积石峡水电站设计基本资料.docx

1、积石峡水电站设计基本资料积石峡水电站枢纽设计基本资料1工程概况积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡出口处， 是黄河上游干流龙青 段梯级规划的第五个大型梯级电站，距循化县城 30km处，距西宁市206如，距 民和县城100 kfflo积石峡水电站主要任务是发电。该工程水库为日调节水库，正常蓄水位1856m 工程规模为n等大,2）型，大坝为1级建筑物，泄水建筑物、引水发电 及厂房均为2级建筑物。大坝、泄水、引水发电建筑物按 500年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校 ，其入库洪峰流量分别为 5850 m3 /S和7550 m3 /s o厂房按200年一遇洪水设计，考虑机组参与泄洪，厂房按 500

2、0年一遇洪水校核；泄水建筑物消能防冲 按50年一遇设计。积石峡水电站施工采用全年围堰挡水、隧洞导流、基坑全年施工的导流方式。2水文2.1流域概况黄河发源于青海巴颜喀拉山北麓各恣各雅山的长日曲， 经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九省区，于山东省恳利、利津两县之 间流入渤海，全长5464km,流域面积752443km2o黄河上游大部分河流穿行于海拔 30004000m的高山峡谷之间，河道迂回曲 折，流域植被率高，水土保持良好，河流水量丰沛，径流比较稳定。在四川省吉 迈至玛曲段有白河和黑河两支流汇入，使干流水量显著增加。黄河入龙羊峡后， 经峡谷和川地相间地段，于清水大庄下游

3、 2km进入积石峡。积石峡水电站坝址位于积石峡峡谷出口处，距河源 1938km o坝址以上流域面积146749 km2，占全流域面积的19.5%，而水量站全流域水量38.8%。积石峡坝址上游有已建的龙羊峡、 拉西瓦、李家峡及公伯峡水电站，龙羊峡 水库是一个具有多年调节性能的巨型水库， 总库容达275X 108m3o龙羊峡水电站与下游刘家峡水库联合调度运用， 使积石峡径流年内分配趋于均匀，提高积石峡 的发电效益，同时大大削减积石峡入库洪水，减小积石峡水库的设计洪水和校核 洪水。李家峡、公伯峡水库为日调节水库，调节性能较差，对积石峡水库的入库 洪水和径流年内分配影响较小。2.2气象坝址区各气象要素

4、均以上游30km处循化气象站为设计代表站，坝址附近及 以上流域气候干燥，雨量少，为高原半干旱型气候。多年最高气温 38.2r，多年最低气温-19.9C，多年平均最高气温157C，多年平均最低气温2.3C，多年平 均气温8.7C。多年各月最大风速 24m/s,最大风速 32m/s, |多年各月最多风向 ESE,多年各月平均风速3.1m/s。I多年平均年降雨量266.2mm,多年平均年蒸发 量 2131.4mm。2.3水文基本资料黄河上游干流安宁渡以上有黄河沿、吉迈、玛曲、康乃亥、贵德、上诠、兰 州、安宁度等水文站。上述站均为国家基本测站，观测系列较长，资料精度较高， 资料整编规范。其中兰州站观测

5、年限最长，始于 1934年。循化水文站位于积石峡坝址上游约30km处，控制流域面积145459 km2,与积石峡以上流域面积相差 0.9%。循化水文站测量断面上下河流基本顺直、水流流态顺畅， 1945年建站观测至今。2.4径流2.4.1径流系列插补延长本工程以循化水文站为设计代表站。该站自1945年10月至今有实测水文资 料，其中实测最大月平均流量 3530m3 /S,发生在1981年9月，历年实测最小月 平均流量157m3 /s，发生在1960年1月。设计径流系列采用19192000年共81 年资料，其中19191945 1949年年、月径流是通过循化与兰州站月径流相关插 补得到。考虑198

6、0年以后受龙羊峡、李家峡水库调蓄影响，特采用考虑河道演 算的合成流量法对贵德站及循化站流量资料进行还原，然后统计得到循化站年、 月天然径流量。2.4.2年径流频率计算根据循化水文站19192000共81年水文年径流系列，进行频率计算，采用 矩法估算参数，P-”型曲线适线，并经上、下游参数平衡，得循化水文站多 平均流量703m3 /S, Cv=0.24, Cs=2Cv，年径流频率计算成果见表 2-1。表2-1 循化水文站年平均流量频率计算表 流量单位：m /s均值CvCv/Cs各种频率设计值L ( %资料年限及 说明1020507590957030.24292684069058349745019

7、19 20002.5洪水峰形多以单峰为主，峰、量关系对应较好，在实测的较大洪水中洪峰出现在 9月份占40%，出现在7月份占36%。1946、1967、1981年洪峰都出现在9月份，1964年和调查的1904年历史洪水洪峰出现在7月份。2.5.2循化水文站天然设计洪水根据循化水文站19462000年延长后的洪水系列，加入1904年历史洪水, 1981年洪水作特大值处理，采用P-III型曲线适线，再次对循化站洪水进行复核, 得出循化水文站天然设计洪水成果表 2-2。表2-2 循化水文站天然设计洪水成果表项目均值CvCv/Cs各种频率设计值(%)备 注0.010.020.050.10.2125Qm2

8、5200.36488208340768071806680552049904280W1526.70.34488.283.677.272.467.656.251.144.2W1564.60.3342071961821711601331221062.5.3区间洪水贵循区间洪水是龙-积区间洪水的主要部分。区间洪水采用特征河长法与马斯京根法进行流量演算和用贵德、循化站水文站每场洪水错开传播时间相减法计算贵循区间洪水，使区间洪水考虑河槽调蓄作用与洪水传播时间后更为准确合 理。贵德、循化站水文资料延长十年后设计成果与原成果基本一致。贵 -循区间洪水成果见表2-3。公积区间洪水计算：采用贵-循区间及龙李区间设

9、计洪水按面积比折算法 综合确定，见表2-4。表2-4 公积区间设计洪水成果表项 目各种频率设计值 (%备注0.010.020.10.212510Qm1060800661603464404327267W10.3500.3250.2660.2400.1830.1580.1240.10李积区间洪水计算：米用贵循区间洪水按面积比直接推得李积区间洪水,见表2-5。表2-5 李积区间洪水成果表项目均值CvCv/Cs各种频率设计值 (%备 注0.010.020.10.212510Qm3390.763261024101950175013001110855667Q日平均1950.6831300120098288

10、9668583460367W3d0.440.6532.762.572.111.911.471.271.00.82.5.4受上游水库调蓄后的积石峡水库频率洪水龙羊峡水库为一巨型多年调节水库，其投入运行后已使下游天然设计洪水特2-6。性发生较大变化。李家峡水库、公伯峡水库都具有一定的调洪能力，所以积石峡 坝址以上洪水受到龙、李、公三个水库的调蓄影响。考虑龙、李、公三个水库的调蓄影响后，积石峡水电站不同频率入库洪水的洪峰流量见表表2-6 积石峡水电站不同频率入库洪水洪峰流量表项目各种频率设计值 (%0.020.10.20.512520Qm75506050J585C156005400499042803

11、1602.5.5入库设计洪水过程线积石峡水库设计洪水受上游龙羊峡、 李家峡、公伯峡三库调洪影响，所以其设计洪水不但要考虑龙羊峡水库而且要考虑李家峡、公伯峡两库的调洪作用。由 于李、公、积三库防洪库容均较小，用日平均流量调洪难以反映其调洪能力，因此区间最大3天洪水过程采用逐时过程。经综合分析比较，采用 1964年洪水作为典型，考虑上游龙羊峡、李家峡、公伯峡三库的调洪作用，得到积石峡水电站 的入库设计洪水过程线见表2-7 0时间（月. 日.时）P=0.2 %P=0.02 %时间（月. 日.时）P=0.2 %P=0.02 %8.4.0557972008.5.13562572608.4.1559472

12、208.5.14559472208.4.2568773408.5.15561072408.4.3567273208.5.16559472208.4.4565673008.5.175610 72408.4.5561872508.5.18561072408.4.6554871608.5.19558772108.4.7554071508.5.20557171908.4.8553271408.5.21555671708.4.9551771208.5.22554071508.4.10550971108.5.235540 71508.4.11552571308.6.0554071508.4.1255177

13、1208.6.1554071508.4.13550971108.6.2554071508.4.14550171008.6.3554071508.4.15550171008.6.4554871608.4.16550971108.6.55548 71608.4.17551771208.6.6554871608.4.18551771208.6.7555671708.4.19553271408.6.8555671708.4.20556371808.6.9555671708.4.21557972008.6.10555671708.4.22557972008.6.11556371808.4.2356027

14、2308.6.12557972008.5.0560272308.6.13558772108.5.1585075508.6.145587 72108.5.2565673008.6.15558772108.5.3564972908.6.16558772108.5.4562572608.6.17557972008.5.5560272308.6.18556371808.5.6558772108.6.19554871608.5.7558772108.6.20554071508.5.8558772108.6.2155257130流量：m7s表2-7 积石峡入库设计洪水过程线8.5.9558772108.6

15、.22551771208.5.10558772108.6.23550971108.5.11560272308.7.0549470908.5.12560272302.5.6施工导流及渡汛流量（不考虑）积石峡施工期分为三个阶段，第一阶段导流洞开挖，岩坎挡水，渡汛标准为10年一遇洪水；第二阶段导流洞导流，围堰挡水，导流标准为 20年一遇洪水；第三阶段为坝体挡水，渡汛标准为 100年一遇洪水。积石峡水电站的施工洪水为10年一遇洪水2380 m3 /s, 20年一遇洪水2530 m3 /S, 百年一遇洪水 3260 m3 /s.2-8。对于非汛期，积石峡施工期达不到设计水平年， 所以采用上游李家峡水电站

16、 机组过流能力1460 m3 /S作为积石峡非汛期施工洪水设计值，见表表2-8 积石峡分期施工洪水成果表月份洪水标准（%125101 6/146014607 10326027302530238011 12/ 11 5014602.6泥沙本工程以循化水文站作为设计依据站。 水库入库泥沙由上游公伯峡水库的出 库沙量及公-积区间来沙量两部分组成。2.6.1入库悬移质泥沙及特性积石峡上游公伯峡水库多年平均出库沙量为 34X 104t。公伯峡和积石峡区间无大支流汇入，区间悬移质输沙量由区间输沙模数和区间积水面积计算公伯峡 和积石峡坝址区间多年平均输沙量为 683X 104t。则积石峡水库多年平均入库悬移

17、质沙量为717X101。积石峡入库沙量年内分配很不均匀， 主要集中在汛期，汛期6-9月沙量占全年入库沙量的91.9%。多年平均含沙量为 0.34kg/m3，泥沙干容重采用1.16 t/m3。积石峡水库入库泥沙颗粒级配采用循化站实测资料统计结果， 其悬沙的中值粒径为0.013mm,平均粒径0.029mm。2.6.2入库推移质泥沙公伯峡及上游的梯级水库拦截了黄河干流的推移质泥沙，积石峡入库推移质 泥沙仅来自于公伯峡-积石峡坝址区间。采用干流区间推移质输沙模数计算得积石峡多年入库推移质沙量为22.9X 104t。推移质泥沙干容重采用1.8. t/m3。3工程地质3.1 区域地质概况3.1.1 地层岩

18、性本区出露地层有前震旦系、白垩系、第三系和第四系等。不纯的大理岩。（2）白垩系（K）:仅出露下统河口群，是库坝区的主要地层。 岩性为紫红 紫灰色砾岩、 含砾砂岩、 砂岩夹泥质粉砂岩、 砂质泥岩等。（3）第三系（R）:仅出露上新统临夏组（N2）,分布于甘循川和丹阳川等地，岩性为砖红色 浅红色砂砾岩、含砂砾岩、砂岩、砂泥质岩及粘土质泥岩等， 局部夹有石膏层。（4）第四系（Q）: 中、下更新统（Q1+Q2）,分布于循化以南堂方庄至文都 大寺一带，由砾岩夹12m厚的砂岩组成，呈条带状，属河湖相堆积；上更新 统（Q3,分布于高阶地及山顶，为含粘土质粉砂及亚粘土，下部夹有砂砾石层； 全新统（Q4,分布于河

19、床、漫滩、i、n级阶地上的冲积层及洪积物。3.1.2 地质构造和地震3.1.2.1 地质构造本区在大地构造单元上隶属于与松潘、 甘孜印支褶皱系交界地带的祁连加 里东褶皱带的拉脊山优地槽内, 南与双朋西清水隆起带为邻, 北与拉脊山褶皱 带相连，阿勤卡金山一当蕊五台山隆起带以 NW345方向恒于地区中部，东侧 为民和一临夏盆地，西侧为化隆盆地。区域内构造线方向以NWV向和NNV向为主, 且河西系构造行迹表现尤为明显，控制着库址区构造发育的方向和规模。NWV向断裂主要有拉脊山活动断裂带和隆务河一大夏河断裂，全新世以来无 明显的活动迹象或断裂活动显著减弱。NNW向断裂主要有大河家一关滩断裂、马 尔坡乌

20、龙沟断裂、 协拉断裂、循化断裂， 自晚更新世中晚期以来活动性已明显 降低。3.1.2.2 场址区域构造稳定性研究积石峡工程场址位于化隆与临夏两盆地之间当蕊五台山隆起中。 对关门断层 和锁通断层距坝址较近,对工程区稳定有重要意义,为此进行专门的研究。70 ,北端被北西向断裂所截，延伸长约 20余如。断层破碎带宽数十米，岩性 破碎，挤压特征明显。该断裂晚更新世以来无明显活动。锁通断层(F13)位于坝址上游约5如处锁通坡，总体走向 NW3O0，呈- 向南西凸出的弧形，可见长度不足 10如。该断层规模较小，与北邻两条断层组 成一小型“帚”状构造，涉及范围仅13 km 2。该断层自晚更新世以来已进入相对

21、 稳定的状态。综上所述，对坝址区构造稳定性评价如下：(1)区域内晚近期构造运动主要表现为大面积间歇性上升为主，地貌上反差强烈，展现出断陷盆地与高耸隆起山岳相间分布，相对高差数百米。 峡谷区黄 河自中更新世以来深切达数百米，发育有多级基座阶地。山麓冲积扇重叠， 且坡度较大；河床覆盖层薄；河道水力坡降大，差异性升降运动表现强烈。(2)本区大断裂普遍切割上新统地层，均未见到切割晚更新世地层，表明 在上新世末，更新世早中期曾有过强烈活动。在中更新世晚期以来，即距今1126 万年间，多数在20万年左右，活动迹象不明显，基本处于稳定状态。(3)坝址区所处部位地震地质环境相对较好。距；离较近的关门断层和锁

22、通断层的规模相对较小，活动的强度较低，控震作用不明显，无中强震孕震能力， 自中更新世晚期以来无新活动迹象。从构造活动性分析，坝址区范围是相对安全、 构造稳定性较好的地区。(4)坝址区为地震活动水平较低的弱震区。有史以来，沿关门断层和锁通 断层无强震记录，也无地震现象。区内地震频度小，小震震中分布零散，预期近 期内不会出现地震增强的趋势，场址仍主要受外围远场强震的波及影响， 工程区 为区域构造基本稳定区。3.1.2.3 地震基本烈度积石峡工程基本场址地震基本烈度为七度，坝址 50年超越概率5%和100年超越概率2%的基本水平加速度峰值分别为0.159g和0.288g。3.2库区工程地质条件3.2

23、.1库区地质概况当正常蓄水位1856mI时,水库回水全长约37.23 km，库盆由峡谷和川地两部 分组成。峡谷段全长20 km，主要地层为前震旦系变质岩和白垩系砂砾岩。 库岸陡峭,岸坡多大于45,河流蜿蜒曲折，平均水力坡降 2.4%。两岸冲沟、崩塌及滑坡 等较发育。川地段长17如，分布于库尾，由循化川地组成，宽约 1 4 km.库盆 主要由上第三系红层构成，漫滩及阶地发育。3.2.2水库渗漏及固体径流积石峡电站水库两岸山体雄厚，无通向下游的大断裂，无低于库水位的邻谷 和低地。黄河为区域最低排泄基准面，两岸地下水补给河水。周边均为不透水岩 层，封闭条件良好。库内固体径流主要来自于上游及区间支流携

24、带泥沙和库岸再造所提供的物 质。其固体物质的搬运量有限。水库蓄水后，岸坡再造，部分滑坡堆积物、残坡 积和洪积物塌滑入库，其量有限，对水库正常运行无大的影响。3.2.3水库诱发地震库区内无发真构造的地质背景，属外围地震波及影响区。除库尾有循化冲 断层分布外，库区其它部位无区域性断裂通过。循化断层历史上也不是发震构 造，破碎带挤压紧密，阻水性较好，不利于深部渗透。库尾水位抬高仅 4m多,且库容不大，水头不大于100m类比黄河上游已建水库的地震资料， 认为该水 库产生危及工程安全的水库诱发地震的可能性不大。3.2.4水库主要工程地质问题库岸稳定和水库区的浸没、塌岸问题是水库两大主要的工程地质问题。(

25、1)库岸稳定问题库区发育有7处较大的滑坡，分布在峡谷段，其中库首段有i#、n#滑 坡，库中段分布有m#、 及#滑坡。从滑坡表面地形、滑水库蓄水后,床形态、物质组成、剪出口位置、稳定计算等方面综合分析认为：库区滑坡是整体稳定的，I但岸边再造不可避免, 破坏方式均以小方量的崩塌形式为主，在水库内不可能形成大的涌浪及二道坝。即使按极端情况考虑，假定 m#、 及#滑坡一次性最大方量崩塌同时入库，产生的水库涌浪传递到坝时的最大浪高只有 3.36m,对大坝的安全不构成危害。库尾段地形平坦开阔，两岸i、n阶地发育，水库回水大都到i级阶地前 缘，除在加入村及循化县城两处有塌岸问题需采用防护措施外，不存在其他边

26、 坡稳定问题。(2)水库浸没问题浸没区主要分布于马尔坡上、下滩、东门 尕庄、波浪滩、草滩坝和加入六 个区，均位于黄河低阶地及高漫滩区。 当正常蓄水位1856m时，库区淹没总面积20.44 km。3.3坝址区工程地质条件（褶皱不管）3.3.1地形条件积石峡选定上坝址，积石峡峡谷出口河道转弯处，该处河流流向自 SW200呈开阔“V”字I，两岸不对称，右岸陡峭，自然边坡 I坝线处岸坡较陡外，其余部位都较缓，自然边坡 蚀阶地的台面，其高程 1800-1820m，宽约100m。转向SE160，形成左凸右凹的河湾，河湾下游河道相对顺直。坝址区河谷断面 60 80。左岸较缓，除 30 60，残留n、m级侵

27、平水期河水位17831782m， 水面宽6070m,水深9-17m，正常蓄水位1856m时，河谷宽255-291m。坝址 区两岸山顶岩石高出水面 200400m。上游宽河床覆盖层厚度变化较大，中间 08m，河边回水区410.7m,上坝址左岸 沿河流方向有一呈弧形展布的纵向深槽，该深槽纵向长度约 160m，1758m。1020m，下游宽2050m，覆盖层厚度达14.630.6m。基岩面最低高程3.3.2地层岩性K11坝址区出露基岩主要为白垩系下统河口群，按岩性组合共分五大层（K51）0岩层走向NE24 30，倾向SE,倾角11 12，在坝址区呈平缓皱 曲，上坝址倾左岸偏下游。K11层：深灰色杂色

28、砾岩，上部夹粗中粒砂岩。主要分布在上游木场村一带。K21层：紫红色中细砂岩，砖红色泥质粉砂岩，砖红色泥铁质粉砂岩，灰色 砾岩。该层岩性软弱，力学强度较低，软弱夹层及裂隙较发育，主要分布于坝址 区河床及两岸较低部位及木场村一带。紫红色、紫灰色砾岩，局 软弱夹层及裂隙中等发育,K31层：紫红色、青灰色中细砂岩夹紫红色砾岩， 部夹泥质粉砂岩，单层厚2540cm。该层强度中等， 主要分布于坝址区两岸。砾岩，砖红色泥质粉砂岩K41层：砖红色、紫红色泥质粉砂岩及中细砂岩、夹杂色砾岩，单层厚 0.22m。该层强度较差，软弱夹层发育，主要分布于坝址 区左岸坝肩及右岸较高部位。K51层：紫红、紫灰色砾岩夹系、粗砾砂岩为主，局部夹有粉砂岩及泥质粉 砂岩。该层强度较差，表面易风化破碎，主要分布于坝址区左岸较高部位。3.3.3地质构造白垩系地层构造变动轻微，岩层倾角变化 7 -24内，上、下坝址间岩层 似呈一不完整的宽缓向斜褶曲，即上坝址倾左岸偏下游，下坝址倾左岸偏上游。坝址区共有断层29条，规模较小，一般长在100140m，个别大于400m，无顺 河向断层。按其产状大致可分为 NNW、