大峡水电站竣工安全鉴定报告.docx
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大峡水电站竣工安全鉴定报告
湖北大峡水电站
工程竣工安全鉴定报告
国家电力监管委员会大坝安全监察中心
二〇〇九年三月杭州
核定：
谢霄易
审查：
王理华
校核：
王理华
汇稿：
胡士兵
附图
附图一大峡水电站枢纽工程总布置图
附图二大坝平面布置图
附图三大坝典型剖面图
附图四厂房平面布置图
附图五厂房剖面图
附图六导流洞、发电洞轴线剖面图
1工程简况
1.1工程简介
大峡水电站位于湖北省竹溪县境内，距竹溪县城83km，为泗河上游一级支流泉河梯级水电开发的第三级电站。
工程以发电为主，兼顾农业灌概、养殖等综合利用效益。
坝址以上流域面积482.70km2，占泉河流域面积的53.96%，坝址处多年平均流量为11.2m3/s，多年平均年径流总量为3.53亿m3，水库总库容2038万m3。
水库正常蓄水位565.00m，死水位552.00m，死库容为407万m3，调节库容1333万m3，具有季调节性能。
电站装机2×10MW，保证出力1.9MW，年利用小时3061h，多年平均发电量6123万kW·h。
枢纽工程由碾压混凝土重力坝、溢洪道、引水隧洞、发电厂房、变电站等组成。
碾压混凝土重力坝坝顶高程570.00m，最大坝高88.0m，防浪墙顶高程570.80m。
坝顶宽度6.0m，坝轴线长159.51m。
溢洪道采用坝顶表孔溢流形式，堰顶高程555.00m，溢洪道分两孔，每孔净宽12m，设计最大泄量（校核洪水位时）为2433m3/s。
堰面采用WES型曲线，堰型下接1:
0.7的直线段，反弧半径为18.5m，挑角为25º。
引水隧洞位于右岸，由进水口、引水隧洞、压力钢管及支管组成。
引水隧洞轴线总长394.48m，内径4.0m。
进水口采用岸塔式，位于右坝头上游约60m处，进水口设拦污栅、检修闸门各一道。
引水隧洞立面上由上平段、上弯段、斜井段、下弯段、下平段组成，引水隧洞通过渐变段与进水口连接，隧洞全段钢筋混凝土衬砌。
压力钢管起始桩号0+187.347，至桩号0+401.139分岔，支管进入厂房与水轮机蝶阀相连接。
发电厂房位于坝下游约300m左右的右岸，为地面厂房，内装两台水轮发电机组，总装机20MW。
主厂房尺寸为20.5m×15.0m×14.3m（长×宽×高）。
水轮机安装高程492.00m，发电机层地面高程500.30m。
主变室及开关站位于厂房西侧。
工程主要特性见表1-1。
表1-1大峡水电站工程主要特性表
序号
名称
单位
数量
备注
一
水文
1
流域面积
全流域
km2
894.6
坝址以上
km2
482.7
占全流域53.96%
2
利用的水文系列年限
年
44
1959年~2002年
3
坝址多年平均年径流总量
亿m3
3.53
4
坝址代表性流量
多年平均流量
m3/s
11.2
50年一遇洪峰流量
m3/s
1630
100年一遇洪峰流量
m3/s
2010
500年一遇峰水流量
m3/s
2570
二
水库
1
水库水位
校核洪水位
m
568.73
（p=0.2%）
设计洪水位
m
565.35
（p=2.0%）
正常蓄水位
m
565.00
死水位
m
552.00
2
水库容积
总库容（校核洪水位以下）
万m3
2038
调节库容（正常蓄水位至死蓄水位）
万m3
1333
调洪库容（校核洪水位至正常蓄水位）
万m3
298
死库容
万m3
407
3
库容系数
%
3.8%
4
调节特性
季调节
三
下泄流量
1
校核水位
m3/s
2433
（P=0.2%）
2
设计水位
m3/s
1560
（P=2.0%）
四
下游坝后水位
1
校核水位
m
497.80
（P=0.2%）
2
设计水位
m
493.00
（P=2.0%）
五
特征水头
1
最大/最小水头
m
80/55
2
电能加权平均水头
m
72
3
水轮机额定水头
m
70
六
工程效益指标
1
发电效益
装机容量
MW
20
保证出力
MW
1.9
多年平均发电量
亿度
0.612
单独运行
年利用小时
h
3061
七
主要建筑物及设备
1
拦河坝
坝型
碾压混凝土重力坝
坝顶高程
m
570.00
防浪墙顶高程
m
570.80
最大坝高
m
88.0
坝顶轴线长
m
159.51
地基特征
碳酸盐硅质板岩
地震基本烈度/设防烈度
度
Ⅵ
2
泄水建筑物
型式
表孔泄流
闸门型式
表孔弧形闸门
堰顶高程
m
555.00
溢流堰前沿宽度
m
2×12.0
最大泄量
m3/s
2433
P=0.2%
泄槽最大单宽流量
m3/s
101.40
3
引水系统
进水口底板高程
m
538.00
设计引用流量
m3/s
32.00
总长度
m
331.79
主洞内径
m
4.0
隧洞出口中心高程
m
492.00
4
厂房
型式
地面
地基特征
碳酸岩硅质板岩
主厂房尺寸（长×宽×高）
m
20.5×15.0×13.6
机组安装高程
m
492.00
5
导流建筑物
型式
城门洞型
进口高程
m
495.00
孔口尺寸（宽×高）
m
5×5.4
矩形
洞身尺寸（宽×高）
m
5×5.4
城门洞型
总长度
m
553
1.2工程设计和施工简介
2002年湖北省水利水电勘测设计院完成了泉河流域规划阶段工作，提出了《泉河流域水电梯级开发规划报告》，确定泉河干流分5级进行开发，并通过了湖北省水利厅组织的评审。
2004年2月湖北省孝感市水利水电勘测设计院完成了《湖北省竹溪县大峡水利水电枢纽工程可行性研究报告》，3月25日通过了工程评估，9月30日湖北省发展和改革委员会以鄂发改能源[2004]931号文对大峡水电站可行性研究进行了批复。
施工过程中，由于工程地质原因，设计院提出变更坝型，经专家评审，湖北省发展和改革委员会以鄂发改能源[2005]501号文确认核准坝型由碾压混凝土双曲拱坝改为碾压混凝土重力坝。
工程于2004年9月30日开工，2005年4月截流成功；2005年5月大坝基础混凝土开始浇筑，同年7月达到度汛高程494.00m；2006年3月大坝开始全断面碾压，同年12月碾压至溢洪道设计高程555.00m；2006年8月溢洪道混凝土开始浇筑，同年12月浇筑完成；2004年10月引水系统开挖，2005年7月引水隧洞完工；2005年5月厂房基础开挖，9月开挖完成开始浇筑混凝土，2006年6月厂房土建已基本结束。
2007年3月两台机组投产发电。
1.3工程运行简介
大峡水电站2007年2月28日下闸蓄水，运行至今最大入库流量168m3/s，最高库水位565.00m，最低库水位544.49m。
溢洪道仅在2007年泄洪3次，最大泄量300m3/s。
经现场检查，溢洪道未出现任何异常情况，混凝土表面无开裂及沉陷情况。
坝体沉降、水平位移不大，在安全范围之内。
现场检查表明，坝顶公路无裂缝；溢洪道溢流堰、闸墩结构完整，泄槽边墙、底板完好；进水口建筑物结构完好；厂房内各结构物未见裂缝。
各类闸门及启闭机运行基本正常。
2工程竣工安全鉴定工作简况
2.1工作范围
竣工安全鉴定范围为整个枢纽工程，包括：
碾压混凝土重力坝、溢流表孔、引水系统、发电厂房（不包括机电工程）、闸门及启闭机、安全监测设施以及与工程安全有关的近坝库岸边坡和下游消能防护工程等。
2.2工作内容
工程竣工安全鉴定的内容包括：
根据国家现行规范、有关部门批准的设计报告和合同规定的质量标准，对设计、施工中与工程安全有关的工程质量进行检查；对突破规程规范的设计、施工标准以及涉及工程安全的工程质量问题进行分析，评价其对工程安全的影响程度，提出工程安全鉴定意见；对存在的质量和安全问题，提出建议和改善措施。
鉴定内容包括以下几个方面：
（1）工程防洪；
（2）工程地质；
（3）碾压混凝土重力坝；
（4）溢流表孔；
（5）引水系统；
（6）发电厂房；
（7）工程施工质量；
（8）金属结构；
（9）安全监测。
2.3工作组织
依据《水电建设工程安全鉴定规定》和《水电站基本建设工程验收规程》等有关文件规定，受湖北新正水电开发有限公司委托，国家电力监管委员会大坝安全监察中心（以下简称“大坝中心”）组织湖北大峡水电站工程的竣工安全鉴定工作。
鉴定工作从2009年1月开始，2009年3月结束。
根据大峡水电站工程的实际情况，2009年1月大坝中心提出了工程参建各方需要提交的自检报告及报告的编写内容。
2009年3月11~20日，大坝中心组织专家在湖北省竹溪县召开了大峡水电站工程竣工安全鉴定会议。
专家组对大坝、溢洪道、发电厂房等主要建筑物及其附属设施进行了现场检查，听取了各参建单位的自检报告介绍，并就影响工程安全运行的有关问题进行了讨论，在此基础上形成了《湖北大峡水电站工程竣工安全鉴定报告》（初稿），经与建设各方充分交换意见后最终定稿。
3工程安全评价
3.1工程防洪及水库运行
3.1.1工程等级及防洪标准
大峡水电站位于泉河流域中游，为泉河梯级开发的第三级，以发电为主，电站总装机容量20MW，年发电量0.612亿kW·h。
挡水建筑物为碾压混凝土重力坝，最大坝高88.0m，水库正常蓄水位565.00m，校核洪水位568.73m，总库容2038万m3。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003），本电站属三等中型工程，拦河坝、泄洪建筑物和进水口按3级建筑物设计，厂房按4级建筑物设计是合适的。
根据上述等级划分，大坝、泄洪建筑物和引水系统进水口的洪水标准采用50年重现期洪水设计、500年重现期洪水校核；发电厂房、引水隧洞及压力钢管等的洪水标准采用30年重现期洪水设计、100年重现期洪水校核，符合现行规范规定。
3.1.2设计洪水
（1）暴雨洪水特性
电站以上流域，暴雨以气旋雨和锋面雨为主，有时也直接或间接受台风雨的影响。
暴雨最早出现于每年4月，但大多数暴雨集中发生在7~9月份。
暴雨中心常出现在该流域西南部上游的杨家扒附近。
根据杨家扒雨量站统计，实测最大24h暴雨205.6mm（1982年7月15日）。
流域内暴雨集中，一般持续时间为1d~3d。
坝址以上流域内的洪水主要由气旋和锋面系统的暴雨形成，所以洪水与暴雨在时空分布上基本相近。
由于大峡电站坝址以上流域内的河道两岸山高坡陡，致使汇流时间短，洪水陡涨陡落，持续时间短，因此常形成较大洪水。
洪水过程以单峰为主，流域内洪水大多发生在7~9月的主汛期内，占87%。
（2）由暴雨推求设计洪水
由于缺乏可靠的短历时暴雨实测资料，坝址所在流域点暴雨参数是根据《湖北省暴雨径流查算图》得到的，并由此求得不同频率的设计点暴雨量。
设计面暴雨及暴雨雨型是根据《湖北省可能最大暴雨图集》求得的。
瞬间单位线参数采用地区综合公式。
通过汇流计算，得到大峡电站坝址不同频率的设计洪水，计算结果见表3.1-1。
表3.1-1由暴雨推求的大峡坝址设计洪水成果表
频率（%）
0.1
0.2
1
2
3.3
Qm（m3/s）
2930
2570
2010
1630
1390
（3）由流量途径推求设计洪水
泉河流域内无水文站，也缺乏历史洪水资料。
在设计阶段，根据邻近泗河流域新洲水文站1959年~2002年的实测洪水资料及历史洪水调查成果，分析计算该水文站的设计洪水，然后按面积和雨量修正后转换成大峡电站坝址设计洪水，计算结果见表3.1-2。
表3.1-2由流量途径推求的坝址设计洪水成果表
频率（%）
0.1
0.2
1
2
Qm（m3/s）
2552
2330
1810
1580
（4）合理性分析及成果采用
根据历史洪水地区综合计算、实测年最大流量频率设计洪水地区综合计算以及暴雨途径设计洪水地区综合计算，大峡电站坝址1%洪峰流量在1740m3/s~1900m3/s之间，这与上述途径的设计洪水值相比，误差不大，说明设计洪水成果是合理的，为安全计，采用由暴雨推求的设计洪水成果作为本工程防洪设计的依据。
3.1.3洪水调节
（1）泄洪设施及泄流能力
泄洪设施为2个表孔溢洪道，每孔净宽12.0m，坝顶高程为555.0m，其泄洪能力曲线见表3.1-3。
表3.1-3溢洪道泄流能力曲线表
水位（m）
561
563
565
567
568.73
流量（m3/s）
669
1074
1555
2099
2433
（2）调洪原则及调洪成果
水库以正常水位565.0m起调，当来水量较小时启用并控制闸门开度，使泄量等于来水量，水库水位维持正常蓄水位不变；当来水增大并大于闸孔全开的泄量时，闸门全开敞泄，库水位上升，直至达到最高洪水位。
调洪成果见表3.1-4。
表3.1-4大峡电站调洪成果表
频率P（%）
洪峰流量（m3/s）
最高库水位（m）
最大泄量（m3/s）
相应下游坝后水位（m）
0.2
2570
568.73
2433
497.80
2
1630
565.35
1560
493.00
3.1.4水库运行
（1）初期运行
本电站于2007年2月下闸蓄水，2007年3月两台机组投产发电。
工程自蓄水至今，已经历两个汛期考验。
由于溢洪道弧门2007年底才安装完毕，因此该年3次泄洪均为敞开自流，最大泄流量约300m3/s，汛期最高库水位556.5m。
2008年因来水较少，水库未泄洪，该年水库最高水位蓄至565.0m。
经过2007年6月以来的多次泄洪考验，溢洪道未出现异常情况，混凝土表面无开裂及沉陷情况。
溢洪道弧门2008年汛期实验性操作一次，其工作水头接近设计水头，启闭机工作平稳，闸门无异常振动现象。
（2）正常运行期水库调度
在正常运行期，电站在正常蓄水位565.0m与死水位552.0m之间发电运行，应尽可能在高水位运行，合理调度，增加发电效益。
当库水位低于发电最低水位552.0m时，电站应停止运行。
汛期，当库水位达到正常蓄水位，而水位继续上涨，此时应尽可能让两台机同时发电，并局部开启溢洪道弧门泄洪，使库水位控制在565.0m。
若入库洪水流量继续增大，则应增大弧门开度，使下泄流量等于洪水来量，直至两孔弧门全开。
实施上述运行调度必须预报入库洪水，为此，本电站于2008年7月建立了水情自动测报系统，但目前该系统仍处于调试阶段，尚未经过5年一遇洪水考验。
3.1.5工程防洪安全评价意见及建议
（1）电站装机20MW，年发电量0.612亿KWh；挡水建筑物为碾压混凝土重力坝，最大坝高为88m，总库容量2038万m3。
根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》，本工程属Ⅲ等中型工程，拦河坝、泄洪建筑物及引水系统进水口按3级建筑设计，洪水标准采用50年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核；发电厂房、引水隧洞及压力钢管等按4级建筑物设计，洪水标准采用30年一遇洪水设计、100年一遇洪水校核是合适的。
（2）设计洪水由暴雨途径推求，经由流量途径推求的设计洪水成果检验和地区合理性分析，说明本工程坝址设计洪水成果合理、可信。
（3）本工程泄洪设施为2孔溢洪道，每孔净宽12m，根据计算，其泄流能力满足工程防洪要求。
（4）水库自蓄水以来，已经两个汛期考验，溢洪道运行正常，弧形闸门经过试运行，未发现异常现象。
（5）建议制定水库调度运行操作细则，避免水库长期处于低水位运行，损失水头，从而导致发电量减少；完善水情自动测报系统，配备专职的水情人员，做好水库洪水调度工作；制定溢洪道弧门启闭操作规程，避免弧门工作在共振区和泄槽出现异常流态。
3.2工程地质
3.2.1区域地质及地震
库坝区在大地构造上位于秦岭加里东褶皱带（Ⅰ级构造单元）中的北大巴山褶皱束内，出露地层从震旦系至志留系均有分布。
区内无大的区域断裂通过，地质构造相对简单。
历史上无强震记录，属地震地质相对稳定的地区。
库区西北部的田家坝~安康断裂与狮子坝~黄龙寨断裂交汇带处，于1633年曾发生5级地震，震中距坝址约70km。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，故大坝按Ⅵ度不予设防是合适的。
3.2.2水库工程地质条件
（1）水库渗漏问题
大峡水库属于低山峡谷型水库，两岸山体雄厚，无低于正常蓄水位（565.0m）的临谷存在。
库区地层主要是震旦系上统灯影组和陡山组白云岩、硅质白云岩、灰质白云岩和凝灰岩等，断裂不发育，地质构造比较简单。
碳酸盐岩地层岩溶发育强度弱，以溶隙、溶孔为主。
新鲜岩体相对不透水，溶隙水不丰，从地形地貌和水文地质条件分析，水库不存在永久渗漏问题。
（2）库岸稳定问题
水库两岸以基岩边坡为主，平均坡度40°~60°，岩层倾角20°~40°，库岸边坡基本稳定，无大的滑坡和不稳定体，仅局部有小片崩塌和错落。
土质边坡坡度较缓，稳定性差，但其规模小。
水库两岸边坡整体上是稳定的。
（3）水库诱发地震
因水库规模小，库盆内又无区域性断裂构造，水库蓄水不致诱发地震。
蓄水两年来，地质巡视未发现水库渗漏、库岸塌滑和地震活动等异常现象，表明水库的工程地质条件良好。
3.2.3坝址区工程地质条件
坝址区泉河，流向北东20°~30°，呈不对称的“V”型峡谷，谷底宽20~50m，右岸边坡较陡，山体雄厚；左岸下部陡，520m高程以上逐渐变缓，因受到冲沟的切割，左岸山体显得单薄。
坝址下游河道转向南东，进入宽谷地段。
出露的地层是寒武~奥陶系洞河群（∈~O）do中下部，按岩性由老至新分五个岩组：
（1）（∈-O）do1-5灰黑色薄层硅质岩与灰岩互层，层厚57.0~100.0m；
（2）（∈-O）do1-6深灰色中厚层灰岩、硅质条带白云岩、白云岩夹硅质岩，层厚45.0~60.0m；
（3）（∈-O）do1-7灰黑色薄-中厚层灰岩、白云岩互层夹硅质岩，层厚50.0~70.0m；
（4）（∈-O）do2-1灰黑色含碳硅质板岩夹含碳硅质岩，层厚80.0~95.0m；
（5）（∈-O）do2-2灰黑色薄层泥质板岩与含碳硅质板岩互层，夹粉砂岩，厚度50.0~120.0m。
坝区主要岩石进行了物理力学实验。
泥质板岩类岩石湿抗压强度24.8~33.6MPa，基本上属软岩，其他各类岩石抗压强度35.8~113MPa，属中硬岩~坚硬岩。
考虑实验组数较少，岩石具各向异性，采取工程类比法提出的物理力学指标建议值如表3.2-1。
表3.2-1岩石物理力学指标建议值
岩性
比重
密度（g/m3）
吸水率（％）
饱和吸水率（％）
单轴抗强度（MPa）
软化系数
抗剪断强度
弹性模量（GPa）
泊桑比
干
湿
干
湿
F
C（MPa）
含碳钙
质板岩
2.77
2.63
2.64
0.12
0.25
58.2
42.9
0.74
0.76
4
42
0.28
含碳硅
质板岩
2.78
2.63
2.64
0.33
0.46
92.9
69.4
0.75
0.82
10
64.8
0.25
硅质条带白云质灰岩
2.91
2.82
2.83
0.38
0.42
46.1
35.8
0.78
0.73
3.2
45.4
0.3
白云岩
2.85
2.73
2.83
0.07
/
146
86
0.74
/
/
/
0.25
中厚层
灰岩
2.79
2.7
2.73
0.08
/
150
113
0.75
0.78
14.6
130
0.22
坝址位于牛头店~老庄子背斜的北东翼。
岩层呈单斜构造，倾向下游偏右岸。
坝址区断层不发育，仅有4条小断层。
但裂隙相对密集，致使表部岩体风化破碎。
两岸无大的塌滑体，自然边坡整体是稳定的。
坝址区岩溶不发育，地下水类型主要是裂隙水，其次为溶隙水，赋存在河谷两岸的岩体中，含水不丰，右岸地下水位510~546m，左岸地下水位508~532m，低于正常蓄水位。
根据坝址区钻孔压水实验统计结果，坝址区岩体极微和微透水段（q＜5Lu）占总实验段（135段）85.3％，中等和较严重透水段（q=5~100Lu）占14.7％。
表明岩体总体透水性微弱，深部新鲜完整岩体基本上可视为相对不透水层（q＜3Lu）。
但由于岩溶不均一性，致使岩体透水性不均一，局部存在溶隙及严重透水段。
故绕坝渗漏是工程的主要问题之一。
河水和地下水的化学类型为重碳酸钙型水，对混凝土无侵蚀性。
综上所述，坝址河谷狭窄，岩石强度较高，岩溶发育程度比红岩一级电站弱，断层不发育，两岸边坡基本稳定，坝址区具备修建混凝土重力坝的基本条件。
3.2.4重力坝基础工程地质条件
施工开挖后，大坝基础工程地质条件基本查清。
河床坝基岩体为（∈-O）do1-5硅质岩与灰岩互层，岩层走向北西10°~30°，倾北东，倾角13°~24°，无断层破碎带，岩体较完整，风化较弱。
大坝建基面（高程482m）位于微风化带中，岩体强度满足设计要求。
岩层走向与坝轴线近于正交，未发现控制性软弱结构面，坝基抗滑稳定受混凝土与岩石接触面控制。
地质建议的岩石物理力学指标（见表3.2-1）基本上是合适的。
河床坝基开挖到建基面时发现一个规模较大的基岩深槽，系冲刷作用形成的，其上部宽10~15m，下部宽3~4m，深6~8m，自上游0+015延伸到下游0+075处。
沟槽内填充石渣、砂砾和淤泥等，不能做重力坝基础。
为此对沟槽采取了开挖置换处理，挖除松散填充物，用混凝土浇筑到482m高程，基本上消除了沟槽对坝基稳定的不利影响。
左右岸坝基岩体除了（∈-O）do1-5层外，还分布有（∈-O）do1-6和（∈-O）do1-7层，岩性为灰岩、硅质条带白云岩、白云岩夹硅质岩等，岩层产状与河床段基本一致，断层不发育，岩体较完整。
经开挖坝肩基础已深入到微风化带，岩体强度满足设计要求。
左岸岩层倾向坡内，坝肩边坡稳定条件较好。
右岸岩层倾向河床偏下游，岩层倾角较缓（13°~24°），坡体中无控制性滑面，左右岸坝肩边坡开挖坡比1：
0.3，基础边坡整体是稳定的。
坝基岩体存在岩溶裂隙和溶孔，为控制坝基（肩）渗流，采取了帷幕灌浆处理措施。
河床坝基帷幕灌浆在上游廊道布置三排孔，孔深41m，帷幕深入相对隔水层（q＜3Lu）以下4m。
左、右岸坝肩基础下的帷幕布置单排孔，陡坡段往往是帷幕的薄弱部位。
左右坝肩坝顶延伸段帷幕尚未施工。
水库蓄水两年来，巡视检查发现大坝497.00m高程廊道进口
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