水文及地质附件.docx
《水文及地质附件.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水文及地质附件.docx（64页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
水文及地质附件
1.1概述
尼日河是大渡河右岸的一级支流，是流经甘洛县最大的一条河流。
尼日河流域地处凉山州喜德、越西、甘洛县境内，发源于喜德县境相邻山北麓的木支村上方附近，自河源由南向北流经布黑阿木、顺河、梅子营、甘洛，在县境东北尼日村附近注入大渡河。
尼日河流域地理界于东经102º20′～103º00′，北纬28º14′～29º12′之间，位于凉山州北部。
尼日河流域地势南高北低，北部分水岭高程达3418.6m，南部河口高程675.6m。
地形多为谷岭相间的山区。
按地势、地形特性划分，越西河与普雄河汇合口以上为上游，其河道比降12.4‰；汇口至甘洛县城为中游，其河道长度约35.3km，平均比降10.2‰；甘洛县城以下为下游，其河道长度约32.9km，平均比降10.1‰。
根据国电公司成都勘测设计院于1997年初开始开展尼日河水电规划报告，尼日河干流水电开发拟定了铁西、洛底、漫滩、玉田、耳足、开建桥、尼日一库七级和铁西、洛底、漫滩、玉田、耳足、拉尔、开建桥、尼日一库八级两个梯级开发方案，经综合比较后推荐一库七级方案。
该报告通过了四川省计委和省水利厅的审批。
近年来，随着研究工作的深入，发现耳足至开建桥河段由于受区内采矿业、甘洛县城、成昆铁路高程、库区淹没等外部条件的限制，该河段水能资源开发不宜采用两级开发，目前已调整为银都、国合、凉红、开建桥四级开发，其中银都电站已于1999年建成发电，凉红电站已完成初步设计工作，开建桥电站正在建设之中。
国合电站为凉红和银都电站的上下游衔接梯级。
2003年11月，我院受业主甘洛县国合电站开发有限公司委托，根据签订的勘测设计合同及相关规范要求，进行该电站的勘测设计工作。
接受任务后，我院迅即组织有关专业技术人员进行现场踏勘。
根据踏勘成果及拟定的设计方案，随即进场开展地质、勘探和试验及设计工作。
经本阶段各专业的工作，于2004年7月完成了国合电站的初步设计报告，报请上级单位和业主审查。
1.2水文
1.2.1流域概况
甘洛县国合水电站所在河流为尼日河。
尼日河是大渡河右岸的一级支流，是流经甘洛县最大的一条河流。
尼日河流域地处凉山州喜德、越西、甘洛县境内。
尼日河发源于喜德县境相邻山北麓的木支村上方附近，自河源由南向北流经布黑阿木、顺河、梅子营、甘洛，在县境东北尼日村附近注入大渡河。
尼日河上游有两大支流组成，左支为越西河，右支为普雄河。
普雄河集雨面积为876km2，越西河集雨面积为813km2。
向下游，左岸的大支流有白沙河、田坝河；右岸的大支流有斯觉河、甘洛河。
其中田坝河的集雨面积为364.6km2，甘洛河的集雨面积为926km2。
尼日河全流域的集雨面积为4062km2，干流全长140km，在甘洛县境内河道长65.6km。
1.2.2气象
流域大部分处于中高山区，流域平均高程2000m，属季风湿温带气候，特点是气温低，霜期长，云雾多，日照少，冬季寒冷，夏无酷暑。
国合电站工程区处于尼日河河谷内，属季风亚热带气候，气候温和日照多。
多年平均年气温16.1℃。
多年平均最低月均温6.9℃，发生在1月；多年平均最高月均温24.3℃，发生在7月。
年内各月气温变化较小，冬、夏气温相差不大；极端最高、最低气温分别为39.9℃和-5.7℃（出现在5月和1月）。
多年平均降水量912.5℃，主要集中在5～9月，占全年降水量78.6%；11～仅占全年降水量6.5%。
多年平均年相对湿度68%，6～9月相对湿度较大，平均在77%以上。
多年平均年蒸发量1861.7mm。
多年平均风速2.4m/s。
冬季风速较大，2、平均3.8m/s；夏季较小，6～9月平均仅1.5m/s左右。
历年最大风速25m/s，相应风向NE。
1.2.3水文基础资料
尼日河流域内有国家设立的岩润水文站，顺河水文站，还有专用水文站。
主要的专用水文站有新市坝水文站和海棠水文站。
岩润水文站该站建在甘洛县附近的尼日河下游干流上。
设于1958年10月，水文观测的项目比较齐全，控制的集雨面积为3302km2。
该站有自1959年至今的资料，资料每年都予整编。
岩润站断面比较稳定，控制条件较好，水文测验整编符合规范要求，水文资料质量可靠，精度较高，完全可以满足本工程设计的要求。
由于国合电站坝址紧靠岩润水文站，因此本次水文计算的主要依据为岩润水文站的实测水文资料。
顺河水文站该站位于普雄河与越西河交汇处下游710m处，建于1967年8月，控制的集雨面积1689km2。
该站有自1970年至1987年的不间断的观测资料，且资料都经过整编，该站观测项目有：
水位、流量、降水、比降等。
新市坝水文站在尼日河右岸的大支流甘洛河上，由甘洛县水电局在新市坝镇设立。
该站共有1984年至1993年共10年的水位、流量资料，由凉山州水利电力勘测设计院负责技术管理及资料整编。
海棠水文站该站在尼日河左岸小支流田坝河上，由甘洛县水电局建立。
具有1976年至1978年三年完整的水位、流量、雨量的资料。
该站由省水文水资源局的承担技术指导和资料整编，观测按国家规范要求进行，流量观测采用缆道和流速仪，成果可靠。
该站控制的集雨面积为71.2km2。
1.2.4径流
由四川省水文水资源局设立的岩润水文站，从1958年10月至今，现收集1959年至1993年共35年的径流资料，经频率分析与计算，其径流计算成果见表1.1。
表1.1岩润站径流成果
站点
成果
时段
统计参数
QP（m3/s）
Q（m3/s）
CV
CS
P=10%
P=50%
P=90%
岩润
年（5-4月）
103
0.14
2
122
102
85.0
汛期（5-10月）
166
0.16
2
201
165
133
枯期（11月-4月）
38.5
0.16
2
46.5
38.2
30.9
径流的年内分配采用代表年法。
在实测资料中选取的典型年，符合上表2.4.2中计算的成果，即以年、汛期、枯期这三部分的水量与设计值相近，以此原则选取典型年，并制作设计的代表年。
按以上原则在岩润站的水文年的径流系列中，选取了以下三个典型年：
选取1976年5月至1977年4月为P=10%的丰水年的典型年，选取1984年5月至1985年4月为P=50%的中水年的典型年，选取1981年5月至1982年4月为P=90%的枯水年的典型年。
利用同频率放大法，将三个典型年的逐日平均流量进行放大，使枯季、汛期、年水量分别等于设计值。
这样求得P=10%、P=50%、P=90%三个设计代表年的逐日平均流量。
国合电站的径流成果（岩润站成果），若在地区上进行分析比较，可见其成果是合理的。
不仅在尼日河流域，与相邻的大渡河支流南垭河相比较，在径流的统计参数，径流的模数等方面，并无突出的地方，而是一致的。
以上比较见表1.2。
表1.2国合电站与邻近流域年径流成果
水系与流域
河名
站名
集雨面积（km2）
均值
Cv
Cs/Cv
M=Q/F（
m3/s/km2）
年限
Q（m3/s）
Y（mm）
大渡河
尼日河
顺河
1689
50.3
938.1
0.14
2
0.030
59-93
大渡河
尼日河
岩润
3302
103
984.4
0.14
2
0.031
59-93
大渡河
甘洛河
新市坝
926
27.9
949
0.14
2
0.030
59-92
大渡河
田坝河
海棠
71.2
2.15
951.2
0.14
2
0.030
大渡河
南垭河
冶勒
323
13.2
1287
0.13
2
0.041
54-88
大渡河
南垭河
姚河坝
754
32.6
1362
0.13
2
0.043
54-89
大渡河
南垭河
南瓜桥
940
40.9
1371
0.12
2
0.044
54-89
雅砻江
安宁河
安宁桥
937
41.1
1382
0.11
2
0.044
59-90
1.2.5洪水
尼日河流域属山区河流，洪水主要由暴雨形成，涨落较快。
由于受降水时空分布不均或前、后期降水的影响，出现复峰的机会甚多，复峰洪水历时一般为3-5天。
单峰洪水历时一般为2-3天。
年最大洪水一般发生在6-9月。
其中6、7两月出现机率最多，8月次之，9月最少。
1.2.5.3国合电站设计洪水的计算
根据岩润站1959年至1993年实测洪水系列与1933年历史洪水组成不连续系列，用数学期望公式分别计算其经验频率，以P—Ⅲ型频率曲线适线，确定年最大洪峰流量多年均值为Qm=1060m3/s，Cv=0.38，CS=4Cv，频率曲线见图2-5-1。
年最大一、三日洪量的多年均值分别为0.611亿m3和1.35亿m3，Cv均为0.30，Cs均为3Cv。
岩润站即坝址洪水成果见表1.3。
将坝址处的设计洪峰流量，按面积比的0.67次幂关系移至厂址，求得厂址各频率的设计洪峰流量。
表1.3国合电站洪水峰、量频率计算成果
地点
频率P（%）
项目
0.05
0.1
0.2
0.5
1
2
10/3
5
10
坝址
洪峰流量
Qm（m3/s）
3410
3180
2950
2640
2410
2170
1990
1850
1600
1日洪量
W1日（亿m3）
1.49
1.41
1.34
1.23
1.15
1.07
1.00
0.952
0.856
3日洪量
W3日（亿m3）
3.29
3.13
2.96
2.73
2.55
2.36
2.22
2.10
1.89
厂址
洪峰流量
Qm（m3/s）
3670
3420
3180
2840
2600
2340
2150
2000
1730
1.2.5.3田坝河洪水计算
田坝河上游虽然有海棠水文站，集雨面积71.2km2，但只有1976至1978年共3年的洪水资料。
要用统计法计算田坝河的洪水显然资料太少。
田坝河全流域的364.6km2，属小流域。
现采用四川省小流域暴雨洪水手册的推理公式法，计算洪峰流量，成果见表1.4。
表1.4田坝河口洪峰流量
频率P（%）
1
2
3.3
5
10
20
50
Qm（m3/s）
421
364
323
291
236
182
111
1.2.5.4设计洪峰流量合理性分析
将岩润站及田坝河的设计洪峰流量成果，在尼日河干流及相邻流域其它水文站相比较，可见其洪峰流量的统计参数差异较小。
在地区上，各河流各测站如对P=1%的设计洪峰流量相比较，也可见其成果无突出及异常情况，与暴雨分布、流域面积大小等因素相一致。
1.2.5.5分期洪水
国合电站分期洪水分析可以，将岩润站分期最大流量统计参数，CV与CS值直接移用；均值直接移至坝址,再按面积比的n次幂移至厂址。
n值如下：
5、11月n为0.8，10月n为0.7，12月、1-、4月n为1，现将电站最大流量的统计参数列于下表1.5。
表1.5国合电站分期最大流量统计参数
分期（月）
统计参数
1-3
4
5
10
11
12
坝址Qm（m3/s）
40.7
94.6
266
310
118
52.2
厂址Qm（m3/s）
45.6
106
290
335
129
58.5
CV
0.30
0.80
0.60
0.48
0.50
0.20
CS/CV
5
2.5
2.5
2.0
4.0
2.5
因此国合电站相应分期洪水如表1.6
表1.6国合电站分期最大流量单位：
m3/s
地点
频率P（%）
分期
2
3.33
5
10
20
33.3
附注
坝址
1-
74.2
68.8
64.5
57.0
49.1
43.0
4月
315
276
246
193
141
102
5月
705
633
577
479
376
296
6-9月
2170
1990
1850
1600
1340
1140
10月
685
632
588
509
423
352
11月
290
260
236
195
154
124
12月
76.3
73.3
70.7
66.0
60.7
56.0
厂址
1-
83.1
77.1
72.2
63.8
55.0
48.2
4月
353
309
276
216
158
114
5月
768
690
629
522
410
323
6-9月
2344
2149
1998
1728
1447
1231
10月
740
683
635
550
457
380
11月
316
283
257
213
168
135
12月
85.5
82.1
79.2
73.9
68.0
62.7
1.2.6泥沙
1.2.6.1悬移质泥沙
据1959年至2000年共40年的输沙量资料，进行频率计算得到：
多年平均悬移质输沙量为319万t，Cv=0.66，CS=3Cv。
其频率曲线见图2-6-1。
多年平均含沙量为0.981kg/m3。
其丰沙年P=10%的输沙量为594万t，平沙年P=50%的输沙量为255万t，少沙年P=90%的输沙量为130万t。
选取出三个典型年为：
P=10%，1991年（年沙量为599万t）；P=50%，1978年（年沙量为229万t）；P=90%，1963年（年沙量为137万t）。
1.2.6.2悬移质泥沙
成勘院根据岩润站河段的床沙颗粒级配及相应的水力要素用推荐的公式计算得1980年（中水年）推移质年输沙量为15.6万t。
水力要素采用岩润水文站1980年（中水年）基本水尺断面及实测水位～流量关系。
如果根据省水文手册办法进行估算，该河段河床属小卵石及块石组成，河床基本稳定。
据调查，该河段推移质量并不突出。
按推移质量占悬移质量的10%计，则多年平均推移质输沙量为31.9万t。
本设计采用省手册估算的成果。
因此岩润站多年平均输沙总量为350.9万t。
1.2.7水位流量关系
进水口断面所处河段比较顺直，顺直段长380m。
上游130m以上河道开阔，因此进水口断面相对较窄。
该断面左岸坡较陡，右岸坡较缓。
断面为宽浅型单式断面，主槽偏向左岸。
低水时河宽在25m左右，中水时河宽50m左右，高水时河宽80左右。
厂房断面所处河段顺直段长210m，上游180m以上为弯道，下游120m以下也为弯道。
该断面右岸坡较陡，左岸坡较缓。
断面为宽浅型单式断面，主槽偏向右岸。
低水时河宽在23m左右，中水时河宽80m左右，高水时河宽90m左右。
厂房尾水断面的河道较弯曲，上游100m以上为弯道，下游100m以下为一个弯道。
厂房尾水断面处于这两个弯道之间。
断面为宽浅型单式断面，主槽居中。
低水时河宽在28 m左右，中水时河宽56m左右，高水时河宽70m左右。
根据进水口、厂房、厂房尾水的水位流量关系，得到这三处的设计洪水位，见表1.7。
表1.7国合电站设计洪水位
位置
频率P（%）
流量（m3/s）
水位（m）
进水口
3.3
1990
1007.80
0.33
2780
1009.01
厂房
2
2340
984.40
1
2600
984.79
厂房尾水
2
2340
983.58
1
2600
983.95
1.3工程地质
1.3.1区域地质
测区位于凉山山系北缘的尼日河中游河段，海拔高程1000~1500m,相对高差100~300m。
受构造和地层的影响，工程区山高坡陡，侵蚀作用较剧烈，地貌类型以侵蚀地形为主。
测区附近以低中山地形为主，该区河床纵剖面平缓，河谷深切与宽浅都有出现。
河流纵坡在5~6‰。
横剖面多呈不对称的“V”型，左岸基岩大多裸露，右岸多发育冲积或洪积的堆积台地。
两岸河谷岸坡为20~40度，局部地段有陡崖地貌。
工程区内发育有四级阶地，其中Ⅰ级阶地高出河水面5~8m左右，Ⅱ级阶地高出河水面10~20m，Ⅲ级阶地高出河水面35~60m，Ⅳ级阶地高出河水面80~100m。
其中Ⅰ、Ⅱ级阶地多为基座阶地。
测区内小冲沟发育，沟口大多有洪积扇堆积体。
沟床中河漫滩发育。
工程区出露地层主要有：
奥陶系（O）的泥灰岩、白云岩、页岩;志流系（S）的钙质页岩、砂质页岩夹泥灰岩，白云岩；泥盆系（D）的砂岩、石英砂岩；二叠系（P）的灰岩、玄武岩；三叠系（T）的砂岩、粉砂岩夹泥页岩；侏罗系（J）的砂岩粉砂岩夹泥岩和第四系全新统（Q4）各种成因类型的堆积层。
测区大地构造部位处在扬子准地台西南缘，上扬子台坳中部西缘，凉山陷褶束北端，南北向及北北西向的褶皱和断裂较发育。
工程区以西10km，有区域性的活动断裂——普雄河断裂通过，工程区以东500m左右有甘洛河断裂通过。
其中甘洛河断裂的一分支断层，以北北西走向穿过工程区。
区域稳定性相对较差。
根据中国地震动参数区划图，该区地震动峰值加速度为0.1g，地震动反应谱特征周期值为0.45s。
地震基本烈度为Ⅶ度。
1.3.2水库库区工程地质
水库两岸为侏罗系中统、下统的泥岩、粉砂岩夹石英砂岩，基岩断续出露。
岸坡在高出河水面100m的范围内，两岸发育有Ⅰ～Ⅲ级阶地。
水库周边山体宽厚，无深切沟谷和低邻谷分布。
库区四周为侏罗系中下统的紫红色泥岩、粉砂岩岩组；属弱透水层。
库区不存在永久渗漏问题。
在右坝肩以东的冲洪积堆积层，透水性强，存在库水绕渗的问题。
甘洛县城临河的一侧，多数地段修建有防洪堤，库岸基本稳定。
在没有堤防的地段，库水位范围内堆积层岸坡稳定性较差，存在库岸在造的问题。
根据库区地形条件，水库淹没区主要为尼日河河漫滩，它们由砂卵砾石组成。
回水线附近集中耕地不多，且为河滩地，因此浸没危害不大。
水库库区内有一些小的泥石流冲沟。
泥石流的推移质是水库淤积的主要来源之一。
另外库区及上游河段，河谷岸坡绝大部分为红色岩层的泥岩、粉砂岩和残坡积的碎石土层。
由于地表植被少，谷坡侵蚀严重，水土流失严重，河流泥砂含量高，这也是水库淤积的主要固体物质来源。
1.3.3取水枢纽工程地质
1.3.3.1坝址工程基本地质条件
电站取水枢纽位于尼日河中游河段上与甘洛河交汇以下500m左右的河段上，水工设计坝型为闸坝，主要建筑物为拦河闸坝、泄洪闸、冲砂闸和进水闸。
坝址处河床宽55m，河底高程1004～1005m河流纵坡2~3‰。
河流左岸为40~50°左右的陡坡，为裸露砂岩、粉砂岩夹泥岩，岩层倾向与坡向反向斜交，边坡较稳定。
河流右岸为冲积、洪积台地，地形坡度10~25度。
堆积层岩性为含土漂卵砾石层,堆积层结构稍密实，厚度7~10m，下伏为侏罗系下统砂岩、粉细砂岩夹泥岩。
右岸有一泥石流小冲沟，沟口泥石洪流堆积体2000~3000m3，为稀性碎屑流，随着矿业管理和水土保持工作的加强，泥石流源得到有效控制，对坝体及进水口的影响较小。
据钻孔揭露，该段河床冲积层7~10m厚，性为含砂漂卵砾石层，中夹含砾砂壤土层透镜体（厚0.5~2m）。
下伏侏罗系的砂岩、粉砂岩夹泥岩。
建坝条件较好。
该坝址根据地质结构特征知，河床冲积层较厚7~10m，存在渗漏及渗透变形问题，应清出。
闸基在开挖后，闸墩基础将置于微透水的弱风化基岩中。
河床的砂卵石层，存在渗漏及发生渗透变形的条件，建议全部清理。
基岩强风化带透水性为中透水，应作防渗处理，处理深度8~10m。
右坝肩上部为含土漂卵砾石层，渗透系数K=20~50m/d。
透水性强，存在绕坝渗漏及渗透变形的问题，应作防渗处理。
1.3.3.2引水建筑物工程地质条件
本工程区内的河流右岸有成昆铁路通过，无法布置输水建筑物，因此输水建筑物只能选择在左岸布置。
左岸有公路和许多厂矿，设计以隧洞方式输水。
本阶段设计选了有压输水和无压水作方案比较。
在左岸工程区中部的流田坝河，输水隧洞一是以隧洞型式通过田坝河（A方案）；一是用涵管形式穿过田坝河，再作隧洞引水至尼日河左岸台地建厂发电（B方案）；
一、A方案的地质条件
输水建筑物在进水闸末即为隧洞进口，隧洞建筑物分为2段，累计长度3.379km，分段叙述如下：
（桩号以A1点为0+000）
桩号0+000~2+433.386为1号隧洞，长2433.38；2+433.38~2+476.62为田坝河段，用明挖暗拱的方式过河，长43.24；2+476.623~3+379为2号隧洞，长902.74m。
桩号0+482.5~0+612.5，长130m，为Ⅴ类围岩。
该段隧洞洞身在泥页岩夹砂岩中，埋深32m，为断层破碎带及影响带，岩石风化强烈，极破碎，以碎块状为主，隧洞掘进中，易坍塌，有渗水，成洞条件极差。
该段隧洞施工要采取特殊的支护和施工措施。
该段隧洞中围岩为白果湾组地层，夹有煤系地层，隧洞掘进中可能瓦斯等有害气体。
桩号0+000~0+045，2+658.3~2+754.3，长141m，为Ⅳ类围岩，隧洞埋深在20~90m，洞身为弱风化钙质泥页岩和强风化卸荷带的粉砂岩、泥岩中，岩石较破碎，以碎块状，碎裂状，块状结构为主，掘进中会出现部分的垮塌、掉块和渗水现象，成洞条件差，施工中应采取及时有效的支护措施。
该段隧洞中围岩为白果湾组地层，夹有煤系地层，隧洞掘进中可能瓦斯等有害气体。
桩号0+045~0+482.5，0+612.5~1+536.5，2+394.38~2+433.38，2+476.62~ 2+509.62共计1433.5m。
为Ⅲ类围岩，隧洞埋深在20~80m，洞身为弱风化的粉砂岩、泥页岩夹砂岩和强风化卸荷的灰岩、泥灰岩夹白云岩。
岩石较完整，以中厚层至薄层状、块状为主，掘进中会出现局部的掉块，垮塌和渗水、滴水现象，成洞条件较差，毛洞在短时间内稳定，应采取相应的支护和衬砌措施。
该段隧洞围岩中有白果湾组地层，夹有煤系地层，隧洞掘进中可能瓦斯等有害气体。
桩号1+536.5~2+394.38，2+509.62~2+658.3，2+754.3~3+379，共计1631.26m，隧洞埋深40~150m，洞身为弱风化的玄武岩、灰岩、石英砂岩、白云岩和泥灰岩中，岩石坚硬完整，以中厚层状和层块状为主，成洞条件较好，局部有滴水，毛洞自稳时间较长。
桩号：
2+433.38~2+476.62为田坝河段，长43.24m，渡槽位置田坝河为“V”字型河谷，两岸岸坡45~50度，岸坡及河床裸露志留系的灰岩、泥灰岩夹白云岩，岩层产状30°<45~50°，右岸为顺向坡，地形坡度即为岩层倾角，该段岩层无软弱夹层，边坡较稳定。
左岸为反向坡，边坡稳定。
隧洞从河底通过，以明挖暗拱的方式通过田坝河。
（二）B方案的地质条件：
输水建筑物在进水闸末即为隧洞进口，隧洞建筑物分为2段，累计长度3.6km，分段叙述如下：
（桩号以B1点为0+000）
桩号0+000~2+217.2（B4）为1号隧洞，长2217.2m；2+256.6~3+600为2号隧洞，长1343.4m；2+217.2~2+256.6为田坝河涵洞，长39,4m。
桩号0+482.6~0+612.6，长130m，为Ⅴ类围岩。
该段隧洞洞身在泥页岩夹砂岩中，埋深32m，为断层破碎带及影响带，岩石为风化强烈，极破碎，以碎块状为主，隧洞掘进中，易坍塌，有渗水，成洞条件极差。
该段隧洞施工要采取特殊的支护和施工措施。
该段隧
升级会员 