二级水电站可行性研究报告.docx
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二级水电站可行性研究报告
第一章概述
1.1工程说明
1.1.1工程概况
X二级水电站位于X省XX木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流X大河弯上，是雅砻江干流上的重要梯级电站。
其上游紧接X一级水电
站（在建），下游依次为官地（已开展前期准备工程）、二滩（已建成）和桐子林水电站（已开展前期准备工程）。
X二级水电站利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天然落差，通过长约16.67km的引水隧洞，截弯取直，获得水头约310m。
电站总装机容量4800MW，单机容量600MW。
工程枢纽主要由首部拦河闸、引水系统、尾部地下厂房三大部分组成，为一低闸、长隧洞、大容量引水式电站。
首部拦河闸坝位于雅砻江X大河弯西端的猫猫滩，电站进水口位于闸址上游2.9km处的景峰大桥，地下发电厂房位于雅砻江X大河弯东端的大水沟，
四条引水隧洞穿过X山连接闸坝与厂区枢纽。
X二级水电站引水系统采用4洞8机布臵形式，从进水口至上游调压室的平均洞线长度约16.67km，中心距60m，洞主轴线方位角为N58°W。
引水隧洞立面为缓坡布臵，底坡3.65%。
，由进口底板高程1618.00m降至高程1564.70m与上游调压室相接。
引水隧洞洞群沿线上覆岩体一般埋深1500〜2000m,最大埋深约为2525m,具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。
在4#引水隧洞和辅助洞B线之间平行布臵一条施工排水洞，施工排水洞与辅助洞的洞轴线间距为35m,与4#引水隧洞的洞轴线间距为45m。
施工排水洞全长约17.10km,洞线平行X二级水电站引水隧洞布臵，主洞段方位角为N580W，排水洞西端延伸接西引2#施工支洞，洞轴线由进口段的N82cE经过转角40°、半径400m的转弯形成与引水隧洞、辅助洞平行的N58dW洞轴线。
施工排水洞东端在桩号SK15+834.255处，洞轴线往南折向N23.35W方位角，通过竖井降至低高程，隧洞出口位于进厂交通洞下游的公路下。
排水洞坡度除东西端进出口连接段外基本同引水隧洞底坡0.365%。
四条引水隧洞西端采用钻爆法施工，钻爆法施工洞段为马蹄形断面,
开挖洞径13.0m,混凝土衬砌段衬后洞径11.8m,衬砌厚度40〜60cm。
本标引水隧洞布臵示意图见图1-1。
1.1.2水文气象条件
1、气象条件
闸区气象多年平均降水量787.6mm，年降水主要集中在5~10月，占全年降水量的74.2%。
历年最大一日降水量87.7mm。
多年平均气温172C,极端最高气温397C，极端最低气温-3.0C;多年平均水温12.2C，历年最高水温206C，历年最低水温3.4C。
多年平均相对湿度为68%;多年平均蒸发量1825.2mm;多年平均风速1.5m/s，最大风速13.0m/s。
闸区各象要素特征见下表1-1。
表1-1X二级闸区气象要素特征值表
月份
特征值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
年
降水量
（mm）
多年平均
1.9
1.5
13.7
16.4
62.7
200.9
179.7
160.6
105.7
32.7
10.4
1.6
787.6
占全年（%）
0.24
0.19
1.74
2.08
7.95
25.5
22.8
20.4
13.4
4.15
1.32
0.20
100
气温
（C）
多年平均
10.4
13.7
17.4
20.4
21.4
21.6
21.4
21.3
19.2
17.2
12.7
9.2
17.2
极端最高
27.0
36.0
38.0
39.6
38.7
38.4
39.7
37.9
39.1
31.5
29.8
26.0
39.7
极端最低
-3.0
-0.3
2.0
6.3
8.7
10.7
10.0
12.8
10.1
5.8
2.5
-1.0
-3.0
-心
多年平均
11.7
15.2
19.5
23.4
24.7
24.6
24.7
24.6
22.1
19.4
14.7
10.3
19.6
极端最高
46.5
54.2
64.0
69.6
74.2
72.0
68.0
69.0
58.3
53.5
49.8
41.5
74.2
极端最低
-9.7
-9.7
-2.8
2.2
7.1
9.2
9.5
12.3
8.8
2.3
-2.3
-6.1
-9.7
相对湿度
（%）
多年平均
56
50
47
50
62
78
84
84
85
80
76
69
68
2、水文条件
（1）径流
本流域径流主要来源于降水，径流年内、年际变化及地区分布与降水时空变化基本一致。
雅江以北地区，降水量较少，多年平均径流深为315.6mm;雅江〜洼里之间处于中段暴雨地区，雨量增多，多年平均径流深为484.8mm;洼里〜小得石区间处于下段暴雨区，雨量更加丰沛，多年平均径流深为981.3mm。
本流域面积大，植被良好，对径流起到一定的调蓄作用，径流年内丰
枯变幅较小、年际变化不大。
据洼里（三滩）站1953年6月~2003年5月径流系列统计，多年平均流量为1220m3/s。
丰水期6〜11月，主要为降雨补给，水量约占全年的82.1%,枯水期12月至次年5月，主要由地下水补给，水量占全年的17.9%。
最大年平均流量为1850m3/s（1965年6月〜1966年5月），为多年平均流量的1.5倍，最小年平均流量为830m3/s（1973年6月〜1974年5月），为多年平均流量的0.7倍。
历年实测最大流量为8020m3/s
（1980年8月18日），实测最小流量为236m3/s（1985年2月11日）。
（2）洪水
据实测资料统计，洼里（三滩）站年最大流量最早发生在6月（1994
年6月21日，洪峰流量为4400m3/s）,最晚发生在9月（1989年9月20日，洪峰流量为4660m3/s）。
历年实测年最大流量的最大值8020m3/s（1980年8月18日），年最大流量的最小值为3050m3/s（1967年7月23日）。
泸宁与洼里（三滩）相应，年最大流量最早发生在1994年6月21日，洪
峰流量为4680m3/s，最晚发生在1989年9月20日，洪峰流量为5160m3/s。
历年实测年最大流量的最大值8680m3/s（1954年8月2日），年最大流量的最小值为3210m3/s（1967年7月23日）。
雅砻江较大洪水多为两次以上连续降雨形成。
洪水过程多呈双峰或多峰型，一般单峰过程6〜10d，双峰过程12〜17d。
由于流域大部分地区雨强不大，加之流域面积大，形状狭长，不利于洪水汇集，故洪水一般具有洪峰相对不高而洪量大、历时长的特点。
对洼里（闸区）洪水进行频率分析计算，各频率设计成果见表1-2
表1-2洼里站年最大流量频率成果表
站名
0.05%
0.1%
0.2%
0.5%
1%
2%
5%
10%
20%
洼里（m3/s）
14400
13600
12800
11700
10900
10000
8850
7920
6920
1.1.3地形地质条件
1、地形地貌
雅砻江是本区的干流水系，区内流向自洼里向北经景峰桥、淇木林后折向东，继又南折，经泸宁、里庄、大水沟、巴折等地而出区外，形成一向北凸出的大河弯，常水位面宽70~100m。
洼里水面高程约1650m,大水沟水面高程约1326m，河床坡降大，水流湍急。
河谷呈“V形。
X山以近南北向展布于河弯范围内，山势雄厚，重峰迭嶂，沟谷深切，
峭壁陡立。
山脊多呈尖棱状、主脊两侧山梁呈梳状排列。
高程在3000m以
上的山峰甚多，高于4000m者有大药山（4443m）、罐罐山（4480m）、干海子（4309m）、幺罗杠子（4393.2m）、大弯子（4282.6m）等，最大相对高差达3150m。
主分水岭稍偏于河弯地块西侧，一级支沟大多与雅砻江近于直交，两岸高耸，切割较深，终年有水，常形成跌水或瀑布，如：
东侧的磨房沟、楠木沟、大水沟、模萨沟、梅子坪沟等，西侧的陆房沟、羊房沟、解放沟、普斯罗沟、牛圈坪沟、棉纱沟、落水洞沟等。
二级支沟多为干谷，各级支沟多见十几米~数十米的瀑布或干悬谷。
沟谷纵剖面的上、下游较陡，中游较平缓，呈阶梯状变化。
区内广布的碳酸盐岩地层，由于经受强烈的构造、区域变质和急剧的上升作用，岩溶不甚发育，岩溶地貌景观不普遍。
碳酸盐岩组成的山体峻峭挺拔，尖峰毕露，碎屑岩组成的山体雄厚平缓，两者地貌景观有明显差别。
2、地层岩性
工程区内出露的地层为前泥盆系~侏罗系的一套浅海~滨海相、海陆交替相地层。
区内三迭系广布，分布面积约占90%以上，其中碳酸盐岩出露面积占70~80%。
由于区内经受强烈的挤压，形成非常紧密近SN向展布的复式褶皱。
3、地质构造
从展布的地质构造形迹看，本区处于近东西向（NWW~SEE）应力场
控制之下，形成一系列近南北向展布的紧密复式褶皱和高倾角的压性或压扭性走向断裂，并伴有NWW向张性或张扭性断层。
东部的褶皱大多向西倾倒；而西部地区扭曲、揉皱现象表现得比较明显。
工程区内的褶皱多表现为近SN向（NNE）延展的紧密褶皱。
从西到东主要褶皱有落水洞背斜、解放沟复型向斜、解放沟复型向斜、养猪场复型向斜、足木背斜、马凼向斜、大水沟复型背斜。
区内结构面主要表现为顺层挤压和北北东向的逆冲断层性质。
逆冲断层规模大，层间错动频率较高，其次为近东西向的横切断层，多表现为逆平移或正平移性质，此类断层中，多见方解石脉、细晶岩脉及石英岩脉充填。
裂隙以高倾角最多，在两组交汇处具张开性质。
在碳酸盐岩地层中与构造线平行节理以及东西向裂隙均较发育，并表现了一定的张开性质。
砂、板岩地层中裂隙较发育，表层岩石风化破碎，多被泥质充填。
从长探洞所揭露的裂隙来看，岩体内裂隙的发育程度受岩层结构、断层及所处的构造部位控制，如层状岩体（T2y4、T2Y6）在断裂破碎带附近及褶皱核部部位，则裂隙较发育；而厚层块状岩体（T2Y5）则裂隙不甚发育。
同时，裂隙随埋深的增加发育程度相对减弱。
4、引水隧洞工程地质条件
引水隧洞工程区内出露的地层为前泥盆系〜侏罗系的一套浅海〜滨海相、海陆交替相地层。
区内三迭系广布，分布面积约占90%以上，其中碳
酸盐岩出露面积占70〜80%。
区内广布的碳酸盐岩地层，由于经受强烈的区域变质和急剧的上升作用，岩溶不甚发育，岩溶地貌景观不很普遍。
沿线地层岩性主要为三迭系中、上统的大理岩、灰岩及砂岩、板岩，从东到西分别经过盐塘组（T2y）、白山组（T2b）、三迭系上统（T3）、杂谷脑组（T2z）、三迭系下统（Ti）等地层。
盐塘组（T2y）主要分布在大水沟一带及老庄子背斜核部，主要由大理岩、泥质灰岩组成。
白山组大理岩（T2b）主要分布于工程区中部，形成X山系的主体山脉，该层岩相稳定，结构致密、质纯，全层厚750m~2270m。
西部杂谷脑组（T2z）分布于工程区西部，碳酸盐岩以岩粒变化多、岩性杂为特征，由白~灰白色纯大理岩偶夹绿片岩透镜体、薄层砂岩、云母片岩等。
本层厚150~700m。
三迭系上统（T3）主要分布在主分水岭一带，岩性为砂岩和板岩。
三迭系下统（Ti）该地层主要位于工程区的西部，岩性复杂，由黑云母绿泥石片岩、变质中细砂岩夹薄层状大理岩、砾状或条带状大理岩等组成。
（1）围岩分类
引水隧洞线以皿、H类围岩为主，分别占54.1%和36.7%,W、V类围岩分别占8.3%和0.9%;其中因岩爆引起围岩类别降级IIb、皿b、Wb、Vb所占的的比例分别为18.3%、6.9%、5.4%和0.9%,说明引水隧洞的总体成洞条件较好。
（2）引水隧洞岩爆预测
由于工程区为高地应力区，引水隧洞埋深大、地应力高、岩石坚硬，且岩体结构完整，因此存在高地应力环境下的岩爆问题，并存在高外水压力问题，岩爆是影响洞室围岩稳定的主要因素之一。
各类岩体中岩爆段占了很大的比重，W、V类围岩主要分布在高地应力区，是强（皿级）及极强（W）岩爆产生的围岩，正常的断层破碎带所占比例较少。
岩爆发生洞段其原围岩类别应为I~I类，但由于岩爆的影响，对围岩的稳定极为不利，分别对围岩进行降级处理，如发生I（中等）、皿（强
烈）、W（极强）岩爆的洞段的围岩类别分别降为皿b、wb、Vb类围岩。
结构完整且强度高的T2y5、T2b岩体中，1、皿类围岩分别为89.1%和73.6%,而结构完整程度相对较差、强度相对较低的「、T2y4、T2y6岩体中，I、皿
类围岩高达95%以上。
工程区处于我国西南高地应力区，长探洞在埋深1843m处实测最大主应力值达42.11MPa,随埋深的增加，地应力值将有所增加。
经回归分析，隧洞洞线高程的最大主应力值可达63MPa,属高地应力区，预测X引水隧洞在开挖过程中将产生岩爆，其强烈程度以轻微~中等为主，局部洞段将发生强烈~极强岩爆。
因此，施工过程中，支护措施方面应充分考虑岩爆的影响。
（3）引水隧洞涌水预测
工程区内碳酸盐岩地层分布广泛，勘探成果表明，工程区内岩溶发育总体微弱，不存在层状的岩溶系统，引水隧洞高程附近的岩溶形态以溶蚀裂隙为主，溶洞很少，且规模不大。
但岩溶裂隙水丰富，且水压力大，根据长探洞封堵后的水压力观测，其最大水压力达10.22MPa。
在5km长探
洞施工过程中，曾发生多次大的涌水，且各涌水点具有高水头、大流量的特点，5km长探洞内单点瞬时集中涌水量达4.91mF/s,稳定流量2〜3m3/s,根据预测，在不采取预注浆处理的情况下，雨季时引水隧洞稳定涌水量预测将达8.48m3/s左右，设计和施工中按5~7m3/s作为单点最大突水量的量级。
1涌水量预测
X地区的区域水文地质轮廓是清晰的，岩溶地下水的运移又是十分复杂的，雅砻江谷坡地带的地下水深循环流，更具自身的特征。
景峰桥~大水沟洞线全长16.662〜16.682km,臵于高程1568〜1618m,穿越X山河间地块”一般埋深1500~2000m,最大埋深2525m左右。
其中包气带厚达数百米，饱水带厚达近千米。
如此大埋深、长距离的可溶岩地区的越岭输水隧洞为国内外所罕见。
弓冰隧洞洞线方案处于高山峡谷型岩溶区，工程部位总体岩溶发育微弱。
岩溶发育程度是中部相对较强，两侧比中部较弱；上部较强，下部微弱。
X山中部分布的I水文地质单元的岩溶水受控于高程2100~2200m高位侵蚀排泄基准，因此，在I单元内岩溶发育较强的总体深度大致限于两泉口以下300~440m左右（即高程1870~1730m）以上，该深度以下一般不存在典型岩溶管道系统。
引水隧洞洞线穿越了介质类型、岩溶水结构类型和水动力条件都有很大差异的岩溶水文地质单元和非可溶岩段。
1〜4#洞线中连续状纯大理岩段长9.889〜10.319km;间层状大理岩段长4.596〜5.085km;非可溶岩段长1.644〜1.744km。
从岩体物理性状及其围压条件的基本规律和工程区实际勘探资料证实，完整大理岩基本不透水，其岩体渗透性和岩溶发育也随埋深增大而减弱。
所以受地质构造控制的溶蚀裂隙将是隧洞涌水的关键因素，具体地说，即NNE向和NWW向为主的构造网络（断层或大裂隙）的碎裂情况和溶蚀开启程度及其与岩溶双层多重”介质的上层”岩溶水的连通状况将始终控制整个引水隧洞的涌水状况。
在岩溶水文地质条件分析研究的基础上进行隧洞涌水预测预测参考结果如下表1-3。
表1-31#2#引水隧洞稳定涌水量预测表
稳定位臵流量
（m3/s）
洞号
西部（T2z）
中部（T2b）
东部（T2y）
合计
1#引水隧洞
0.05
3.5〜5.5
2.2
5.75-7.75
2#引水隧洞
0.05
3.0
1.2
4.25
2引水隧洞突发性最大涌水量的预测
隧洞施工中的突发性最大涌水量是涉及施工安全和进度的重要水文地质问题，而对其预测又十分困难。
根据长探洞施工中已经在PD2洞2845.5m处出现了瞬时涌水量为4.91m3/s的涌水及辅助洞BK2+633处出现了瞬时涌水量为7.3m3/s的涌水实例，考虑到引水隧洞最大外水压力约1000m,与长探洞所承受的外水压力
基本相当，因此，弓冰隧洞的最大突水量预测至少与长探洞及辅助洞内已出现的突水量相当。
对高程为1600~1650m的白山组大理岩，虽然宏观分析在该高程带岩溶以溶隙型为主，但由于白山组深部的岩溶发育情况尚不十分明了，因此，建议设计和施工中按5~7m3/s作为单点最大突水量的量级。
3引水隧洞突发性涌水点数量的预测
由于X工程区的特殊地理、地形、地质条件，对引水隧洞深部的构造发育情况仅为宏观上的分析判断，这给引水隧洞突发性涌水点数量的预测带来很大困难。
采用长探洞内盐塘组的T2y5地层内的涌水点及辅助洞西端
所揭露的白山组类比白山组的情况，东端采用辅助洞和长探洞综合类比，西端采用辅助洞类比。
1#、2#引水隧洞西端突发性涌水点数量的预测见表1-4、1-5
表1-41#引水隧洞西端线涌水点数量预测表
涌涌水量
二水X桩号（m）
洞长
（m）
>0.5
（l/s）
>20（l/s）
>100（l/s）
>1000（l/s）
涌泥
备注
0~2083
2083
21
8
5
/
/
其中T2z长1942m
2083~2655
572
/
/
/
/
/
均为T1
合计
2655
21
8
5
/
/
表1-52#引水隧洞西端线涌水点数量预测表
涌、涌水量
水\二^-点\桩号（m）
洞长
（m）
>0.5
（l/s）
>20（l/s）
>100（l/s）
>1000（l/s）
涌泥
备注
0~2080
2080
22
9
6
/
其中T2z长2008m
2080~2580
500
/
/
/
/
/
均为T1
2580~3162
582
6
3
1
/
/
均为T2Z
3162~4426
1264
/
/
/
/
/
均为T3
4426~7000
2574
85
14
4
/
/
均为T2b大理岩
合计
7000
113
26
11
/
/
（4）地温、有害气体环境
依据长探洞、辅助洞和钻孔内的实测地温成果，可预测隧洞线在有地下水活动的大理岩洞段的最大地温应在20C左右，而岩性为砂质板岩、砂岩及无地下水活动的大理岩洞段，地温将有所提高，其地温最高值约为30C左右。
隧洞围岩中产生的有害气体主要贮存于T2y5及T2b中的粗晶大理岩内
中，用锤击能逸出H2S气体。
T2y5中H2S气体含量一般低于标准值，局部监测到高于允许含量（6ppm）的H2S浓度，但消散很快，一般不会构成对人体的危害；T2b层中岩石的最大H2S气体含量为0.0267ml/g,在该层中产生的有害气体，需做好独头段的施工通风设计加强通风，以满足安全生产要求。
1.1.4对外交通条件
1、周边地区交通条件
X二级水电站位于X省XX木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流X大河弯上，工程地处高山峡谷，远离人口稠密和交通发达地区。
雅砻江为不通航河流，无航道设施。
（1）铁路
距工程区最近的铁路为成昆铁路，经成昆铁路可达成都、西昌、攀枝花、昆明等地。
成昆铁路为电气化铁路，二级超限标准。
工程区附近还有成渝、宝成、贵昆、川黔等铁路。
本工程在成昆铁路线的漫水湾设臵转运站，工程建设物资可经周边铁
路线运至漫水湾转运站，再经对外交通专用公路运至工地。
（2）公路
国道G108线是通过X州境内的唯一国道主干线，由马尿河起北行经石棉、雅安至成都，全长467km;南行经漫水湾至西昌、攀枝花，距离分别为78km、330km。
规划中的雅安〜攀枝花高速公路泸沽〜黄联关段74.4km已建成通车，黄联关至攀枝花路段正在建设之中。
（3）航空
电站周边地区成都市、昆明市、重庆市、西昌市均有航空港。
成都市、昆明市、重庆市为I级航空港，可起降各类大型客、货运输机，开设有至全国各地大中城市的航线；西昌市为II级航空港，可起降B737型客机，目前仅开通至成都的短途航线。
2、电站对外交通条件
X二级水电站对外交通现有南、北两条线路。
南线由漫水湾转运站利用电站对外交通专用公路翻越牦牛山，沿磨房沟、X二级水电站东端工区，
经辅助洞穿越X山至景峰大桥，公路里程约81km;北线利用地方道路，由漫水湾转运站沿国道G108线至冕宁县马尿河口，转省道S215线翻越牦牛山，经江口至九龙河口连接X工程辅助交通道路至景峰大桥，公路里程约207km。
南线为X一级和X二级西端工区对外交通运输主通道，北线为对外交通运输辅助线路。
位于九龙河口的江边水电站正在建设，该电站施工期间对江口至九龙河口路段通行有一定影响。
辅助道路中后段地处雅砻江高山峡谷，路基、边坡在汛期易发生地质灾害造成临时中断，对交通运输有一定影响。
（1）对外交通使用规划
X二级水电站西端工程对外交通运输在对外交通专用公路和X辅助洞
建成通车之前利用对外交通辅助运输线路（北线），建成后主要利用对外交通专用公路（南线）。
1对外交通专用公路通车前
对外交通专用公路通车前（2007年6月以前），对外交通运输路线为：
漫水湾—泸沽（8km）—冕宁（30km）—江口（60km）—九龙河口（60km）
-大沱1#发包人营地（37km）;
2对外交通专用公路和X辅助洞建成通车前
对外交通专用公路和X辅助洞建成通车之前（2009年1月以前），对外交通运输路线有两条：
漫水湾-冕宁（38km）-江口（60km）-九龙河口（60km）-大沱1#发包人营地（37km）-电站工地；漫水湾-麻哈渡（对外交通专用公路55km）-江口（12km）-九龙河口（60km）-大沱1#发包人营地（37km）。
其中麻哈渡至江口路段为泥结石路面。
3对外交通专用公路和X辅助洞建成通车后
对外交通专用公路和X辅助洞建成通车后（2009年1月以后），对外交通运输主要利用对外交通专用公路和X辅助洞（漫水湾—X东桥—X辅助洞—X西桥），在专用公路运输受影响时，利用电站对外交通辅助运输线路（北线）运输。
（2）对外交通专用公路（南线）
发包人为修建X一、二级水电站，已于2003年开始修建电站对外交通专用公路，专用公路起点位于成昆铁路线上的漫水湾转运站，西行跨安宁河经沙坝、两河口（卫星发射基地）沟口进入杨家沟，沿沟右侧山脚行经李子坪沟、鲁罗沟展线至炭窑沟高程2600m附近设隧道穿越牦牛山，至牦牛山西翼的洼屋纳达出洞，沿沟展线下行，经金林乡至东雅砻江边，沿江下行至海腊沟下游接X东桥过江，与X二级东端施工区场内公路相连。
漫水湾转运站至X东桥全长约57km。
专用公路设计标准为：
山岭重丘二级，行车道宽度7.0m,路基宽度8.5m,最大纵坡约7%,采用混凝土路面，设计计算荷载为汽车-40级，隧道
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