500376003380028600248002100016000123008800 24h洪量(亿m3)26.123.621.017.715.212.79.577.214.99 3d洪量(亿m3)3733.530.025.421.918.51410.87.6 根据选择的 1963 年、1991 年两种典型计算的设计洪水地区组成成果和 xx 坝 水利水电工程调洪下泄成果，分析计算了受 xx 坝水利水电工程调洪影响的 xx 坝 址设计洪水。计算结果显示：xx 坝水利水电工程对 xx 坝址相应频率的设计洪水 影响结果如下： 5 p=1% 无影响 p=0.1% 对 1991 年洪水典型削减了 2.7%的 xx 坝址洪峰流量(1000m3/s)， 1963 年洪水典型削减了 8.5%的 xx 坝址洪峰流量(3200m3/s)。 由于 xx 坝调洪采用的是坝址设计洪水而不是入库设计洪水，加上防汛调度、 洪水地区组成等一些不确定性因素影响，经综合分析计算，推荐的 xx 枢纽工程设 计、校核标准洪水为天然的 xx 坝址设计洪水成果：100 年一遇设计洪峰流量为 24800m3/s，1000 年一遇、2000 年一遇校核洪峰流量分别为 37600m3/s、41500m3/s，设计洪水过程线采用以 1991 年洪水典型峰量同频率放大计 算成果。 1.2.4.4 xx 坝址分期设计洪水 坝址分期设计洪水是根据亲天峡和宝桥两站水文资料及各施工期和各月实测的 相应最大流量资料，用不跨期选样原则，进行两站各时段最大洪水频率分析计算， 求得 xx 坝址和 xx 坝坝址各施工时段各频率设计值。并用广坝站或宝桥站的实测 洪水过程线作典型，按洪峰倍比放大，求得设计洪水过程线。 上游 xx 坝工程对 xx 坝址施工时段设计洪水，在设计最不利条件下基本无调 蓄影响，故工程施工时段采用天然的设计洪水成果。 但考虑上游 xx 坝为多年调节水库，其通过多年运行，基本摸索出该地区暴雨 洪水频率规律，可在汛前通过调度方式腾出适量库容拦蓄洪水，避免下泄。按上游 水库完全拦蓄入库洪水计算的 xx 枢纽在 11 月次年 5 月时段设计洪水为最大发电 流量(不泄洪)和区间设计洪水组合的。计算得出：坝址 11 月次年 5 月时段 5 年一 遇设计洪峰流量为 613m3/s。 对 xx 枢纽施工需要的年设计洪水，本阶段通过各专业协调分析，考虑 xx 坝 水库完全下泄和全部拦蓄两种情况，计算了 xx 枢纽施工设计需求的年最大洪水的 地区组成成果。完全下泄情况下 xx 坝址采用天然的坝址设计洪水成果，10 年一遇 年最大流量为 12300m3/s；全部拦蓄情况下，xx 坝水库下泄流量按 4 台机组满发流 量计算，此时计算的 xx 坝址 10 年一遇年最大洪水洪峰流量为 3180m3/s，此时，上 游 xx 坝有可能因提前下泄损失电量。 按 xx 坝水电站设计及水库调度方式分析计算，上游 xx 坝水库对 xx 枢纽施 工设计要求的年最大设计洪水基本无调控作用。推荐采用天然情况下的施工年设计 洪水成果。 6 1.2.5 水位流量关系曲线水位流量关系曲线 以广坝水文站综合水位流量关系为依据，参考宝桥站的水位流量关系，利用同 步观测的水位资料和调查的高、中、低洪水水位资料，建立 xx 坝址与广坝站水位 相关，推求坝址水位流量关系曲线，且低水以实测的 2 次流量进行控制。由于坝址 处实测资料不足，建立的相关关系点据较少，坝址水位流量关系曲线，有待今后收 集较多资料进行验证。 1.2.6 泥沙泥沙 坝址以上流域林木茂盛、植被良好，为多林区。水土流失轻微。 xx 坝址处无 实测泥沙资料，坝址泥沙直接采用收集和水文年鉴刊印的宝桥站整编泥沙成果进行 计算。 根据 32 年实测悬移质泥沙资料计算，坝址最大断面平均合沙量 3.94kg/m3，多 年平均合沙量 0.213kg/m3，多年平均含沙量为 23.82kg/s，多年平均输沙量 75.12 万 t，多年平均侵蚀模数 184t/km2。 1.2.7 水情自动测报系统水情自动测报系统 因水情自动测报系统具有实时采集传输水雨情信息、资料入库、水情预报、监 控告警等功能，建设 xx 枢纽水情自动测报系统，将对工程的安全、防洪调度、经 济运行起重要作用；若本系统在施工前建设，作为施工期水情自动测报系统，将对 工程施工及下游地区的防洪安全发挥重要作用。 xx 坝址上游 xx 坝水电站已建有水情自动测报系统，故 xx 坝以上流域水情 信息可直接从 xx 坝水电站水情自动测报系统获取，故本次 xx 枢纽水情自动测报 系统的建设范围为 xx 坝坝址至 xx 枢纽坝址区间流域，测报面积 584km2。 1.3 工程地质 1.3.1 区域地质概况区域地质概况 流域内整个地形南高北低，主要山脉走向北东至南西，山岭高程 300m1600m。沿河盆地和峡谷毗邻。本工程地处 xx 江中游河段，水库区属中 低山峡谷地形。河流流向：广坝跌水以下至机保为 sn 向，机保至叉河为 330350，叉河以下为 280左右。 本区出露地层为：前震旦震旦系、志留系、石炭系、二迭系、白垩系及第四 7 系及花岗岩。 大地构造属华南准地台华夏褶皱带海南隆起的西侧。区内主要构造形迹有：昌 江琼海东西向断褶带；xx临高北东向断裂带；琼西南北向断裂带。 依据中国地震动参数区划图(gb18306-2001)，拟建工程区(50 年超越概率 10%)地震动反应谱特征周期为 0.35s，地震动峰值加速度为 0.05g，相应地震基本烈 度为 6 度。已建的 xx 坝水利水电枢纽工程地震基本烈度经审定为 6 度，xx 枢纽 与其属同一构造区，故 xx 枢纽的地震基本烈度为 6 度。 1.3.2 水库工程地质条件水库工程地质条件 xx 水库全长 27km，库区出露的地层岩性为震旦系抱板群角闪岩相片岩、片麻 岩、混合岩；志留系下统陀烈群泥岩、粉砂岩、绢云母板岩等中浅变质岩；石炭系 泥质页岩、绢云母页岩、石英砂岩、粉砂质页岩、千枚岩、灰岩、燧石灰岩；二迭 系下统峨查组页岩、粉砂岩、石英粗砾岩，峨顶组含生物燧石条带灰岩夹砂岩、页 岩及泥岩透镜体，南龙组页岩、灰岩与石英砂岩。还有巨斑状角闪黑云母二长花岗 岩、巨斑黑云母二长花岗岩及中、细粒花岗闪长岩的岩浆岩。 库区地质构造主要为 xx 断裂，长 50km 左右，总体产状 n4555 e，nw6585，沿断裂见有几十米到 1000m 宽的糜棱岩带和角砾岩带；燕窝 岭断层，全长 40km 左右。断层产状：n10w，sw50，沿断层破碎带角砾岩发 育。 水库区不良物理地质体主要分布于中段(燕窝岭至 xx 峡谷)长约 15km，以崩塌 堆积为主，规模不大。其它部位主要表现为局部的浅层土坡变形和岩石崩塌变形。 库首、库尾地段，两岸地形较平缓，岸坡不高，无大的松散堆积体分布，不存在库 岸整体失稳问题；但由于库岸为残坡积和全风化土构成的土质边坡，库水的淘刷会 影响局部边坡的稳定。 灰岩外围为变质岩和岩浆岩，水库蓄水后不会因岩溶向库外渗漏。库周山体雄 厚、分水岭宽度大、地下水位均高于水库蓄水位 54m。xx 断裂沿西南方向向库处 延伸较远，断裂上的泉(井)水位高于正常蓄水位，故水库蓄水后不会向邻谷渗漏。 根据海南省国土环境资源厅关于 xx 坝水利水电二期工程建设压矿有关问题 的复函(琼土环资函200547 号)及 934 地质队的资料，未发现有重要价值的矿 藏。库区内在红卫乡一带分布有零星的铜矿，在燕窝岭一带的溶洞内有鸟粪矿，不 8 具备开采规模，且矿点均高出正常蓄水位，故不存在矿产浸没问题。从坝址至上游 4km 的两岸主要为残坡积和全风化碎石土组成的土坡，区内主要为香蕉、芒果等果 园；水库蓄水后，相应地下水位的抬高，毛细水上升可能对靠近水位线附近的农作 物产生一定影响；但由于岸坡的土层薄(一般厚度5m)，以碎石土为主，透水性较 好，毛细水上升高度和植物根系深度不大，因此影响范围较小。 由于库岸植被良好，xx 坝水电工程已建成，水库淤积不会影响水库的运行。 库区内无活动性断裂；可溶岩分布范围狭窄，溶蚀现象不发育，不存在水库诱发地 震的地质条件。 1.3.3 xx 坝址地形地质条件坝址地形地质条件 1.3.3.1 地形地貌 可研审查批准的 xx 坝址区位于 xx 峡谷出口下游 2km 处，属丘陵盆地地形。 河流流向 345350。枯水期河床宽约 310m，基岩裸露，高程 25.80m28.70m。 在河床中部偏左侧发育一条深槽，深槽延伸长约 400m。槽宽 15m20m，水深 4m5m。左岸地势平缓开阔，岸边有级阶地，阶面高程 35 m36m，阶面宽 50m100m；阶地后缘高程 36m 以上山坡坡度约 10，地表为 1m2m 厚的残坡积； 山顶高程 75m 左右。右岸山坡被 3 条冲沟切割，使右坝头山脊较为单薄；岸坡(高 程 28m40m)较陡，坡度 3040；高程 40m 以上地形平缓，坡度约 8；山顶高 程在 75m 以上。 1.3.3.2 地层岩性 xx 坝址区岩层为前震旦系抱板群。岩性以黑云斜长片麻岩为主，混合岩化花 岗岩及角砾状混合岩次之。酸性及基性岩以岩脉产出，且以长英质岩脉为主。 混合岩的分布不规则，与片麻岩呈过渡关系。岩脉产状平行于片麻理，走向 4060，倾向 nw，倾角 5060，且往下游增多增厚，一殷厚 0.1m1.5m，与 围岩接触紧密。 1.3.3.3 地质构造和岩石风化特性 xx 坝址区地处抱板向斜的南翼，片麻理产状 n4060e，nw5060。断 层较为发育。坝址区共发现 32 条断层，按走向分为 3 组：nw 组(23 条)，产状： n4070w，ne 或 sw4085，是坝址区规模最大的一组结构面，属压扭性； 近 sn 组(4 条)，产状：n515w，sw7085，呈压扭性质；ne 组(5 条)， 9 n3060e，se 或 nw6080。该组规模不大。规模较大的断层有 3 条：右岸 的 f4和 f10，走向 295300，相距较近，形成破碎风化深槽；河床中间的 f9，走 向 340355，形成河床深槽。其余断层规模小且胶结良好。 坝址区节理裂隙较发育，按走向分为3 组：产状n5060w，sw 或 ne4080，节理面平直，延伸长度大，局部密集成带，具有压性特征；产状 n3040e，nw6070，主要分布于河床深槽右侧及坝线下游，较大者有岩脉 充填，具张扭性；产状 n515w，sw7080，该组延伸长度不大，呈闭合状。 坝基河床右岸节理面的线连通率 30%40%，面连通率 45%。其它地带的线面连通 率为 15%左右。坝区缓倾角结构面较发育，有 3 组： n3555 w，sw515， n6575e，nw512， n6080 w，ne1015。据钻孔资料统计，缓倾角节理发育深度达 30m，但发育强度随 深度减弱。 断层、节理密集带发育处，岩石风化强烈，形成深槽；两岸全风化较厚，强风 化带厚度较小。一般风化深度：河床无强风化，弱风化带下限深 lm2m；左岸强 风化下限深 5m13m；右岸除 f4和 f10断层交汇带外，强风化下限深 3.5m9m。 右岸坝头山脊弱风化岩石分布高程为 51m 左右。 相对隔水层(q5lu)顶板埋藏深度：河床一般深 10m15m，深槽处深达 30m； 右岸一般深 15m20m，f4与 f10交汇处深达 50m 左右；左岸地面高程 45m 以下深 10m20m，局部(zk16处)深达 30m。据现场注水试验，左岸全风化岩(土)层的渗透 系数 k=5.8510-4cm/s6.410-5cm/s。坝址处岩石抗剪(断)试验成果表 1.3.3.3-1，坝 基土体物理力学试验成果表 1.3.3.3-2。 表 1.3.3.3-1 坝址岩石抗剪(断)试验成果表 抗剪断强度 抗剪断强度单点抗剪强度 c c 平均值小平均值 cc 类别 试件 组号 岩石名称 f mpa f mpa f mpa f mpa 0.700.18 1.341.56 0.770.16 0.700.71 混凝土 /岩石 黑云母斜 长片麻岩 1.261.01 0.710.21 1.461.311.301.13 10 0.720.15 1.521.42 0.760.11 0.750.15 1.621.33 0.740.14 0.770.22 1.571.24 0.760.18 1.584.10 1.604.02 2.004.03 含石榴黑云 斜长片麻岩 1.994.15 岩石 /岩石 黑云斜长 片 麻 岩 1.523.76 1.744.011.573.76 表 1.3.3.3-2 坝基土体物理力学试验成果表 直剪强度 天 然 含水量 天然 容量 天 然 干容量 液限塑限 渗透系数 (室内) 凝聚 力 内摩 擦角 固结系数 类 别 (%)(g/cm3) (g/cm3) 土粒 比重 (%)(%) 塑性 指数 (cm/s)(kpa) () 临界 坡降 (cm2/s) 全风 化土 18.41.941.642.6935.922.813.1 1.2410-5 15.019.72.2 3.3710-3 1.3.4 坝型、坝线选择的地质条件坝型、坝线选择的地质条件 因河谷宽阔，河床基岩裸露，无强风化，适宜布置除拱坝以外的任何坝型。右 岸 f4与 f10交汇处风化槽深达 50m 左右，属较强透水性，不管建任何混凝土坝型都 必须挖除上部破碎风化带，然后采用帷幕灌浆加强基础处理。其余部分强风化下限 埋深 3.5m9m，基岩出露高程 51m 左右，适合建混凝土重力坝和土坝；左岸岸坡 平缓，强风化下限深 5m13m，建议建土坝。 在不拆除 xx 坝址现有的滚水坝的前提下，拟建坝线只能布置在滚水坝下游。 在整个坝址范围内，无制约坝线选择的特殊地质因素。但结合坝体结构设计及工程 量等综合因素，坝轴线选择宜考虑下列地形、地质因素： 1) 滚水坝往下游两岸坡地形逐渐变缓，尤其是左岸。 2) 两岸坝肩受冲沟的发育影响较大。号冲沟往下游河谷呈喇叭型撒开，相对 变宽，工程量会增大。号冲沟下游地形较缓，而且零乱，故左岸不宜靠近号冲 沟，更不宜往下游；右岸发育的、号冲沟都切割较深，号冲沟紧靠滚水坝头， 11 切割相对较浅，但该冲沟下游侧为 f4和 f10断层组合形成的破碎风化深槽，据 zk9 和 zk10 钻孔揭露，深槽底强风化带下限高程达 27m 左右，对坝肩的稳定和处理工 程量会有一定的影响，但其范围有限，对坝线选择并未起决定控制条件。 1.3.5 枢纽总体布置比较的地质条件枢纽总体布置比较的地质条件 根据地形地质条件和建筑物的地理条件限制，本工程枢纽布置比较归结于河床 式厂房和溢洪道相对位置的比较，厂房布置于溢洪道左侧为左岸厂房方案，反之为 右岸厂房方案。 两个方案厂房区的地形地质条件与相应部位的坝址基本一致，右岸厂房区地基 内小断层和节理裂隙相对较发育。左岸厂房区仅有 nw 向的 f6和 f23断层，断层规 模小，胶结较好；右侧厂房区发育有 f1f5、f10、f15、f16等 8 条断层，虽然断层 的规模都不大，大部分也胶结较好，但由于数量较多，断层破碎影响带的组合，使 岩体的完整性较差，透水性增强。因此综合分析两个厂房方案的工程地质条件可知， 左岸厂房方案比右岸厂房方案要好。 1.3.6 建筑物地质条件评价建筑物地质条件评价 1.3.6.1 左岸土坝 左岸土坝坝基岩石(土)为：腐植土：厚度 0.1m0.5m；坡残积：砾质土夹 风化碎石，呈黄褐色棕红色，厚度 1m2.5m；全强风化岩(土)体，仍保持原 岩结构，具一定强度，其深度 5m13m 不等；以下为弱风化新鲜岩体。整个土坝 基础无风化深槽。土坝基础宜清除腐植土和残坡积层置于全风化土层上。 1.3.6.2 混凝土重力坝 枯水期河床宽约 310m，基岩裸露，其高程为 25.80m28.70m，局部深槽达 22.20m22.70m。弱风化岩体下限深 1m2m，局部深度 2.5m4m，其下为微风化 新鲜岩体，岩性致密较坚硬，但完整性相对较差。坝基内共有 15 条断层通过，除 f4、f9、f10断层规模较大外，其余断层规模均较小，且胶结良好，对工程无大影响。 坝基缓倾角节理主要发育于右岸河边及河床深槽右侧，其它部位零星分布。缓 倾角结构面的连通率建议按 50%取用。 建议两岸混凝土坝坝基开挖至弱风化带上部岩体，河床应清除被节理裂隙切割 松动的弱风化岩块；断层及较大裂隙(风化深槽)部位用刻槽回填混凝土处理；缓倾 12 角结构面需锚固和部分清除；节理密集带加强固结灌浆，以提高其整体性；防渗帷 幕灌浆一般可按一排设置，右岸和河床深槽部位需加深加密并按二排设置，灌浆深 度应深入相对隔水层(q5lu)下 3m5m，并辅以排水措施。 1.3.6.3 河床式厂房 左岸厂房地基岩石新鲜较完整。发育的主要有 f6断层：走向 n70w，倾向 ne，倾角 42，破碎带宽度 20m40cm，胶结较好；f23断层规模小，对工程影响 不大。区内节理裂隙发育，局部密集成带。缓倾角节理亦较发育，但延伸长度不大。 厂房建基面高程 7.89m，将形成 19m28m 深的基坑。厂基岩石坚硬，强度较 高，可满足建厂要求。厂房各边墙的整体稳定性较好。控制各边墙局部块体稳定的 主要结构面为：j1、j2、j3、j4。经对个边墙多个结构面组合形成的楔形块体进行 稳定性分析计算，其结果仅侧边墙的部分块体的稳定性系数小于1，组合块体需采 取支护措施。 1.3.6.4 低干渠渠首建筑物和昌干、中干合并进水口 低干渠进水口为混凝土坝内开孔，不存在工程地质问题。低干渠进水口至渠首 电站长 65m 左右，地形平缓、地面高程 35.00m37.00m，岩体全强风化带下限 深度 7m9m；引水管及渠首电站厂房地基建议放在弱微风化岩石上。 中干渠进水口位于土坝段内。地表高程 45.00m48.00m，覆盖层厚度 1m1.5m，全风化带下限深度 11m13m，强风化带下限深度 12m14m。进水口 闸门井地基开挖深 14m，置于弱风化岩体上，能满足其强度要求。引水管地基为全 风化带中上部岩体，其压缩模量 4.26.9mpa，压缩系数 0.210.59mpa-1，容许承 载力 0.30.4mpa，满足其强度要求，但须采取防冲刷措施。土坝内埋管段除须防 冲刷外还需采取防管涌措施。 1.3.7 建筑材料建筑材料 1.3.7.1 土料 均质土坝的土料分布在左岸坝轴线上游 300m1500m 的坡地上，面积 0.74km2。地表腐植土厚 0.1m0.5m，可用土层厚 1m3m，局部 8m，有效储量 128 万 m3，储量满足设计要求。 土料为黑云斜长片麻岩、混合岩化花岗岩等的坡残积土和全风化带土，为中压 13 缩性低液限粘质土。天然含水量、干密度与压实的最优含水量、最大干密度较接近， 土料无需加工处理可直接上坝使用。 1.3.7.2 砂料 经砂料场的比选，位于坝下游 11km 的叉河砂料场可供开采，属中砂，储量满 足要求，但运距较远，约 20km。原小坝前库底有淤砂，粒径偏小，合泥量大，不 宜采用。 1.3.7.3 石料 因无天然砾石可开采，只能用轧制人工粗骨料。石料场位于坝址下游 1000m1800m，河床左侧，储量满足要求。但施工期开采时需筑围堰和基坑排水。 1.3.8 主要结论主要结论 1) 本区大地构造属华南准地台华夏褶皱带海南隆起的西侧，为琼西断陷盆地， 相应地震基本烈度为度。 2) 水库工程地质条件良好，无渗漏和矿产淹没问题；水库不存在诱发地震的地 质条件。 3) 混凝土坝基开挖：河床至微风化岩体上部，两岸至弱风化岩体上部。坝基缓 倾角结构面较发育，可能构成浅层滑动面，应予重视。防渗帷幕可设置一排，河床 深槽和右岸风化槽部位，岩石破碎，透水性大，宜按二排设置。 4) 左岸土坝置于全风化带岩(土)体上，须对地基进行碾压，使其力学强度、渗 透系数满足设计要求。 5) 消力池与坝基之间的斜坡段可能出现各类结构面与缓倾角结构面的组合，构 成不稳定块体；沿断层和裂隙带产生的渗透压力和消力池基础下的浮托力，因此须 作好坝基的防渗处理和加强基础与地基的锚固和排水处理。 6) 厂房基础置于微风化岩体上部，对破碎带和结构面互相组合形成的部分不稳 定楔形块体，需采取支护处理措施。 7) 土料运距短，储量和质量满足要求，但土层厚度不大、征地范围较大。叉河 砂料储量大，质量满足要求，运距较远。xx 石料场储量丰富，运距近，作为块石 料，质量好；但产于河床，开采较困难，需筑围堰和排水。 14 1.4 工程任务和规摸 1.4.1 工程开发任务工程开发任务 xx 坝水利水电二期工程是 xx 江河流规划的第三级，上距上游已建 xx 坝水 电站 27km，既是 xx 坝电站的反调节工程，又是 xx 坝灌区的配套工程。根据 2003 年 6 月水利水电规划设计总院下达的xx 坝水利水电二期(灌区)工程项目建 议书的审查意见，并考虑一期工程已建和本梯级的具体情况，xx 为 xx 坝水利 水电二期(灌区)工程的配水枢纽工程，本工程的开发任务是以灌溉为主、结合供水 和发电。 1.4.2 工程建设的必要性工程建设的必要性 1.4.2.1 地区社会经济和能源资源概况 海南省共有汉族、黎族、苗族、回族等 37 个民族，截止 2004 年末总人口 817.8 万人。海南省国民经济和各项事业正在快速、稳定发展，20002004 年，海南省 gdp 年均增长率 9.8%，2004 年海南全省国民经济比上一年增长 10.4%，预计 2005 年全省经济发展的预期增幅为 10%。预计到 2010 年全省 gdp 可达 1353 亿元(2000 年价格水平)，并在此基础上，到 2020 年全省 gdp 再翻一番，达到 2700 亿元左右。 海南岛总面积 3.4 万 km2，东北至西南长 258km，东南至西北宽约 180km，岛 内地势复杂，中高周低，以五指山、鹦歌岭为隆起核心，向外围逐级下降。河流随 山脉走向自中部向四周辐射。独流入海的河流 154 条，平均年径流量约 300 亿 m3， 流域面积大于 3000km2的河流有南渡江、xx 江和万泉河，年径流量 175 亿 m3。海 南省大小河流水能资源理论蕴藏量约 100 万 kw，可开发约 77 万 kw，主要集中在 xx 江、万泉河、南渡江三大河流上。目前全省水电装机容量 56 万 kw，占可开发 容量的 73%。 海南省煤炭资源贫乏，只有少量褐煤和油页岩资源，品质差、煤层薄，发热量 低，利用范围十分有限。目前海南省燃煤电厂发电用煤全部依靠内地调运。 海南省所辖海域