乌龟石水电站大坝蓄水安全鉴定设计自检报告.docVIP

四 川 省 安 宁 河乌龟石水电站大坝蓄水安全鉴定设计自检报告中国水利水电第七工程局有限公司勘测设计院20XX年4月批 准：吴星奎审 定：刘光华 冯全胜 孙 林校 核：黄小鹏 夏 伟 姚世宏编 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 录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20XX年10月开工，工程由中国水电第二工程局承建。20XX年12月闸坝工程基本完工， 20XX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，工程已具备下闸蓄水条件。1.2 勘测设计情况1）20XX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20XX305号文批复。2）20XX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。20XX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，20XX年9月以发改能源函20XX796号文批复。3）20XX年10月，四川省发展和改革委员会以川发改能源20XX659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20XX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。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20XX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处亦为急滩和弯道，对测验河段有一定控制作用。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）111.64.962131.122622.3215.15.149194.322412.9319.610.241311.526143.3422.916.744331.525363.0524.967.054306.023942.4625.2223.070206.116521.9724.8252.579161.415371.5824.3206.779161.017681.4922.0199.681124.113411.61019.495.678122.716641.71115.225.776102.718131.61211.45.87294.319721.6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 河 名站 名集水面积（km2）观测项目及起迄时间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。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20XX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；198020XX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195720XX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195720XX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值。径流计算成果见表2-3。湾滩站径流计算成果表表2-3时 段均值（m3/s）CvCs/Cv不同频率年平均流量(m3/s)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时 段均值(m3/s)CvCs/Cv不同频率年平均流量(m3/s)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）195120XX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”，20XX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195720XX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。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19501490供参考安宁河黄水堰189119002480供参考19502050供参考19291590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19002930供参考19502430供参考安宁河乐跃18913930供参考19002790供参考19502410供参考19591520供参考安宁河湾滩19004630供参考19343190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195720XX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 站名集水面积(km2)均值(m3/s)CvCs/CvQp（m3/s）0.1%0.2%0.33%0.5%1%2%5%10%20%湾滩水文站1110018000.355.0531049204620439039903580305026302210电站938016400.355.0475044004130392035703200273023501980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9374160.405.044419591988漫水湾381710700.253.028019511997德 昌716913700.325.0191195120XX湾 滩1110018000.355.0165195720XX2.5.4设计洪水复核20XX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。20XX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20XX年大洪水水位比较，曲线还比20XX年洪水略高，说明原设计成果合理。加入新资料后的设计洪水频率曲线见下图：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20XX年1月，同年10月完成初步设计报告。20XX年10月主体工程开工。计划20XX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。 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。根据中国地震动参数区划图（GB1830620XX），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。20XX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20XX年6月11日起实施的中国地震动参数区划图（GB1830620XX）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。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，天然抗压强度值为3.1MPa，抗剪指标C值为104.3KPa，值为19.4。在新鲜状态下具有较高的承载力和抗变形能力。第层为、级阶地漂卵砾石层（alQ3）：主要由漂卵砾石组成，局部夹黄色砂土透镜体，结构密实。第层为现代河床冲积堆积的含漂卵砾石层（alQ4）：该层广泛分布于河床，厚度为1013m，由漂卵砾石夹砂组成，其中大于20cm的漂石约占5左右，220cm的卵砾石约占70，细砂约占25%，其含泥量约占7。N120超重型动力触探试验成果表明：该层表浅部厚度约2.0m左右，平均锤击数为6.9，标准值为6.07，属中密卵石层；2.0m以下平均锤击数为16.5，标准值为15.74，属密实卵石层。第层坡残积块碎石土（dl+elQ4）：广泛分布于两岸谷坡地带，厚度不大，一般35m，局部厚度可达10m。该层结构不均一，坡脚部位结构较松散，局部具架空现象。第层坡洪积堆积含孤块碎石土（dl+plQ4）：主要分布于小晴沟、梁家屋脊沟、大转弯沟内，由孤块碎石土层组成，结构不均一，局部架空。第层人工堆积之孤块碎石层（rQ4）：主要分布于左岸横横线之间，为成昆铁路施工硐渣，结构松散。第层人工堆积孤块碎石层（rQ4）：主要分布于左岸横横线之间，为成昆铁路施工硐渣，结构松散。闸址区地下水类型为基岩裂隙水与松散堆积层孔隙水。据水质取样分析成果，枢纽区河水为Ca2- Mg2-HCO3型水，PH6.5，各项腐蚀性指标（分解类、结晶类、分解结晶复合类）均低于最低判断标准，对混凝土及钢结构无侵蚀性和腐蚀性。岩（土）体物理力学指标见表3-1。枢纽区岩（土）体物理力学参数建议值表3-1岩土体名 称天然密度允许承载力变形模量压缩模量渗透系数抗剪指标允许比降凝聚力摩擦角dFRE0ESk20cg/cm3kPaGpaMPacm/sKPa度第层人工堆积的块碎石Q4r1.9525030020301.01012527第、层坡积块碎石土Q4dl2.115201.01022325第层含漂砂卵砾石层Q4al2.250055030401.010127290.10.12第层昔格达组粉砂质泥岩Q1x表部2m1.752002505811055010111.01.2原岩状态2.04004500.10.211051001618花岗岩强风化岩体2.46008000.20.52030Lu502527弱风化岩体2.7800120046510Lu3003032混凝土与原岩状态昔格达粉质粘土抗剪指标10015019213.4.2前期勘察工程地质条件与评价3.4.2.1挡水建筑物（1）左岸挡水坝段左岸挡水坝段坝型为混凝土重力坝，坝长约52.15m，坝顶高程1163.50m，建基高程为1144.01155.3m。基础置于第层昔格达组灰、灰黑色泥质粉砂岩、粉砂质泥（页）岩上，该层属半成岩地层，层理发育，地层倾向上游，总体产状EW N 815。表浅部约2m受地下水作用含水量高，与上覆卵砾石层接触处存在泥化带，岩体力学特性差，不能满足基础承载力和稳定要求，建议挖除；中下部岩层风化微弱，保持原岩状态，允许承载力为400450kpa，抗剪指标C 值为100kpa、值为1618，变形模量为0.10.2GPa，天然状态下具有较高的承载和抗变形能力，可作为重力