乌龟石水电站大坝蓄水安全鉴定设计自检报告.doc

四四 川川 省省 安安 宁宁 河河 乌乌龟龟石石水水电电站站大大坝坝蓄蓄水水安安全全鉴鉴定定 设设 计计 自自 检检 报报告告 中国水利水电第七工程局有限公司勘测设计院中国水利水电第七工程局有限公司勘测设计院 20102010 年年 4 4 月月 批批 准准：吴星奎 审审 定定：刘光华 冯全胜 孙 林 校校 核核：黄小鹏 夏 伟 姚世宏 编编 写写：杨树宝 王 平 曾 兵 燔占燃 宋光辉 贺 磊 江立峰 范世娟 于英姬 孙 敏 刘 媛 目目 录录 1 1 工程概况及勘测设计情况工程概况及勘测设计情况1 1 1.1 工程概况1 1.2 勘测设计情况2 2 2 水文水文 2 2 2.1 流域概况 2 2.2 气象 4 2.2.1 气象站点及观测情况 4 2.2.2 流域及工程所在地区气候特征 4 2.3 水文基本资料 5 2.3.1 水文站网分布及主要测站的测验情况 5 2.4 径流 7 2.4.1 径流特性.7 2.4.2 径流还原计算和径流系列的一致性分析.7 2.4.3 径流系列的代表性分析 7 2.4.4 径流计算 8 2.4.6 坝址断面设计代表年可引用流量（来水量）计算 8 2.5 洪水9 2.5.1 洪水特性9 2.5.2 历史洪水.9 2.5.3 设计洪水10 2.5.4 设计洪水复核11 3 3 工程地质工程地质 1212 3.1 工程概况 .12 3.2 区域地质概况 .12 3.3 水库工程地质条件.14 3.4 枢纽区工程地质条件 .16 3.4.1 基本地质条件 .16 3.4.2 前期勘察工程地质条件与评价 .19 3.4.3 施工开挖工程地质条件复核 .21 3.5 天然建筑材料 .24 3.6 结论及建议 .24 4 4 工程布置与建筑物工程布置与建筑物2626 4.1 工程等别、建筑物级别及洪水标准 .26 4.2 设计基本资料.26 4.3 工程总布置 .28 4.4 首部枢纽 .29 4.4.1 首部枢纽布置 .29 4.4.2 消能防冲及抗磨设计.31 4.4.3 基础处理及渗流分析 .32 4.4.5 边坡处理.33 4.4.6 设计计算.33 4.5 首部枢纽各建筑物安全评价 .40 4.5.1 左右岸挡水坝.40 4.5.2 泄洪闸、冲沙闸.41 4.5.3 厂房进水口.41 4.5.4 基础处理 .41 4.5.5 库岸及边坡 .41 4.6 结论与建议 .41 5 5 监测设计监测设计4242 5.1 监测设计目的及内容.42 5.2 监测设计原则.42 5.3 监测设计主要规程规范.42 5.4 设计监测项目.43 5.4.1 首部枢纽监测.43 5.4.2 巡视检查 .44 5.4.3 监测技术要求.46 5.4.4 监测资料的整编.46 5.4.5 监测资料的分析.47 5.5 下闸蓄水要求.48 5.5.1 形象面貌要求 .48 5.5.2 下闸蓄水运行要求 .48 5.5.3 监测资料分析要求 .49 5.6 安全监测设计评价.50 6 6 金属结构金属结构5050 6.1 设计概况 .50 6.2 金属结构设备.51 6.2.1 泄洪冲沙建筑物的闸门及启闭设备 .51 6.2.2 引水发电建筑物的闸门、拦污栅和启闭设备 .53 6.2.3 金属结构自检评定.56 6.3 闸门的供电、照明、控制和通信等系统 .56 6.3.1 大坝供电和照明 .56 6.3.2 闸门控制 .57 6.3.3 大坝通信.57 6.3.4 消防.57 6.4 评价及建议.57 7 7 首部枢纽设计优化及主要设计变更首部枢纽设计优化及主要设计变更5959 8 8 水库蓄水要求及水库运行方式水库蓄水要求及水库运行方式5959 8.1 上、下游用水情况.59 8.2 水库库区移民搬迁情况.59 8.3 工程施工进度情况.59 8.4 水库蓄水要求.60 8.5 水库运行方式及闸门开启方式.60 9 9 防洪渡汛防洪渡汛6161 9.1 蓄水前渡汛 .61 9.2 蓄水后渡汛 .61 1010 水库蓄水前对各工程部位的要求水库蓄水前对各工程部位的要求 6262 1111 设计自检意见及建议设计自检意见及建议6363 11.1 设计自检意见63 11.2 设计建议64 1 1 工程概况及勘测设计情况 1.1 工程概况 安宁河干流从大桥至河口长 303km，平均比降 3.1。其中大桥至安宁桥 9.1km 为峡谷段，河宽仅 2030m，河床陡、切割深，平均比降 11.3。安宁桥至 孙水河口 41.9km 河段，河床束放相间，平均比降 5.1。河宽 150300m 的西昌 河段是安宁河河床最开阔，平坦的地段，河流呈游荡型，平均比降 1.3，局部仅 0.9。德昌至米易垭口，河谷宽窄相间，滩多流急，水流曲折，平均比降 2.6。 乌龟石电站以发电为主，为河床式长尾水渠电站，具有一定的日调节能力。 水库正常蓄水位 1161.00m，相应库容 234.27 万 m3，电站为径流式电站，装机 311mw，额定水头 19m，引用流量 213.0m3/s，年发电量 1.501 万 kw.h。具有日 调节能力。 电站坝址位于米易县上游沿河长约 35 km 处，开发河段为德昌永郎米易昔街 峡谷至下河坝河滩的滩尾。电站枢纽至米易县公路里程为 35km，至攀枝花公路里 程为 107km。 本工程应为小（）型水电工程，工程等别为等，其主要建筑物拦河 闸（坝） 、发电厂房、升压站等按 4 级设计，次要建筑物按 5 级设计。挡水闸坝、 河床式厂房的设计洪水重现期为 50 年，洪水流量 3200m3/s，校核洪水重现期为 300 年，洪水流量 4130m3/s；消能防冲建筑物洪水标准按 20 年一遇设计，洪水流 量 2730m3/s。 工程区相应的地震基本烈度为度，根据水工建筑物抗震设计规范 （dl 50732000）的规定，本电站各建筑物工程抗震设防等级为丁级。 乌龟石水电站初步设计装机 3 台，贯流式式水轮机组。发电机侧#1、#2 台机 组成扩大单元接线，#3 台机采用单元接线。 乌龟石水电站装机容量 3.3 万 kw，多年平均年发电量 1.460 亿 kwh，电站静 态总投资 22774.71 万元，单位 kw 投资 6901 元，单位电能投资 1.56 元。 乌龟石水电站设计施工 总工期24个月，大坝主体工程于 2008年10月开工，工程由 中国水电第二 工程局承建。 2009年12月闸坝工程 基本完工， 2010年3月电站机电设备 安装及调试也基本完成 ，目前首部枢纽左岸混凝土挡水坝、三孔泄洪闸、一孔冲沙闸、 一孔排污闸、右岸进水口、截水墙、库岸边坡及下游消能防冲等工程已基本完成。因此， 2 工程已具备下闸蓄水条件。 1.2 勘测设计情况 1）2005 年 12 月 12 日，四川省发展计划委员会在成都主持召开了四川大学工 程设计研究院编写的乌龟石水电站可行性研究报告审查会，并以川发改能源 函2006305 号文批复。 2）2006 年 1 月起，由我院承担乌龟石水电站的初设及施工图设计工件。2006 年 10 月完成初步设计报告编制，同年 10 月 1920 日，四川省发展计划委员会在 成都主持召开了乌龟石水电站初步设计报告审查会，2007 年 9 月以发改能源 函2007796 号文批复。 3）2007 年 10 月，四川省发展和改革委员会以川发改能源2007659 号文核准 并批复同意建设乌龟石水电站项目。 在工程筹建期及正式开工后，受业主委托，我院先后编制完成了乌龟石水 电站首部枢纽工程招标文件 、 乌龟石水电站尾水渠工程招标文件 、 厂区枢纽 工程招标文件 、 机电设备安装工程招标文件及各种电站设备采购、制造和供 应的招标文件或询价书等，并根据施工进度要求及时地提供了技施图纸，于 2009 年 12 月基本完成了大坝蓄水和机组发电所需要的设计文件。 2 水文 2.1 流域概况 安宁河系雅砻江下游一级支流，发源于凉山州冕宁县北部的牦牛山与小相岭 之间。有东西两源：东源苗冲河，发源于菩萨冈和阳落雪山（主峰海拔 4551m）; 西源北茎河，发源于阿嘎拉玛山（主峰海拔 5324m） 。两河于冕宁县大桥乡附近汇 合后始称安宁河。安宁河自北向南纵贯凉山州的冕宁、西昌、德昌和攀枝花市的 米易等县（市） ，于大坪地自左岸汇入雅砻江。全河长 337.3km，流域面积 11150km2。 安宁河流域地处横断山脉东缘，海拔高程在 9924721m 间。流域东依大凉山 系的小相岭和螺髻山，与大渡河支流尼日河流域和金沙江支流黑水河流域分水； 西靠大雪山系的牦牛山同雅砻江干流下游相邻；北抵菩萨岗与大渡河支流南垭河 流域相傍；南临金沙江干流区间。构成东西北三面高、南面低的地势。流域形状 呈长条形，长 252km，平均宽度 44km，上下游较宽，约 75km，中游黄联关附近 3 最窄，仅 26km，流域的地理位置介于东经 1014910242，北纬 26382855 之间。 流域地貌以中山和高山为主，腹部为河谷平原和山间盆地。据统计，海拔 3000m 以上的高山区约有 4069km2，占流域面积的 36.5；海拔 15003000m 的 中山区约有 5281km2，占流域面积的 47.4；海拔 1500m 以下的河谷平坝和山间 盆地、二半山阶地等约 1800km2，仅占流域面积的 16.1。 流域内植被较好，森林主要分布在干、支流两岸高中山区，平均森林覆盖率 约 21，大桥以上局部可达 60。高山耕地少，水土保持良好。但冕宁、德昌间 不少地方出现荒山秃岭，水土流失比较严重。部分地区岩层破碎，坡面堆积物多， 在暴雨作用下易形成滑坡和泥石流。一般支流沟口冲积扇发育。 安宁河干流从大桥至河口长 303km，平均比降 3.1。其中大桥至安宁桥 9.1km 为峡谷段，河宽仅 2030m，河床陡、切割深，平均比降 11.3。安宁桥至 孙水河口 41.9km 河段，河床束放相间，平均比降 5.1。河宽 150300m 的西昌 河段是安宁河河床最开阔，平坦的地段，河流呈游荡型，平均比降 1.3，局部仅 0.9。德昌至米易垭口，河谷宽窄相间，滩多流急，水流曲折，平均比降 2.6。 垭口以下为峡谷带。 安宁河水系呈不对称羽毛状。支流一般较短小，流域面积大于 500km2的河流 有 4 条，分别是孙水河、海河、茨达河和锦川河。除茨达河为右岸支流外，其余 3 条河均自左岸汇入安宁河。最大支流是孙水河，长 95.0km，流域面积 1618km2， 邛海是支流海河的主要水源，其水域面积 30km2，储水量 3.20 亿 m3。 流域内干支流均有水利、水电工程分布。已经建成的安宁河上游龙头水 库大桥水库控制集水面积 796km2，库容达 6.58 亿 m3。是一座以灌溉为主， 综合利用的大型水利工程。与灌区配套的漫水湾引水工程正在建设中。安宁河干 流沿河两岸，灌溉引水渠道较多，特别是泸沽至德昌区间。安宁河为沿岸地区的 农业灌溉、工业及城镇生活用水提供了十分丰富的水资源，这对安宁河的径流情 势变化，特别是枯季径流影响很大。水电工程多为小型。在干流上已建成的水电 站主要有大桥、观音岩、凤凰、三棵树、小高桥电站等，在建的有湾滩电站、小 三峡。 安宁河流域河谷平坝区地势平坦，土层较深厚，气候温和，灌溉条件好，农 4 作物产量高，是凉山州的粮仓，也是四川省水稻，甘蔗等粮食、经济作物的主要 产区之一。108 国道、成昆铁路和在建的西攀高速公路沿安宁河贯通，交通十分方 便。 乌龟石水电站位于安宁河干流下游段米易县境内，为坝后式开发。坝址位于 米易县上游沿河长约 41 km 处，其回水与上游规划三锅桩电站厂房尾水相连，控 制安宁河集水面积 9380km2。 2.2 气象 2.2.1 气象站点及观测情况 流域内主要气象站有：冕宁、喜德、西昌、德昌和米易等站，分布于流域的 上、中、下游。其中西昌站于 1928 年即有气象观测记录，其余各县气象站系解放 后陆续建立，观测项目齐全正规。此外，流域内还设有雨量站近 80 个，观测系列 在 30 年以上的有 10 个，20 年以上的有 54 个。各气象站及主要雨量站分布情况参 见图 2-1。 2.2.2 流域及工程所在地区气候特征 安宁河流域属亚热带半干旱季风气候区，具有冬暖夏凉，旱季、雨季分明， 立体气候明显的特点。因地理位置和地势的不同，流域内气候差异较大。在安宁 河河谷地区，由于北部有高山阻隔，冷空气不易畅入，冬季气候较为温和。德昌 以北河谷地带，因海拔高，夏季较凉爽，四季不甚明显；德昌以南河谷地带，尤 其是米易附近，海拔相对较低，气温较高，冬无严寒，夏季较长，可达 5 个月。 而在流域内的高山地区，气候较严寒，没有夏季，冬季有霜冻和降雪。 本流域位于青藏高原东南缘横断山脉纵谷区，是西南季风暖湿气流北上的通 道，盛夏受太平洋副热带高压的影响，来自西南和东面的暖湿气流沿安宁河谷而 上，降水量随地势升高而增加。上游分水岭处为暴雨中心，多年平均降水量近 2000mm。在河谷平坝地区，年降水量相对减少。中上游的沙坝、冕山、红马、袁 家山一带降水量相对偏低，年降水量在 1000mm 以下。流域内各站年降水量的年 际变化不大，其变差系数在 0.100.25 之间。但降水量的年内分配很不均匀，12 月翌年 4 月的降水量多年平均不到全年的 10，为流域的旱季，暴雨多集中发 生在 69 月，其降水量占全年的 75以上。流域暴雨的特点是强度大、历时短、 笼罩面积不大。流域内实测到的最大一日降水量是寨子尚站的 253.5mm。 5 除高山区外，流域内气温较高，日照充足。各气象站多年平均气温变化在 1419之间。气温的年较差小，日较差大。随纬度和海拔高程不同，气温的水平 和垂直变化比较明显。流域的蒸发情况是南部大于北部，河谷大于山区，冬季大 于夏季。根据气象站资料，多年平均水面蒸发（20cm 蒸发器）为 2284.4mm，其 中 35 月份占全年的 41.3，故流域内春旱突出。无霜期在 250350 天左右。 乌龟石水电站坝址位于米易县境内，米易县气象站资料可以代表工程区的气 候特性。据米易气象站实测资料统计，多年平均降水量 1112.6mm，雨季（510 月）降水量 1044.4，占年降水量的 93.9，历年最大日降水量为 154.0mm；多年 平均水面蒸发量达 2246.6mm（20cm 蒸发器） ，多年平均气温 19.7，历年最高气 温 39.9，最低气温-2.4；多年平均相对湿度 65；多年平均日照时数为 2279.3h；历年平均风速 2.1m/s，平均最大风速 10.0 m/s，最多风向 ne, 历年最大 风速 23.0m/s，风向 se。有关气象要素统计见表 2-1。 2.3 水文基本资料水文基本资料 2.3.1 水文站网分布及主要测站的测验情况 安宁河流域最早的水文观测始于 1941 年，为西昌附近的马道子水文站，有 1941 年 7 月至 1945 年 12 月的水位资料。1946 年该站下迁到张八街，有 1946 年 1 月至 1949 年的水位资料，由于资料质量太差，其流量、含沙量资料均未整编刊 印。流域内水文观测年限较长的主要水文（位）站，干流上有安宁桥、漫水湾、 德昌和湾滩站；支流孙水河上有孙水关站，各站主要观测项目及年限见表 2-2。 乌龟石水电站的坝址距离下游湾滩水文站相对较近，区间集水面积为 1720 km2 ，占湾滩水文站集水面积的 15.5%，区间相对较小，且无较大支流汇入, 坝址 以上流域水文情势与下游湾滩水文站更接近。因此，乌龟石水电站的水文计算以 湾滩水文站为设计依据站。 湾滩水文站为安宁河干流出口控制站，距离河口 2.5km，集水面积 11100km2。该站于 1957 年 1 月由四川省水利厅设立，1964 年 1 月始由四川省水文 总站领导。因为湾滩水电站的建设，湾滩水文站于 2005 年 1 月上迁至米易县城米 易大桥下游约 100m 设站。历年观测项目有水位、流量、泥沙、降水等。 测站测验河段不够顺直，两岸为粘土，河床由大块石，卵石和砂组成。上游 有长达 400m 的长滩，基本水尺断面以下 150m 处为一急滩，300m 处亦为急滩和 6 弯道，对测验河段有一定控制作用。 7 米易县气象站主要气象要素统计表 表 2-1 项目 月份 平均气温 平均降水量 （mm） 平均相对湿 度() 平均蒸发量 （mm） 日照数 （h） 平均风速 （m/s） 111.64.962131.122622.3 215.15.149194.322412.9 319.610.241311.526143.3 422.916.744331.525363.0 524.967.054306.023942.4 625.2223.070206.116521.9 724.8252.579161.415371.5 824.3206.779161.017681.4 922.0199.681124.113411.6 1019.495.678122.716641.7 1115.225.776102.718131.6 1211.45.87294.319721.6 全年19.71112.6652246.6239732.1 安宁河各水文站观测资料情况统计表 表 2-2 观测项目及起迄时间 河 名站 名 集水面积 （km2）流量水位泥沙 安宁河安宁桥9371959-19941959-19941961-1994 安宁河漫水湾38171952-现在1952-现在1955-现在 安宁河凤 凰67241996-19971996-1997 安宁河德 昌71691951-19681951-19901954-1961 安宁河德昌（二）70411991-现在 安宁河湾 滩111001957-现在1957-现在1959-现在 孙水河孙水关16181953-现在1953-现在1959-现在 测站高程系统采用假定基面，历年不变。水尺为直立式木桩和倾斜式混凝土 水尺。历年水准点及水尺零点高程考证无误。枯水期为二段制观测水位，汛期为 4 段或 8 段制观测，水位变化较大时，适当增加测次以控制水位变化过程。 8 流量测验 19571963 年以浮标法为主，流速仪多为一点法。浮标系数及水面、 0.2 水深一点法的流速系数根据比测确定，比较稳定。此段时期各年水位流量关系 曲线密集成带状，比较接近。19641966 年流速仪测流次数增多，且多 为常测 法和精测法。19691970 年测站因受人类活动（修公路和铁路）影响, 全为浮标 法测流。1972 年以后以流速仪测流为主，仅中高水位时有少量浮标法测流。 该站各项观测资料经单站合理性检查和上下游对照、流域综合合理性检查， 资料精度可靠。整编、汇编有历年正式整编成果，可供本工程水文析计算使用。 2.4 径流 2.4.1 径流特性 安宁河流域径流主要由降水所形成。根据湾滩站还原后 1957 年 6 月至 2002 年 5 月共 45 年（水文年）年月径流系列统计计算，多年平均流量为 250m3/s，折 合径流量为 78.8 亿 m3。径流的年内变化较大，多年汛期（610）平均流量 466 m3/s，折合径流量 61.6 亿 m3，占年径流量 78.1；枯水期（115 月）平均流量 94.4m3/s，占年径流的 21.9。径流的年际变化相对较小，最丰水年（1998 年 6 月1999 年 5 月）年平均流量 359m3/s，最枯水年（1972 年 6 月1973 年 5 月） 年平均流量 167m3/s，两者之比为 2.14，分别为多年平均流量的 1.43 倍和 0.67 倍。 湾滩水文站实测最小流量为 4.70m3/s（1979 年 6 月 6 日） 。 2.4.2 径流还原计算和径流系列的一致性分析 由于工农业生产的发展，安宁河流域水资源的耗用逐年增加，特别是流域灌 溉用水增加迅速，导致湾滩站观测获得的 47 年实测径流系列缺乏一致性。须对其 进行还原后才能用于统计分析推断未来。 径流还原计算采用分项调查法。19571979 年径流还原量用第一次全国水资 源评价成果；19802002 年用四川省水资源规划计算成果。 用湾滩站还原后的年径流量与湾滩站集水面积以上对应面平均年降水量进行 相关分析，相关关系良好，各时期相关点据无明显系统偏移，说明湾滩站 19572002 年还原后的年径流系列有较好的一致性。 2.4.3 径流系列的代表性分析 还原后的湾滩站 19572002 年径流按水利年（6 月至翌年 5 月）统计，有 45 年的年径流系列资料，系列中包括了丰、平、枯水年或年组，丰、枯水情交替出 9 现。最丰水年 19981999 年的年平均流量为 359m3/s，最枯水年 19721973 年的 年平均流量为 167m3/s。分别点绘逆时序年平均流量和枯水期（15 月）平均流量 累进平均值过程线图，分析表明，累进年平均流量在 23 年后趋于稳定；cv 值变 化不大，30 年后趋于稳定；累进枯水期平均流量均值 20 年后趋于稳定，cv 值 28 年后趋于稳定。说明湾滩站 45 年径流系列有较好的代表性。 2.4.4 径流计算 根据湾滩站还原后的年径流资料系列，以年（6 月翌年 5 月）平均流量和枯 期（15 月）平均流量分别进行频率分析，经验频率采用数学期望公式 计算，并以 p-iii 型频率曲线适线，确定其统计参数和各频率设计%100 1 n m pm 值。径流计算成果见表 2-3。 湾滩站径流计算成果表 表 2-3 不同频率年平均流量(m3/s) 时 段 均值 （m3/s） cvcs/cv p=10%p=50%p=90% 年(65 月)平均流量2500.192312247191 枯水期(115 月)平均流量94.40.19211893.372.3 按面积比拟，计算乌龟石水电站设计年径流成果见表 2-4。 乌龟石水电站设计年径流及枯季（15 月）径流成果表 表 2-4 不同频率年平均流量(m3/s) 时 段 均值 (m3/s) cvcs/cv p=10%p=50%p=90% 年(65 月)平均流量2110.192264208162 枯水期(115 月)平均流量79.80.19299.778.861.1 为论证湾滩站年径流和枯季径流频率分析计算结果的合理性，同时还对上游 德昌站（设计参证站）19512002 年径流系列进行了频率分析计算。德昌站和湾 滩站年径流和枯季径流计算成果比较，二站年径流和枯季径流统计参数符合地区 变化规律，计算成果合理。 2.4.6 坝址断面设计代表年可引用流量（来水量）计算 乌龟石电站坝址断面设计代表年的可引用流量按水量平衡方法计算。首先将 10 湾滩站各代表年的实测逐日平均流量过程按集水面积换算到电站坝址断面。用坝 址断面各代表年逐日流量扣除大桥水库相应逐日天然流量（用安宁桥水文站相应 逐日流量计算得） ，由此获得大桥水库坝址与本工程坝址的区间逐日流量过程。加 上大桥水库的调节下泄流量，减去区间增加的工农业及生活用水的净耗水量，即 得坝址断面的来水过程。 大桥水库各设计代表年的下泄流量及区间工业、农业及生活用水过程资料根 据水利部规划总院审查通过的“大桥水库灌区工程可行性研究报告”提供。区间农业 用水受大桥水库及其配套引水工程的影响将逐年变化，工业及城镇生活用水也将 随着地区经济发展而增加。根据“大桥水库灌区工程可行性研究报告”，2020 年大 桥水库灌区设计灌溉面积 87.42 万亩，乌龟石坝址断面以上设计灌溉面积约 82.5 万亩，灌溉用水保证率为 80时，计农业净需水 4.50 亿 m3（年平均流量 14.3m3/s） ；工业及生活用水净需水约 4.19 亿 m3（年平均流量 13.3m3/s） 。 2.5 洪水 2.5.1 洪水特性 安宁河洪水由暴雨形成，洪水发生时间与雨季变化一致。根据湾滩站 19572003 年洪水资料统计，见表 2-5。安宁河流域的汛期为 610 月，年最大洪 水多发生在 79 月，其中 7 月的次数最多。历年实测年最大流量在各月发生的次 数统计见表 2-6。历年的年最大流量最早出现在 6 月 16 日（1975 年） ，最晚出现在 10 月 6 日（1964 年） 。 由于安宁河流域形状呈长条形，河谷宽阔，河槽具有一定的调蓄作用，加之 很少有大面积长历时暴雨并形成全面产汇流的情况，洪水量级相对不大。据湾滩 站 46 年洪水资料统计，实测最大流量为 1998 年 7 月 2 日的 3830m3/s。安宁河流 域多发生连续洪水过程，单峰洪水过程一般历时 23 天，复式洪水过程历时则达 6 天以上。 2.5.2 历史洪水 据 1984 年四川省洪水调查资料 ，在湾滩河段调查访问到 3 次历史洪水， 谪录见表 2-6。1900 年洪水是迄今最大的洪水，推算流量为 4630m3/s；1934 年洪 水次大，推算流量为 3190 m3/s；1950 年为第 3 大洪水，推算流量为 2800 m3/s。可 靠程度均为供参考。 11 湾滩站河段的历史洪水调查成果，在作湾滩站最大流量频率计算中予以参考 采用。历史洪水重现期的确定，将 1900 年洪水按截止至今的第一大洪水看待，记 重现期为 110 年。1934 年、1950 年历史洪水流量比实测系列中 1981 年（最大流 量 3410 m3/s）和 1998 年（最大流量 3830 m3/s）洪水小，放在 1900 年以来时期统 一排位，分别为第四大洪水和第五大洪水，实测洪水系列中的 1998 年洪水和 1981 年洪水分别为第二大洪水和第三大洪水。 湾滩站各月年最大流量出现次数统计表 表 2-5 月 份678910合计 出现次数4161211346 百分比(%)8.734.826.123.96.5100 安宁河干流中、下游洪水调查成果表 表 2-6 流量单位： m3/s 调查河段首 大二 大三 大四 大 河名河段年份流量可靠程度 年份 流量 可靠程度 年份流量可靠程度 年份 流量 可靠程度 安宁河 漫水湾19371680供参考1950 1490供参考 安宁河 黄水堰18911900 2480供参考19502050供参考1929 1590供参考 安宁河德昌18913530供参考190019502590供参考1924 安宁河 小高桥18914150供参考1900 2930供参考19502430供参考 安宁河乐跃18913930供参考1900 2790供参考19502410供参考1959 1520供参考 安宁河湾滩19004630供参考1934 3190供参考19502800供参考 2.5.3 设计洪水 乌龟石电站坝址距湾滩水文站距离相对较近，区间面积仅占湾滩站集水面积 的 15.5，故坝址设计洪水以湾滩站设计洪水成果为依据推算。 计算湾滩站设计洪水时，未计算大桥水库对本电站工程断面洪水的影响，因 其削峰作用很小。这是因为大桥水库的集水面积（796km2）占工程坝址断面集水 面积的比例不到 10，而安宁河的洪水特性如前所述，大洪水很少由大暴雨全面 产汇流形成。且大桥水库以上流域的洪水经沿程河槽调蓄后，对乌龟石电站工程 断面的影响很小，其设计洪水可以不考虑大桥水库的调节影响。 湾滩站具有 19572009 年共 53 年实测洪水系列，并具有 1900、1934、1950 年历史洪水资料，共同组成不连续洪水系列，将实测系列中的 1998、1981 年洪水 12 作特大值处理。分别计算其经验频率，并以 p-iii 型曲线适线，尽可能靠近实测点 据，确定其统计参数及各频率设计值。 德昌站年最大流量均值 1370m3/s（谪自新马水电站初设报告） ，与湾滩站年最 大流量均值的比值同德昌站与湾滩站集水面积之比值的 2/3 次方（其值为 0.747） 十分相近，因此，可将湾滩站的洪水分析成果按集水面积的 2/3 次方折算到电站坝 址断面，设计洪水计算成果同见表 2-7。 湾滩站、乌龟石电站坝址设计洪水成果表 表 2-7 qp（m3/s） 站名 集水面积 (km2) 均值 (m3/s) cvcs/cv 0.1% 0.2% 0.33% 0.5%1%2%5%10% 20% 湾滩 水文站 1110018000.355.05310 492046204390 3990 3580 3050 2630 2210 电站938016400.355.04750 440041303920 3570 3200 2730 2350 1980 湾滩站为安宁河干流的基本控制站，观测符合规范要求，整编刊印资料可靠， 实测洪水资料系列长，并加入了历史调查洪水资料，其计算设计洪水成果精度较 高。与干流上游各站洪水分析成果比较，见表 2-8，亦较为合理。其设计洪水成果 可以作为本工程设计依据。 乌龟石电站上下游洪水参数统计表 表 2-8 站 名 集水面积 （km2） qm （m3/s） cvcs/cv 洪峰模数 （dm3/km2） 资料年限 安宁桥9374160.405.0 444 19591988 漫水湾381710700.253.0 280 19511997 德 昌716913700.325.0 191 19512002 湾 滩1110018000.355.0 165 19572003 2.5.4 设计洪水复核 2008 年，安宁河流域发生大洪水，洪水量级达到 10 年一遇，经加入新资料实 线后，没有对频率曲线定线产生影响，说明上述设计洪水成果是合适的。 2008 大洪水发生后，我们测量了各断面的水位数据，对原设计成果进行了复 核，原设计的坝下水位流量关系曲线在设计时本身就考虑了安全超高，经与 2008 年大洪水水位比较，曲线还比 2008 年洪水略高，说明原设计成果合理。加入新资 1 料后的设计洪水频率曲线见下图： 14 1 2.6 水情自动测报系统 电站建成后，应相应建设电站水情自动测报系统，经与业主方了解，业主 方正在规划建设上游小三峡和乌龟石电站水情自动测报系统，其水库调度运 行方案和洪水预报方案将在新建的水情自动测报系统中一并考虑。建议业主 加快建设进度，以满足电站对水库调度方案及水情预报方案的需要。 3 工程地质 3.1 工程概况 乌龟石水电站位于四川省米易县昔街乡上游约 12km 的安宁河段。该电站为 一长尾水河床式电站，最大坝高 17.0m，正常蓄水位 1161m，额定水头 19.0m，引 用流量 213.0m3/s。厂房紧接闸址右岸布置，装机容量为 33mw。 工程区左岸有 s214 省道及成昆铁路穿过，右岸有在建的西攀高速公路通过。 电站距米易县城约 36km，距成都约 570km，对外交通方便。 本工程初步设计地勘工作始于 2006 年 1 月，同年 10 月完成初步设计报告。 2007 年 10 月主体工程开工。计划 2009 年 8 月第一台机组并网发电。 3.2 区域地质概况 安宁河自北向南流，于坪地自左岸汇入雅砻江。安宁河两侧为构造剥蚀地貌， 其走向基本为南北向，与构造线一致，总的地势北高南低。东侧有螺髻山、轿顶 山，西侧有牦牛山、磨盘山，海拔高程均在 3000m 以上。东西两侧山脉分别构成 安宁河与昭觉河、雅砻江的分水岭。安宁河为二分水岭之间的谷底，岭谷高差达 10003000m。枢纽区位于安宁河中游的永郎至丙谷河段，北起德昌永郎镇，南至 米易昔街乡，全长约 4.5km。地势北高南低，该河段属侵蚀堆积河谷，河床上游较 窄下游较宽，一般宽 60100m，最宽在昔街上河坝一带约 180m，最窄在永郎镇 三锅庄地段约 30m。 本区受晋宁晚期拉张作用形成安宁河深大断裂，发生了大规模酸性岩浆侵入 和喷发，海西期沿断裂带西侧发生了大规模超基性基性岩浆侵入和喷发，后期 2 区内长期处于上升剥蚀阶段，缺失大部份古生界及中生界地层。工程区处于安宁 河断裂南段，断裂带以东为前震旦系、震旦系火山碎屑岩、流纹岩及变质岩和侏 罗系陆相碎屑岩，以西主要为“岩浆杂岩”和前震旦系的变质岩。区内第四系地 层成因类型复杂。 区内出露有前震旦系天宝山组（ptltn） 、震旦系中统灯影组（zbd2） 、寒武系下 统筇竹寺组（1q） 、中统西王庙组（2x） 、上统二道水组（3e） 、二叠下统茅口栖 霞组（p1x） 、第四系下更新统昔达组（q1x）及第四系上更新统（q3） 、全新统 （q4）等地层。现由老至新分述如下： 工程区所处大地构造位置为扬子准地台西缘康滇地轴中段。在构造体系上属 川滇南北向构造带中段，区内主要构造形迹为一系列近南北走向的压性、压扭性 断裂及其派生的扭性和张扭性断层。前震旦系的构造形态以紧密的东西向褶皱为 主，震旦系以后，不均衡的升隆运动和褶皱运动曾多次发生，褶皱和断裂系统以 南北向为主，背斜轴部多较紧密，向斜较开阔，发育在背斜轴部的断层较为常见， 以高角度的逆断层和派生的顺层韧性剪切带为主，断层分布的稀密程度在区内有 较大差异。安宁河断裂为川滇南北向构造带北段的主要断裂，北起石棉田湾，向 南经紫马、野鸡洞、冕宁、西昌、德昌至会理消失，全长 350km。该断裂由东西 两支断裂组成，分别展布于安宁河河谷东、西两侧。该断裂自晋宁期已具雏形， 历经早震旦世、晚二叠世和晚三叠世的多次构造运动，使之成为规模大、切割深 的深大断裂，破碎带宽一般 100m 左右。一般东支倾向东，西支倾向西，但局部也 有反倾，倾角 6080之间，主要表现为压性、压扭性。东支断裂总体分布于安 宁河左岸，距坝址最近距离约 60km，自晚第四纪以来活动性强烈。安宁河西支断 裂分布于安宁河右岸，活动性不明显。工程区段的雷打坪断层即属西支断裂，距 工程区约 6km，该断裂带长约 16km，倾向 w，倾角 60，在工程区西北方雷打坪 以北分离为两支。 工程区新构造运动特征主要表现为大面积间歇性抬升，形成多级夷平面和河 3 流阶地，但深大断裂切割的构造断块具有独立的活动特征。由于间歇性抬升的不 均一性，断块之间出现差异性运动。安宁河东侧的凉山断块现存最高夷平面为 40004200m，西侧的塔边断块（包括安宁河断块）最高夷平面为 29003000m。 安宁河谷的冕宁大桥至德昌段为明显的断陷谷，这是第四纪以来沿深大断裂带发 生差异运动的结果。安宁河断裂带在第三纪末期至第四纪早期表现了强烈的新活 动性，沿断裂带发生了强烈的垂直差异运动，并控制了昔格达组（q1x）的沉积。 晚第四纪以来，东、西两支断裂活动强度表现出明显的差异。东支断裂的活动性 具有明显的分段性，在晚更新世末全新世以来的新构造活动主要集中于西昌以 北至紫马垮一带。紫马垮西昌长约 100km，该段无论从新沉积物变形、断错地 貌，河谷地貌及地震活动均反映出晚第四纪的强烈活动性。例如晚更新世地层被 错断，水系扭错、断层崖、断塞塘、坡中槽以及安宁河谷东西两岸阶地的不对称 性等均反应了这一点。安宁河沿西岸强烈侧蚀，东岸沿断裂发育多期洪积扇。 紫马垮西昌段为强震活动段，历史记载的 4.7 级以上地震就有 6 次，最早一 次为 1536 年西昌新华附近的 7.5 级地震。最近一次为 1952 年冕宁石龙附近的 6.7 级地震。 安宁河西支断裂在工程区附近为雷打坪断层，在德昌以北隐伏于第四系地层 以下。在德昌陈家烧房，该断裂破碎带具压性特征，断层产状 n25wsw55， tl 测年为 1177009900a，表明西支断裂晚更新世以来无明显活动性。 乌龟石水电站工程场地位于安宁河中下游米易县境内，工程场地范围内无发 震断裂。主要受外围地震活动的影响，尤其受西昌以北安宁河东支断裂带地震活 动与则木河断裂地震活动的影响。在区域研究范围内，最早记载的历史地震是公 元 624 年四川西昌一带6 级地震，迄今为止的一千三百余年中，共记到 ms47 级地震 148 次，其中 7.07.9 级地震 7 次，6.06.9 级地震 26 次；其中 最大地震是 1515 年 6 月 27 日云南永胜西北级地震、1773 年 8 月 2 日云南东川 4 3 7 紫牛坡级地震。而对工程场地影响最大的是 1850 年西昌、普格间级地震。 4 3 7 2 1 7 本工程为低闸坝后式电站，库容很小，库水位低，无水库诱发地震之可能。 4 根据中国地震动参数区划图 （gb183062001） ，工程区地震动峰值加速度为 0.15g，对应的地震基本烈度为度。地震动反应谱特征周期为 0.45s。 2008 年 5 月 12 日汶川 8.0 级地震发生后，由全国地震区划图编制委员会编制， 经国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准，自 2008 年 6 月 11 日起实施的中国地震动参数区划图 （gb183062001）国家标准第 1 号修改单。 根据该修改单与原区划图比较，工程区地震动峰值加速度未作调整。 3.3 水库工程地质条件 水库正常蓄水位 116l.0m，坝前壅水高约 11.0m，回水至夏坝村，库长约 4km。 库区总体属山区河谷地貌类型，两岸谷坡高陡，河流径流方向约 s45w。库 尾（夏坝村）至三锅庄 1.4km 库段，河流蜿蜒曲折，河水位高程 11571164m， 上游河谷开阔，谷底宽约 300500m，河心并有宽约 200250m 的江心洲发育， 向下游河谷呈典型的喇叭状逐渐变窄，三锅庄至库首演化为“v”型谷，长约 2.6km，谷底宽一般 40110m。 ，河水位高程 11521157m，河面宽一般 3055m。 库区基岩地层为前震旦系粗粒花岗岩(21)，灰白灰色粗粒结构，次块状构造， 岩体致密坚硬。水库区无较大的断层通过，结构面以一套节理裂隙系统为主，小 断层和构造破碎带出露频率较低。库区主要发育三组节理： n3035w sw 6080，延伸长度一般 35m，间距 2040cm，裂面多平直粗糙，该组节理构 造挤压带出露频率较高； n6070e se5070，延伸长度一般 13m，间距 4060cm，裂面平直粗糙；n515w sw5065，延伸长度一般 57m， 部分可达 15m，间距 80120cm，裂面多起伏粗糙。 库区无泥石流、滑坡、崩塌、坍滑等不良地质现象。库区内冲沟较少，切割 较深的冲沟仅发育有 2 条，无长年流水，沟床坡降小于 10，沟内植被较好，无 丰富的固体物质来源，发生泥石流的可能性小。冲沟内有限的部分松散物质，在 遇大暴雨时，可能被冲刷进入水库。 5 库区两岸多为岩质边坡，坡度 2050，局部陡坡处达 70，无较大的断层发 育，结构面为一套节理裂隙，岩体坚硬，无倾向坡外的不利结构面组合，岸坡稳 定性较好，不存在库岸稳定问题；但两岸分布的 i、ii 级阶地以及坡脚零星分布的 坡残积块碎石土，在水库蓄水后，因水浸泡及冲蚀，可能造成局部小规模坍塌， 但对水库运行影响不大。 库首左岸有长约 50m 的崩坡积堆积体分布，厚度约 1015m，水库蓄水后可 能产生塌滑和边岸再造，施工过程中设计采取了压脚和浆砌石护坡处理。 库区中段至库首两岸多为岩质边坡，无耕地分布，不存在浸没问题。库尾段 高漫滩和 i 级阶地出露范围较大，且均为农田，分布高程在 1161.51164m，在正 常蓄水位以上 0.53.0m，阶地具二元结构，上部粉砂土，厚 1.02.0m，下部为 漂卵石夹砂，厚度一般 1015m。根据工程类比，漂卵石夹砂的毛细水上升高度 为 0m，亚砂土的毛细水上升高度取 1.5m，一般农作物根系深度按 0.5m 考虑，则 临界浸没深度为 2.0m，临界浸没高程为 1163.0m，浸没影响面积约 15 亩，电站建 设过程中设计采取了相应的防浸没工程措施。 成昆铁路和 g108 国道走向均远离河道，路基多为基岩，公路路面高程在 117lm 以上，铁路路基高程一般在 1180m 附近，路面均高出正常蓄水位 10m 以上。 因此，水库蓄水后不会对成昆铁路、g108 国道造成影响。 西攀高速公路位于右岸，主要由库尾填筑路段、库中段沿河高架桥和公路隧 洞构成，路面高程 11901192m，路面高程高出正常蓄水位约 30m。乌龟石水电 站水库库水壅高不大，对库段河道天然状态和水文地质条件影响小，经论证水库 蓄水后不会对西攀高速公路构成影响。 3.4 枢纽区工程地质条件 乌龟石水电站为一河床式低闸水电站，闸顶高程 1163.5m，其主要建筑物由左 岸挡水重力坝段、左岸泄洪冲砂闸、右岸厂房坝段、右岸挡水重力坝段以及长尾 水渠等组成。闸基防渗采用封闭式砼防渗墙，两岸坝肩基岩采用帷幕灌浆防止绕 6 坝渗漏。 3.4.1 基本地质条件 枢纽区位于安宁河中游距摩挲河口上游约 500800m，河水面枯期高程 1151.9m，河流总体流向 s25e，流经坝区后向下游流向逐渐转为近 ew 向，工程 区及上游河段河谷较狭窄呈 “v”型谷，谷宽约 150210m，至下游河流转弯处则 迅速开阔，右岸形成一较开阔半月型河漫滩，谷宽约 450m，下游 ew 向河段谷宽约 130m。两岸谷坡多为崩坡积物覆盖，水面高程附近见基岩出露，地形较对称，两 岸地形坡度一般 2530。右岸地形完整，冲沟不发育，左岸发育有两条浅切冲沟， 无常年流水。 区内出露基岩为前震旦系灰白灰色粗粒花岗岩（21），次块状构造。 枢纽区第四系不同成因堆积物主要分布于河床及两岸谷坡地带，根据各类覆 盖层的结构、成因和物质组成，可将其划分为 6 层，其性状自下而上分别为： 第层昔格达组灰、灰黑色泥质粉砂岩、粉砂质泥（页）岩（q1x）：属河湖 相沉积物，呈半成岩状态，层理发育，富含粘土矿物，主要分布于现代河床冲积 层之下及两岸局部地段，总体产状 ew n 815，据钻孔揭示，河床部位埋 深一般为 1013m，厚度一般为 3560m。该层顶部与河床冲积卵砾石层接触处 地下水较丰富，表部岩体中含水量较高，表面具泥化现象，岩体力学特性差，试 验成果表明：表部（钻孔扰动样）天然密度平均值为 1.98g/cm3，比重为 2.74，普 通吸水率平均值为 19.58%，饱和吸水率平均值为 26.7%，弹性模量平均值为 0.2gpa，天然抗压强度平均值为 0.8mpa，抗剪指标 c 值平均为 52.5kpa， 值平 均为 10.87。该层在饱水状态下其承载能力明显降低，力学特性变差。 该层中、下部为新鲜半成岩状态，钻孔岩芯多呈柱状。根据下游小三峡电站 及相关工程类比资料：岩石天然密度为 2.1g/cm3，比重为 2.74，普通吸水率值为 22.5%，饱和吸水率为 34.5%，变形模量值为 0.25gpa，天然抗压强