重庆市XX水电站首部枢纽工程.doc

1 综合说明1.1 概 述万胜坝水利工程位于重庆市石柱县黄水乡、石家乡、东木坪乡等16个乡（镇）境内。其库区位于黄水乡境内，灌区位于石家乡、东木坪乡等15个乡（镇）境内，灌区干渠上设有渠道梯级电站四座，支渠上设有渠道电站一座。万胜坝水库位于长江右岸支流磨刀溪上游的油草河上，坝址位于黄沙乡万胜村下游约2.5千米,坝址距石柱县城85千米,距长江60千米,距重庆市区约330千米,地理坐标为：东径1080010834，北纬30003030。坝址以上集雨面积51.4千米2，多年平均径流量4552万米3，多年平均径流深866毫米，当地多年平均气温11.7，最低气温-9.0-13。工程所在区域在水库蓄水后，不具备诱发地震的条件，库岸稳定。库区内无淹没文物、矿产、浸没土地等问题，成库条件优越；渠系建筑物及各电站多位于砂岩，泥岩互层区，岩石多出露，建设条件良好；工程区地震基本烈度为度。万胜坝水利工程是一项以灌溉为主，兼顾场镇供水和发电的中型水利工程。水库总库容2815万米3，调节库容2632万米3，正常蓄水位为1465.0米，该工程可解决12.62万亩耕地的灌溉用水，6.3万人的生产和生活用水，4.5万头牲畜饮水等问题，每年可向当地电网输送电量0.4683亿千瓦时。工程主要建筑物有：挡水坝、溢洪道、放水塔、干渠、支渠、渠系配套电站等。本阶段根据规范要求和武汉“长委”专家们的建议、以及2003年1月16日的重庆石柱万胜坝水利工程坝型比较研讨会专家研讨会的精神，初设阶段重点对钢筋混凝土面板堆石坝和混凝土重力拱坝进行了全面比较论证，最后确定本阶段推荐钢筋砼面板堆石坝（详见：坝型比较专题论证报告）。本阶段推荐的钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高41.6米，坝轴线长161.33米，坝顶宽5.6米，最大坝底宽125.36米。放水塔高33.8米，可分6层取水，干渠总长38.502千米，支渠总长132.024千米。干渠梯级电站四座，支渠渠道电站一座，总装机规模1.7万千瓦。渠系主要建筑物总计46处,其中：无压隧洞16座、渡槽8座、倒虹吸管13处、跌水9处。石柱县是一个以农业生产为主导的县，在全县财政收入中，农业收入所占比重较大，在县经济发展规划中，农业占主导地位，全县总耕地面积约44.31万亩。但在全县适宜灌溉的耕地中，依靠现有水利设施仅能解决27.5%,水资源利用率低，水利设施落后，而且大部分水利工程设施已运行多年，工程老化，配套设施不完善，导致水利化程度低下。面对这种情况，石柱县县委和县府根据重庆市石柱土家族自治县水中长期供求计划报告和重庆市石柱土家族自治县水电农村电气化规划报告中关于新建万胜坝水库的主要内容，积极开展前期工作，下决心扭转农田水利设施落后的局面。2001年12月，石柱县水利水电开发公司委托我院完成了重庆市石柱县万胜坝水利工程可行性研究报告的编制。2002年5月，重庆市水利局组织召开了关于石柱县万胜坝水利工程可行性研究报告的审查会，同年5月市水利局以渝水规函200213号文下达了关于石柱县万胜坝水利工程可行性研究报告审查意见的函，明确指出：1、为了增强石柱县农业抗御干旱的能力，解决沿线灌区场镇、农村人畜饮水困难、缓解电力供需矛盾、加快石柱县脱贫置致富步伐、促进石柱县社会经济发展，兴建万胜坝水利工程是十分必要和紧迫的。2、基本同意可研报告确定的工程建设任务，即以农田灌溉为主，兼有解决灌区场镇供水、农村人畜饮水和发电等综合效益。3、同意采用的灌溉设计水平年、供水设计水平年均选定为2010年，灌溉保证率为P=75%、供水设计保证率为95%。4、同意初定灌溉范围为：黄水、悦来、临溪、西沱、河嘴、黎场等15个乡镇的12.62万亩5、同意可研报告推荐的水库各特征水位，总库容3553万米3（可研推荐的无闸溢流砼重力拱坝）。6、同意可研报告经优化的装机规模，五级电站总装机容量1.7万千瓦。7、基本同意可研报告补充资料确定的渠道规模，渠系总长144.62千米，其中干渠40.2千米。同时提出在初步设计中应重点研究的若干问题。2002年8月6日，重庆市发展计划委员会组织召开了关于石柱县万胜坝水利工程可行性研究报告的审查会，同年5月重庆市发展计划委员会 20021058号文下达了重庆市发展计划委员会关于石柱县万胜坝水利工程可行性研究报告的批复，明确批复：1、工程建设任务：是以农业灌溉为主，兼有旅游、乡镇供水、农村人畜饮水、发电、三峡移民安置等综合效益的中型水库工程。2、建设规模：水库总库容3553万米3，最大坝高45.5米、同意设计推荐的无闸溢流砼重力坝。 设计干支渠长170.53千米，其中干渠长38.502千米、设计流量6.3米3/秒；支渠长132.024千米、设计流量0.71.6米3/秒。 灌区城镇供水人口1.6万人、农村人饮4.7万、牲畜4.5万头，年供水量336.24万米3。 电站装机五级1.7万千瓦，年发电量4683万千瓦。2002年6月，我院受石柱县水利水电开发公司委托承担了石柱县万胜坝水利工程初步设计工作，同月开始对坝址和各梯级电站厂址、渠系的测量及地勘工作，同时开始设计资料的收集。于2002年10月和11月分别提交了测量和地勘成果.1.2 水文1.2.1 流域概况及气象石柱县属四川盆地周边山地中亚热带湿润气候区，气候温和，降水充沛，日照较少，四季分明，光热小时空分布不均，垂直气候差异大，灾害性天气频繁，具有春雨伏旱、秋（雨）绵、冬干等气候特点。据最近的黄水气象站19652000年资料统计：多年平均降水量1357.4毫米，最大年降雨1694.5毫米（1982年）最小年降雨1012.5毫米（1976年），降雨年际变化大，年内分配不均；49月降雨量占全年的76.7%；多年平均气温11.7，极端最高气温40.2（59年8月），最低气温-4.7（75年12月）；多年平均日照1140小时，霜期185天，年总积温3419.6；多年平均蒸发量1227.5毫米，陆面蒸发量564.3毫米；多年平均风速0.86米/秒，实测最大风速12.0米/秒（75年8月）。1.2.2 径流 径流特性本流域径流由降雨补给，径流丰沛，据万胜坝站14年实测资料统计，主要来水时段为410月，枯水期出现在113月，丰水期占年径流总量的79.6%，枯水期占20.4%。径流年际变化大，多年平均径流深倍比值达2.1倍，年平均最大径流深1227毫米（1982年），最小年平均径流深590.8毫米（1984年），年内分配极不均匀。 径流计算1、径流计算：因设计流域属有部分资料地区，经插补延长后采用19712000年系列按日历年、水利年分别计算，其统计参数如万胜坝站径流成果表121。万胜坝站径流成果表表121项目（mm）cvcs/cvhP（mm）P=25%P=50%P=75%日历年8670.192.0972857751水利年（43月）8660.192.09718567502、万胜坝站与石柱站径流相关后计算径流因万胜坝水文站未恢复观测，为了进一步延长系列、复核径流成果，初设阶段用另一种方法延长万胜坝站径流系列、计算径流。采用石柱站1980、19831991、19931996年14年同步系列与万胜坝站建立113月、410月月流量相关关系，相关系数在0.85以上。插补得万胜坝站19711979、19811982、1992、19972000年径流系列，组成万胜坝站1970-2000年月径流系列（日历年）。经分析，统计参数为：Q=1.40(h=867mm）、CV =0.22、CS=2CV。系列分配过程中各月水量比例与方法一接近。3、查等值线图查1979年版四川省水文手册等值线图，=800毫米，CV=0.20，CS=2CV。 成果采用及合理性分析1、成果采用经3种方法比较：第一种方法是用实测资料进行计算，成果更真实可靠，故采用第一种方法成果=866毫米。1.2.3 洪水 洪水特性油草河属山溪性雨洪河流，其洪水由暴雨形成,洪水发生时间与暴雨相应。根据万胜坝水文站1977年1996年逐日平均流量资料统计分析，年最大洪峰流量发生在5月9月，6月和7月出现的次数最多，洪水过程陡涨陡落，起涨时间多在26小时，形成洪峰时间多在13小时以内，峰型多为单峰，中、下部肥胖，上部尖锐。 洪水标准万胜坝水库总库容2815万米3（本 阶段推荐的上坝址堆石坝有闸方案），根据GB502194防洪标准，万胜坝水库工程等别为等，永久性主要水工建筑物级别为3级，其设计洪水标准为10050年一遇，取50年一遇，校核洪水标准为1000500年一遇（比较方案砼重力拱坝）取500年一遇，或20001000年一遇（土石坝），本阶段推荐的堆石坝有闸方案取1000年一遇。1.2.4 洪水计算 设计暴雨计算工程流域附近有黄水雨量站、悦来雨量站和桥头雨量站。黄水站和悦来站暴雨资料为1965年2000年资料，桥头站暴雨资料为1967年2000年资料，但这三站暴雨资料只收集到6小时和24小时暴雨，10分钟和1小时暴雨为查四川省中小流域暴雨洪水计算手册资料，用这三站暴雨平均值作为工程流域面平均暴雨，得出工程流域面平均6小时和24小时暴雨系列为1965年2000年共36年资料，经频率分析计算后得出工程流域暴雨参数,见设计暴雨参数表122。设计暴雨参数表122 历时 (小时) 参数1/61624暴雨均值（mm）154067.696.2CV0.350.400.430.48CS3.5CV3.5CV3.5CV3.5CV 设计洪水计算成果万胜坝水库设计洪水总量成果表表124 P（%）坝 址0.10.2251050上坝址W（万m3）183816961171966804412万胜坝水库分期设计洪水成果表表125 P（%）分期5102050统 计 参 数(m3/s)CVCS4月62.148.234.315.521.50.952CV10月40.131.222.210.013.90.952CV11月3月36.828.319.88.5312.31.002CV10月3月48.138.428.514.518.40.822CV5月9月26619513162.796.40.883.5CV1.2.5 泥沙工程以上油草河流域地势高、河床深切、地质构造单一，无大断层通过，岩石较完整，土层较薄。高山有森林分布，植被良好，流域内降水充沛，多集中在79月。但流域比降小为7.24，流域产沙量少。悬移质主要来自降水对流域内大面积表土的冲蚀，推移质主要来自支沟及滑坡。该流域无实测泥沙资料,根据相邻流域石柱水文站悬移质测验资料,多年平均输沙模数为636吨/千米2，输沙量在年内分配不均，主要集中在汛期，年际变化也大。再查等值线图输沙模数为650吨/千米2。考虑洪水期油草河河水较清，且万胜坝植被好，坡降小，经分析采用输沙模数636吨/千米2，计算上坝址输沙量及淤积总量。悬移质年平均输沙量3.3772万吨，推移质取悬移质的10%为0.3377万吨。考虑悬移质按多年平均排沙比法计算，由=0.798查水库多年平均拦沙率关系曲线=0.95，得水库悬移质多年平均拦沙量为3.2083万吨，年总输沙量为3.546万吨，年淤积量为2.5329万米3，50年淤积总量为126.6万米3，淤沙高程为1441.2米。多年平均含沙量：0.834千克/米3。1.2.6 水文站网规划万胜坝水库为一中型水库，所在流域暴雨频繁、量大，为确保施工期安全和有利于工程的运行管理，需作好水情预报。应尽快请具有相应资质的水文专业单位重设万胜坝水文站，进行降雨、水位、流量观测。同时根据油草河山溪性河流特性，流域面积和形状分布，在三坝村、万胜村新设两个雨量站，以控制观测坝址以上流域的降水变化，并在水库枢纽建立水情预报中心站。1.2.7 通信方式由于油草河洪水来势迅猛，陡涨陡落，为了争取预见期，拟用短波人工传递通信方式，中心站采用微机和实施作业预报，短波通信系统由三个测站及一个中心站组成。1.3 工程地质1.3.1 水库区域地质库区属侵蚀剥蚀低中山地貌单元的山原地形，地面标高14271600米。油草河在建库河段的走向为南东北西向，河谷多为横谷与斜向谷，两岸冲沟呈树枝状展布，沟底最低标高1427米，岸坡坡度一般在2550之间，地形相对高差一般120180米。总体地势为南东高北西低。经复核，水库区地质构造单一，无断层存在，构造稳定性良好；水库区属弱震地质环境，地震活动水平低，地震基本烈度为度。库区主要出露侏罗系中统上沙溪庙组及第四系地层。上沙溪庙组为暗紫色、紫红色泥岩、砂质泥岩与黄灰色、灰绿色、灰色长石石英砂岩不等厚互层，库区无危及水库安全的严重滑坡、崩塌等不良地质现象。水库库岸均由砂岩、砂质泥岩不等厚互层组成，岩层倾角平缓。油草河建库河段河谷多为横谷与斜向谷，库岸稳定性良好。水库库容有限，由库水形成并施加于库盆岩体上的附加应力小；库内无断层等导水通道存在；库内无喀斯特。因此，水库蓄水后不会引起构造型、喀斯特型及浅表应力调整型等常见的水库诱发地震。1.3.2 枢纽区工程地质条件坝址属侵蚀剥蚀低中山地貌单元的山原地形。油草河由南东向北西流经坝址，流向344。河段平直，河谷较开阔，河床底宽18米，右岸漫滩宽35米，河谷剖面型态为左岸略缓的不对称“U”型，在1465米高程河谷宽高比为4.2。坝址区主要出露第四系冲积层（Q4al）、第四系残坡积层（Q4el+dl）、第四系人工堆积层（Q4r）及侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）。J2S2厚层长石石英砂岩体中部夹有一大型透镜体。透镜体岩性为三层暗紫色中层状砂质泥岩与二层灰色中厚层状长石石英砂岩互层，透镜体分布于整个坝址，产状与上覆、下伏岩层一致，在坝轴线方向上，透镜体厚度较稳定，而在顺河流方向上，透镜体厚度有变薄趋势。在透镜体顶面存在编号为NJ1的泥化夹层。该泥化夹层为褐黄色粘土，手搓可呈2毫米左右细条，略有砂感（因取样困难，因此无颗分资料），软塑，饱和，一般厚0 .51.0厘米，最大厚度10厘米。泥化夹层顶、底面起伏明显。坝址位于石柱向斜南东翼，岩层产状310350615，即岩层总体倾向下游偏左岸(个别透镜体及交错层理除外),岩层接触关系正常,无断层存在。坝址区存在的软弱结构面有软弱夹层（岩层）、宽张层面裂隙、泥化夹层及由节理密集发育而形成层间破碎带。节理密集发育带：零星存在于砂岩体内，一般厚度1.02.0米，延伸距离短，成层性差。长石石英砂岩岩体结构为厚层中层状结构（局部为薄层状结构），工程地质分类为B，按抗压强度划分，岩体属中硬坚硬岩，抗滑与抗变形性能好，抗风化及抗冲能力较强；砂质泥岩岩体结构为中层状结构，工程地质分类C，按抗压强度划分，岩体属软岩较软岩，抗滑、抗变形性能较差，抗风化与抗冲刷能力弱。坝址风化形式以碎块状风化与夹层风化为主，前者主要表现为风化岩体以碎块形式从母岩体剥落，一般发生在砂质泥岩岩体中；后者表现为沿张开的结构面产生强烈风化，结果是在结构面表面形成厚110厘米的强风化层，从而产生层间风化夹层。坝址区强风化层主要分布于两岸坡中、上部，一般强风化层厚度25米，弱风化层厚度1830米。根据平洞揭示，水平强卸荷带内节理多为张开宽张，粘土充填，平均裂隙间距约0.5米；弱卸荷带内节理多为微张闭合，裂面水蚀痕迹明显，平均裂隙间距约1米。1.3.3主要工程地质问题及其处理建议 重力拱坝：1、坝肩抗滑稳定性：左坝肩：下游200米有一浅切割冲沟，坝肩中上部存在有偏厚（4.06.5米）的强风化岩体，中部与上部分别存在大范围泥化夹层（NJ1）与软弱夹层，因此，左坝肩略显单薄。坝肩存在潜在滑移体：下游侧滑面为第组节理底滑面为NJ1泥化夹层或层面。中下部坝肩抗滑稳定性优于中上部。考虑左坝肩的工程地质特性，为了减小拱端推力，降低坝体对坝肩的依赖程度，选择重力拱坝是适当的。右坝肩：坝肩坡面平顺，下游近距离内无冲沟切割，山体宽厚。坝肩亦存在潜在滑移体：上游侧滑面为第组节理（33080，浅层连通率30），下游侧滑面为第组节理（20040，浅层连通率20），底滑面为层面裂隙或NJ1泥化夹层。同左坝肩一样，右坝肩中下部岩体抗滑稳定性优于中上部岩体。2、坝基抗滑稳定性：在拱弧下游88米的河床存在有一个厚度2.5米、最小埋深8米的泥质胶结粉砂岩透镜体（RJ2），其产状为以810的视倾角倾向下游。该透镜体属软弱夹层，岩体抗冲能力低。由于透镜体规模小，且位于消力池下游，因此不会影响坝基抗滑稳定性。3、边坡稳定性：由于岩层产状平缓，边坡岩体均较完整，岩性又以中硬坚硬的长石石英砂岩为主，开挖基坑所形成的边坡多为逆向坡或切向坡，故边坡稳定性良好。4、防渗：沿拱弧以帷幕灌浆防渗。5、基坑开挖：河床：直接出露弱、微风化厚层长石石英砂岩，最小厚度15.5米，挖除表层宽张层面裂隙，帷幕灌浆过程中亦可充填中浅层宽张层面裂隙。遇砂质泥岩层时，可扩大拱座设计，并注意拱间衔接。对NJ1泥化夹层和软弱夹层，可用混凝土塞予以封闭，提高其抗剪强度。所有较光滑的基坑表面均予以凿毛处理。 钢筋砼面板堆石坝：1、边坡稳定性：同重力拱坝一样，由于岩层产状平缓，边坡岩体以厚层状长石石英砂岩为主，面板堆石坝基坑开挖过程中所形成的边坡多为逆向坡或切向坡。因此，边坡稳定性良好。2、防渗：沿趾板线以帷幕灌浆防渗。3、基坑开挖：对趾板，应以弱风化基岩为持力层，由于长石石英砂岩与砂质泥岩岩体物理力学性能差异明显，应注意岩性过渡段趾板的衔接，防止地基不均匀沉陷而导致面板开裂；砂质泥岩段基坑应尽快封闭，防止建基面岩体进一步风化；较光滑的基面宜进行凿毛处理。对堆石区，可直接以基岩为持力层。 坝型比选坝址河谷宽高比为4.2，河段顺直，两岸坡坡面较平顺，地形坡度2235。地形条件适宜兴建重力拱坝与面板堆石坝。坝基坝肩岩体以厚层中层状长石石英砂岩为主，夹有中层状砂质泥岩透镜体，岩体整体物理力学性能较高，抗滑、抗变形性能较好。因此，坝基坝肩岩体物理力学性能可满足重力拱坝的要求，对面板堆石坝来说更不存在问题。两坝肩尤其是左坝肩中上部岩体的抗滑稳定性较差：两坝肩存在贯通性的NJ1泥化夹层与小范围的软弱夹层；两坝肩中上部岩体泥质含量的增加及岩体结构的变化使两坝肩中上部岩体物理力学性能下降。为了保证建筑物安全，建议采用以下工程措施改善其抗滑稳定性：对泥化夹层与软弱夹层用混凝土塞予以封闭，并进行固结灌浆处理，提高其抗剪强度与岩体完整程度；适当调整拱弧中心角与半径，调低拱弧弧度，降低拱端对坝肩的依赖程度。本工程重力拱坝最大坝高46.3米，面板堆石坝最大坝高41.6米。虽然重力拱坝坝址工程地质条件要求较高，就本工程实际而言，经过适当的工程处理，坝基坝肩工程地质条件可以满足重力拱坝的要求；面板堆石坝对地质条件要求较低，现有坝址地形地质条件完全满足其要求。相对来说，选择面板堆石坝所面临的不确定地质条件要少。进行多专业综合比较后再对坝型作出最终选择。1.3.4 结 论 经复核，石柱县万胜坝水利工程位于四川盆地东部边缘，区域构造部位属扬子准地台（级）扬子台褶带（级）川东褶皱束（级），构造型式多为成生于燕山运动期的褶皱，断裂构造一般伴于背斜核部。新构造运动期间，本区表现为大面积间歇性抬升，差异运动弱。本区属弱震地质环境，地震活动水平低；1990年版中国地震烈度区划图（1：400万）将本区划定为度地震区；2001年版中国地震动峰值加速度区划图（1：400万）划定的工程区地质动峰值加速度为0.05米/ 秒2。因此，工程区区域构造稳定性良好，地震基本烈度为度（地震动峰值加速度为0.05米/秒2）。 水库所在河流油草河建库河段流向大致为南东北西向，即与构造线近垂直，河谷为横谷或斜向谷，两岸斜坡多为逆向坡或切向坡，地形坡度在3045之间。侏罗系上沙溪庙组基岩多直接出露于岸坡，且倾角平缓。经勘察，库内万胜坝白水沟口、锣鼓坝七星沟与油草河交汇处零星存在危岩体，但方量有限。从总体上讲，水库库岸稳定性较好。水库库周地形封闭良好，分水岭高程一般在1530米以上。库盆岩体在2550米以下多为弱透水岩体。水库两岸10千米以内无深切邻谷存在。因此，水库不存在库水向邻谷渗漏问题，事实上，已在同一地层中建成的黄水镇水库也不存在渗漏问题。库周植被良好，故水库淤积不突出。库内无重要文物及矿产资源。毛细水升高是主要浸没形式，其饱和高度约0.5米，极限高度约3.0米，在饱和高度之上，毛细水升高对植物生长无实质性影响。水库不具备产生常见水库诱发地震的必要地质条件。 从坝址的地形地质条件来比较重力拱坝与面板堆石坝，二方案均有其地质缺陷：对重力拱坝，主要地质缺陷为：两坝肩存在有贯通性泥化夹层（NJ1）与零星的小范围软弱夹层，需进行工程处理；坝肩上部岩体泥质含量有所增加，岩体结构变为薄中层状结构，岩体抗滑与抗变形性能较坝肩中、下部岩体低；帷幕灌浆深度较大。对面板堆石坝，其主要地质缺陷仅仅为帷幕灌浆深度较大。对二坝型方案来说，上述地质缺陷不足以导致方案的不成立。因此，重力拱坝和面板堆石坝均为适宜坝型。相对来说，选择面板堆石坝所要面临的由地质条件而引起的不确定因素要少。 渠系展布于方斗山背斜两翼，除坡口支渠前段存在有较大方量的滑坡外，其它干渠、支渠仅见零星小方量崩塌与土层塌滑体，工程地质条件较好。各渠系隧洞进、出口地形坡度在2035之间，基岩多裸露，挂洞条件较好；洞身围岩以砂岩、灰岩（围岩类别类）为主夹砂质泥岩、页岩（属类围岩）。无不良气体存在，施工受地下水影响较小，应对类围岩段与类围岩中局部节理密集发育段进行衬砌。各级电站站址第四系覆盖层小，基岩强风化带厚度薄，无严重不良地质现象存在。置电站基础于弱风化基岩上，场地稳定性良好。应对二级电站北部高边坡进行喷锚。 灌区土壤以粘土与粉质粘土为主，土壤类型有黄壤土、紫色土、水稻土、冲积土四类，PH值在6.07.2之间，基本属微酸性，以水库微碱重碳酸钙、重碳酸钠型水长期灌溉灌区农作物对灌区土壤酸碱度将起到中和作用，有利于农作物生长。 天然建筑材料的石料（条石料、块石料、碎石料）储量、质量可以满足要求，运距短，开采条件尚好。坝址范围内无天然砼骨料；以大菜云石料场长石石英砂岩人工制取砼骨料，粗骨料中针、片状物质含量较高，细骨料中石粉含量大于20%，不过。根据同类工程经验类比，只要在一定搅拌时间内适当提高水泥用量，配制较低标号（C15以下）砼并无难度；当需要更高标号砼时，则宜开采鱼池骨料场灰岩人工制备砼骨料。砂岩砼骨料属非活性性骨料。1.4 工程任务和规模1.4.1 工程任务根据万胜坝水利工程在全县农业灌溉中所占重要地位和上级主管部门可研阶段审查意见，确定万胜坝水利工程建设的任务为以灌溉为主，兼有乡镇供水和发电等综合效益。本工程具体任务是：通过新建油草河上游万胜坝蓄水工程，形成对该河段水资源的控制和调节；通过新建渠系工程、各渠道梯级电站，实现对该河段水资源的综合利用，从而充分、合理的开发和利用油草河上游区丰富的水资源，促进石柱县农业经济的发展。一、农业灌溉按石柱土家族自治县水资源开发利用现状分析报告要求石柱县在2010年农业灌溉有效灌面积将达到27.46万亩，占全县总耕地面积的62%。本灌区耕地面积15.6万亩，灌溉面积仅2.31万亩，本工程兴建后，本灌区保灌面积达12.62万亩，使本灌区灌溉率由原来的15%提高到81%，使全县的农业灌溉有效面积由现状的27.5%提高到50.8%，农田的抗旱能力大大增强，中低产耕地得到改造，耕地复种指数得以提高，单位面积产量得以增加。二、水力发电兴建万胜坝水利工程，利用水库与灌区间的落差，用灌溉及供水流量发电，经济合理。本工程布置渠道梯级电站五座，分别为干渠一级电站，装机2400千瓦；干渠二级电站，装机22000千瓦；干渠三级电站，装机21600千瓦；干渠四级电站，装机24000千瓦；临溪支渠电站，装机2500千瓦；总装机1.7万千瓦。三、供水本工程渠系除了输送灌溉用水外，也兼有向沿途农村居民和缺水乡镇（场）供水的功能。解决人口6.3万人（其中场镇人口1.575人），大牲畜4.5万口，资产1.752亿元的乡镇企业用水。1.4.2灌区规划 灌区划分和渠系布置万胜坝水利工程灌区高程变化较大（2001300米），气候、土地结构、土壤类别、农作物播种和生长期以及种植比例均有较大差异，根据石柱县水中长期规划，按灌区的地理位置将全灌区分为三个片区：灌区位于西沱沿江流域区，灌面耕地平均高程约300米，灌区为官渡河流域区，耕地灌面平均高程约700米，灌区为龙河流域，灌面耕地平均高程约1000米。灌区渠系根据水库及各灌区的地理位置和地形条件进行布置。本灌区形状基本接近方形，干渠在万胜坝水库左岸取水后，大致沿官渡河流域（灌区）与龙河流域（灌区）的分水岭由西向东，途经黄水、东木坪、石家、悦来等乡镇到达鱼池乡，然后向北在鱼池乡杉树村处向西穿过方斗山，到干渠三级跌水（即万胜坝四级电站）末端为止，全长38.388千米，总灌面12.616万亩。干渠上有四条支渠，左、右各两条，其中灌区有三条，分别是石家支渠长20.887千米，灌溉石家乡，灌面1.685万亩；东木枰支渠，长15.109千米，灌溉东木枰乡，灌面1.386万亩；临溪支渠，长33.838米，灌溉王家、黎家、临溪、河嘴等四个乡、灌面2.564万亩。灌区为悦来支渠，长15.212千米，灌溉鱼池乡、悦来乡、龙沙乡，灌面1.721万亩。干渠末设左、中、右三条支渠，均属I灌区，其中主要的一条支渠是中间的黎场支渠，系干渠跌水至蛟鱼水库，再由蛟鱼水库取水，渠长21.542千米，灌溉王场、力场、沿溪、复兴等四个乡灌面3.03万亩；右支渠（西沱支渠）长13.210千米，是在黎场支渠上，黎支4+326分水口处取水，引水至西沱镇，以解决中心乡等0.54万亩耕地和西沱镇的供水；左支渠（坡口支渠）长12.231千米，灌溉坡口乡和万朝乡，灌面0.85万亩。渠道全长170.5千米，其中干渠长38.5千米，支渠总长132.0千米。 灌区作物组成及种植制度规划灌区内，农业历年以种植水稻、小麦、玉米、红苕等粮食作物为主，其次为油菜、洋芋、碗胡豆、烤烟、蚕桑、黄莲、水果、蔬菜等经济作物。根据灌区不同的自然地理特点、社会条件和种植习惯，特别是灌区高程变化较大（2001300米），立体气候差异大，农作物播种时间和种植比例有较大的差异，为使农作物的种植结构、灌溉制度能如实反映灌区的客观实际，特将万胜坝水库灌区分为、三个灌溉片区进行设计，在可研报告的基础上经复核确定：区主要包括中兴、王场、黎场、沿溪、坡口、万朝、复兴7个乡镇，灌面4.95亩；区主要包括石家、东木、黎家、王家、临溪、河嘴6个乡镇，灌面4.52万亩；区主要包括鱼池、悦来、龙沙3个乡镇，灌面3.14万亩。灌区作物种植规划主要是由于有水源的保证，部分土可以改为田，增加中稻的种植面积；在、区地增加再生稻的种植面积（区由于气候原因不宜种植再生稻）；增加干田中种植小麦、油菜、秋洋芋、蔬菜等作物；适当减少土中小麦、玉米、红苕的种植比例，增加春洋芋、果树（含药材、烤烟、蚕桑等）、蔬菜的种植比例。根据灌区内目前的农作物种植情况，以经济效益为中心，进行农业结构调整，调整了各项主要农作物的种植比，规划2010年区的复种指数将达到218.25%，田土比为59.76:40.24，粮经比为74.81:25.19；区的复种指数将达到178.43%，田土比为66.58:33.42，粮经比为77.37:22.63；区的复种指数将达到176.06%，田土比为57.30:42.7，粮经比为76.85:23.15。 灌溉制度设计根据灌溉与排水工程设计规范（GB 5028899）的有关规定，广泛收集了灌区内农业区划资料及19652000年的降水、蒸发、日照、气温、水气压、风速等资料，农业区划、土壤调查资料，重庆市科委19911997年在沙坪坝区陈家桥灌溉试验站进行的半旱式中稻、浅灌中蓄中稻、再生稻的需水量试验资料，四川省（暨重庆市）农田水分盈亏与农业干旱评估研究成果资料。 本灌区需水量最大的是水稻，尤其是中稻，其次是再生稻和旱作物，因此，在开展主要作物灌溉制度设计时，重点是对水稻、小麦、玉米、红苕、蔬菜灌溉制度进行设计。 1、设计方法选定及基本参数采用 水稻采用值法。水稻需水系数值、下限水位、灌水上限、蓄水上限采用采用重庆市陈家桥灌溉试验站的试验成果值。中壤土采用2.5毫米/日计算。 其他旱作物采用彭曼法。含水量下限值、含水量适宜值、含水量上限值、前期含水量等，根据本灌区实际情况，按中壤土取值。 2、主要农作物灌溉制度中稻育秧，广泛采用地膜旱地育秧，此法育秧耗水量极少。秧田需水量取3毫米，旱育秧系数取0.7，地膜育秧可节水50%，秧田生育期约为40天。经计算中稻秧田生育期用水量为28米3/亩。 各水平年的泡田用水均采用一常数，即120米3/亩。中稻栽秧分两批，第一批为冬水田，第二批为部分冬水田及油菜田和麦田。区第一批五月上旬栽秧，五月中旬结束，第二批五月中旬栽秧，五月下旬结束，区第一批五月中旬栽秧，五月下旬结束，第二批五月下旬栽秧，五月底结束，区第一批五月中旬栽秧，五月下旬结束，第二批五月下旬栽秧，五月底结束。 其他旱作物主要采用彭曼法通过高程、日照、气温、气压等资料分别求出、三个灌溉片区各种作物历年各旬的平均参考需水量ET0。采用完全灌溉方式，土壤水分修正系数Kw=1，根据作物系数Kc和平均参考需水量ET0求得作物历年各旬的平均需水量ET。 灌区供需水量平衡和总需水量 1、灌区总需水量万胜坝水库灌区依地理、气候等因素的不同划分为、三个区,根据各个分区各片的设计灌面和综合定额计算灌溉净需水量及灌溉需水过程线,全灌区多年平均农业灌溉净需水量为2635.06万米3，中等干旱年（P=75%）全灌区农业灌溉净需水总量为3237.03万米3。经计算，城镇供水与乡村用水合计净用水量多年平均为336.24万米3。2、灌区水量平衡参与灌区水量平衡的水量由灌区内水利设施供水和万胜坝水库供水两部分组成。根据灌区实地调查，灌区内现有水利工程311处，其中小型水库2座，总库容447万米3，有效库容379.5万米3，控灌面积24840亩。多年平均提供水量646万米3，保证灌溉17849亩。本灌区内水利设施多年平均提供水量为454.80万米3，中等干旱年（P=75%）为395.68万米3。 渠道设计流量确定 1、渠道设计流量确定分析方法 渠道设计流量的确定采用设计灌水率以及灌溉水利用系数进行分析计算确定。由于本阶段渠道设计只到干渠或流量大于0.5米3/秒的支渠，故末级渠道为流量大于0.5米3/秒的支渠或干渠，末级渠道尾端流量大于0.6米3/秒的灌溉水利用系数取0.75，流量为0.30.6米3/秒的灌溉水利用系数取0.80，流量小于0.3米3/秒的灌溉水利用系数取0.85。 2、渠道分级分段设计流量方法考虑原小型水利设施的缓调削峰作用，扣除其保证灌面，由下段至上段，由后面往前面逐级推求各级渠道的配水流量，从而得到各级渠道的设计流量。续灌渠道的加大流量按如下确定：当设计流量小于1米3/秒，加大30%；当设计流量15米3/秒，加大25%，当设计流量520米3/秒，加大20%。续灌渠道的最小流量按不小于设计流量的40%计算。1.4.3 径流调节和水库特征水位选择 死水位选择万胜坝水库死水位主要取决于泥沙淤积高程的要求，最后选择死水位为1443.0米，不仅满足灌区用水对水位的要求，也满足水库泥沙淤积高程的要求，同时尽可能增大兴利库容，其相应死库容为178万米3。 正常蓄水位的选择可研阶段审查同意推荐正常水位1465.0米，在本次初设阶段，共拟定了1463.0、1464.0、1465.0、1466.0和1466.5米五个正常蓄水位方案进行进一步比较选择。通过对以上五个方案的同精度调节计算，及相应的工程量、投资估算、淹没赔偿、经济分析等计算.从用水保证率满足程度来看，方案一、三、四、五在相应灌面用水规模下,均能满足设计保证率的要求，方案二其综合供水保证率由于降低了水库的水位，其综合供水保证率仅为74%，由于城镇供水优先保证，使得灌溉用水保证率仅为72%，未能满足规范要求。方案四综合供水保证率已达到了81%，显然过高，因此，方案一、三、四是较为合适的。进一步对方案一、三、四进行淹没影响分析、投资估算与综合效益分析、经济评价分析结论如下：方案一的灌面减少了1.05万亩，水位下降2米，但淹没影响减小的幅度不大，其工程量与投资估算都下降不大，也不推荐；方案五增加了0.8万亩灌面，水位上升1.5米，但要比方案三多增加投资676万元，其经济指标也不优越。因此，推荐方案三为推荐正常蓄水位，正常蓄水位为1465.0米，相应库容2810万米3,兴利库容2632万米3。 洪水调节计算水库坝型为面板堆石坝，设溢洪道泄洪，溢洪道共设三孔闸门，总溢流净宽度为22.5米，溢流堰顶高程1458.5米，正常高水位1465.0米。调洪计算成果见下表：调洪计算成果表堆石坝有闸P（%）0.10.223.3H（m）1465.041465.001465.001465.00V（万m3）2815281028102810q（m3/s）6986293653091.4.4 渠道梯级电站规划 渠道梯级电站规划万胜坝水利工程利用水库位置高（水库正常水位1465.0米）灌区位置低（200.0米1300.0米）的地形条件，在满足灌溉、供水取水高程的情况下，输水渠道设有多处跌水，其中主要把坝后式电站一座，跌水有四处（干渠三处、临溪支渠一处），在跌水处修建电站四座。渠道电站的装机容量在水头一定的情况下，取决于渠道流量的大小，而以灌溉为主的渠道，由于用水量在年内分配相差很大，因此电站的年利用小时数偏低，本工程控制电站年利用小数为25003000小时。 五座电站设计总装机容量1.7万千瓦，多年平均总发电量4682.9万千瓦小时，总平均年利用小时数2755小时。1.5 工程总布置及主要建筑物1.5.1工程等别和标准 万胜坝水库总库容2815万米3，灌溉面积12.62万亩，按照国颁水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000规范规定，根据水库规模，该工程属三等工程。其主要建筑物挡水坝级别为3级；灌溉放水设施、渠系建筑物为4级；临时工程为5级。本工程各梯级电站装机容量在8008000千瓦之间，均小于10000千瓦，属小型电站，工程等别为V等，主要建筑物厂房等级为5级；本工程本阶段推荐坝型为钢筋砼面板堆石坝,按防洪标准GB5020194规定，挡水建筑物正常运用洪水重现期为50年（P=2%）；非常运用洪水重现期为1000年（P=0.1%）。比较坝型重力拱坝正常运用洪水重现期为50年（P=2%）；非常运用洪水重现期为500年（P=.%）。根据溢洪道设计规范SL水重现期为30年（P=3.33%）。2532000，溢洪道消能防冲设计洪水重现期为30年。干渠设计流量为6.3米3/秒,按照灌溉与排水工程设计规范GB5028899，设计洪水重现期为20年。电站设计洪水重现期为20年，校核洪水重现期为50年。临时建筑物设计洪水重现期为10年。1.5.2坝型、坝轴线选择 一、坝型选择根据可研审查意见，本阶段挡水主坝坝型重点对砼重力拱坝、钢筋砼面板堆石坝、沥青砼心墙堆石坝进行了同精度的技术经济比较。现就三种坝型比较如下： 钢筋砼面板堆石坝坝顶高程1466.60米，坝顶上游侧设1.2米高防浪墙，防浪墙顶高程1467.80米。坝轴线长161.33米。上、下游坝坡均为1：1.4，下游坝坡在1446.50高程处设3米宽的马道一条。大坝最低建基面高程1425.0米，最大坝高41.6米，坝顶宽5.6米，最大坝底宽125.35米（含趾板），坝上游迎水面设钢筋砼面板和趾板，面板为C25钢筋混凝土，厚0.4米，每隔12米分一条垂直缝。趾板宽4.5米，厚度与面板相同，垫层与过渡层水平厚度均为3米。坝下游护坡为干砌块石，厚1米。 重力拱坝坝体以C15砼浇筑，坝上游面直立，坝顶宽5米，外半径（坝轴线）151.00米，坝顶圆心角93.42，轴线长246.2米，弦长220米，坝底圆心角23.86；坝顶高程1469.30米，最大坝高46.30米，最低建基面高程1423.0米，坝底最大拱厚18.0米，拱坝宽高比为4.75,厚高比为0.39，属厚重力拱坝。 沥青砼心墙堆石坝沥青砼心墙堆石坝坝顶高程1466.60米，坝顶上游侧设1.2米高防浪墙，防浪墙顶高程1467.80米。坝轴线长161.33米。上游坝坡1：1.5，下游坝坡均为1：1.5，下游坝坡在1446.50高程处设3米宽的马道一条。大坝最低建基面高程1425.0米，最大坝高41.6米，坝顶宽8米，最大坝底宽131.51米。沥青心墙均厚0.6米，心墙上下游过渡层厚度均为2.0米，上游迎水面采用0.15米预制砼块护坡，心墙下设帷幕灌浆一排。从坝址的地形和已基本查明的工程地质条件来看，两种基本坝型技术都是可行的。但相对而言，堆石坝有良好的抗滑稳定性，且有地基处理工程量小、施工简便、工期短、受干扰小、施工条件好等优点。但泄洪工程量大，坝体施工临时挡水渡汛方案有一定的风险。而砼重力拱坝方案因基础系隐蔽工程，有可能在施工过程中遇到本阶段尚未探明的地质情况。两坝肩尤其是左坝肩中上部岩体的抗滑稳定性较差：两坝肩存在贯通性的泥化夹层与小范围的软弱夹层；两坝肩中上部岩体泥质含量的增加及岩体结构的变化使两坝肩中上部岩体物理力学性能下降。为了保证建筑物安全，需采用工程措施改善其抗滑稳定性：对泥化夹层与软弱夹层用混凝土塞予以封闭，并进行固结灌浆处理，提高其抗剪强度与岩体完整程度；从拱座稳定分析来看，安全度不是很大。总之堆石坝所面临的由地质条件而引起的不确定因素要比拱坝少。另外从投资上讲拱坝的投资比钢筋砼面板堆石坝和沥青心墙堆石坝的投资都高。设计中选择的堆石坝为钢筋砼面板堆石坝和沥青心墙堆石坝，这两种坝型对地形、地质条件的要求无明显的差别，对施工条件、气候条件，主体建筑材料的要求基本相同，工程特点基本一致，且都具有充分利用当地材料的优点；故着重从施工难度和投资方面进行比较。面板堆石坝主要为堆石碾压和砼工程，堆石体可作整体碾压，施工工艺简单，较易控制；心墙堆石坝主要为堆石碾压和沥青心墙填筑工程，堆石体要作上、下游部分碾压，沥青心墙施工工艺较复杂难以控制。两种坝型面板堆石坝投资较心墙堆石坝投资少210.34万元。故将面板堆石坝作为本次设计的推荐坝型。 二、挡水坝轴线选择坝址河谷剖面型态为左岸略缓的不对称“U”型，在1465米高程河谷宽高比为4.2。可研阶段选定上坝轴线为推荐坝轴线，可研审查同意推荐的坝轴线。本阶段设计按初设要求踏勘现场，由于地形和地质原因，上下游均没有合适的地形，故本次设计确定上坝轴线为推荐坝轴线。1.5.3 工程总体布置 挡水枢纽工程总体布置根据地形、地质、水文、施工等条件，坝址正常水位1465.00米，其坝型为钢筋砼面板堆石坝。枢纽工程中布置有挡水坝、溢洪道、放水塔等建筑物。挡水坝为钢筋砼面板堆石坝，坝轴线长161.33米；最大坝高41.6米，坝顶宽5.6米，最大坝底宽125.35米（含趾板）。溢洪道布置在右坝肩，为开敞式溢洪道，全长140.30米（不含引水渠），驼峰堰溢流，弧型闸门控制。闸孔总净宽22.50米；放水塔布置在挡水坝左岸，塔井壁上设6个取水孔，可取用不同水层水，孔口净空尺寸为DN1400毫米，采用蝴蝶阀控制孔口；库水经放水塔出来后接坝后式电站（一级电站）的压力钢管向电站供水，再由电站尾水排至主干渠的取水口向干渠供水。 渠系工程布置本工程设计灌溉面积12.62万亩，灌区分为三个片区，渠道高差约1200米。渠道分为一条干渠和七条支渠，总长170.53千米，其中干渠长38.50千米，石家支渠长20.89千米，东木坪支渠长15.11千米，悦来支渠长15.21千米，临溪支渠长33.84千米，坡口支渠长12.23千米，黎场支渠长21.54千米，西沱支渠长13.21千米，渠道走向以东西向和南北向为主。根据灌区的地形、地质条件和灌区的供水要求，干渠和各支渠上布置有渡槽8座、隧洞16座、倒虹管13座、跌水9座等建筑物共计46个，渠道上各分水点设有节制闸和分水闸。渠系中明渠、渡槽坡降均为1/1000，隧洞坡降为1/500/1000。 电站工程总体布置为充分利用渠道落差的水能，在渠系跌水中布置渠道梯级电站五座，其中干渠上四座，临溪支渠上一座。一级电站（坝后式电站），装机容量为2400千瓦，压力钢管长25米，管径1.2米，设计水头29.06米。二级电站，装机容量为22000千瓦，压力钢管长1070.50米，管径1.2米，净水头125.40米，前池布置在干渠桩号11+662.00米处,主厂房布置在干渠桩号12+828.00米处。三级电站，装机容量为21600千瓦，压力钢管长486.50米，管径1.2米，净水头112.50米，前池布置在干渠桩号13+549.00米处,主厂房布置在干渠桩号14+049.00米处。四级电站，装机24000千瓦，压力钢管长1527.6米，管径1.0米，净水头516.8米，前池布置在干渠桩号37+032.00米处，主厂房布置在干渠末端。电站尾水分别接鲛鱼水库和坡口支渠进口。临溪电站，装机2500千瓦，压力钢管长1094米，管径