5 工程选址、工程总布置及主要建筑物.doc

1、5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-15 工程选址、工程总布置及主要建筑物5.1 工程等级和标准5.1.1 工程等别及主要建筑物级别刘家沟水库是以农业灌溉为主，兼有城镇供水与灌区农村人、畜饮水和防洪、发电等综合利用功能的中型水利工程。水库总库容2793.0 万 m3，设计灌溉面积 4.0353 万亩，配套电站装机容量 1.5 万KW。按照水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）的分等分级原则，本水库枢纽属三等工程，大坝、泄洪洞、放水等永久性主要建筑物为 3 级，按照电站装机规模及渠道控灌面积，电站前输水压力隧洞、调压井、压力管道以及电站厂房，均按 4 级建筑物设计，灌溉渠系

2、建筑物按 5 级建筑物设计，施工导流隧洞、围堰等临时建筑物为 5 级。5.1.2 洪水标准按照水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）表3.2.1 规定，本工程枢纽主要永久性建筑为 3 级，设计洪水重现期为10050 年，定为 50 年一遇；校核洪水重现期砼面板堆石坝为20001000 年，定为 1000 年一遇，碾压砼重力坝校核洪水重现期为1000500 年，定为 500 年一遇。配套电站永久性主要建筑物属 4 级建筑物，按表 3.2.5 规定，电站厂房等主要建筑物，设计洪水重现期为5030 年，定为 30 年一遇，校核洪水重现期为 100 年。各建筑物采用的洪水标准及相应流

3、量见表 5.1-1。各建筑物采用的洪水标准及相应洪水流量表表 5.1-1项目 砼面板堆石坝3 级坝、溢洪道 碾压砼重力坝3 级挡泄水建筑 电站厂房 消能防冲重现期(年)50 年（设计）1000 年（校核）50 年（设计）500 年（校核）30 年（设计）100 年（校核）30 年（设计）5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-2洪水流量(m3/s) 584 849 584 787 630 755 5405.2 工程坝址及坝型选择5.2.1 坝址选择（1）坝址方案拟定刘家沟水库是以农业灌溉为主，兼有城镇供水、灌区农村人、畜饮水和防洪、发电等综合利用效益的中型水利工程。刘家沟水库所在流域小溪河位于

4、三叠系下统灰岩及白云质灰岩广布地区，岩溶水文地质条件较为复杂，水库的渗漏问题将成为决定本工程成败的关键性地质问题。小溪河中上游刘家沟以上河段，河床比降陡，河谷狭窄，库容条件差，同时还存在刘家沟邻谷渗漏问题，故不宜建坝；小溪河中下游现先峰电站取水坝以下王爷庙至龙洞湾长约 1.3km 河段出现多级跌坎，河床高程由 390m 陡降至 280m，河床比降达 86。故现先峰电站取水坝址以下河段，由于河床比降陡，库容条件差，水库位置低等不利因素制约，亦不宜筑坝建库。在刘家沟水库选点规划工作阶段，重庆三峡水电设计研究院会同国家电力公司贵阳设计院工程技术人员对小溪河下游刘家沟至现先峰电站拦河坝间长约 3km

5、河段，经反复踏勘研究，综合考虑坝址地形地质条件，水库综合利用对库容规模的要求，枢纽布置及成库条件等多方面因素，在刘家沟口以下长约 1.5km的河段内选择了上（胡家坪） 、中（堰塘湾） 、下（鼻骨梁）三个坝址方案。中坝址位于上坝址下游约 400m 处，地形地质条件与上坝址类似，但其枢纽布置不如上坝址优越，上坝址可利用右岸上游游家湾有利地5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-3形，结合筑坝料石开采布置河岸式溢洪道。鉴于中坝址距上坝址较近，地形地质条件与上坝址比较无优势，而枢纽布置条件又不如上坝址，因此，本阶段只对上（胡家坪） 、下（鼻骨梁）两坝址方案进行技术经济比较。（2）胡家坪坝址（上坝址）该

6、坝址位于刘家沟口下游约 530m 处，坝址右岸上游侧为游家湾。坝址左岸坡顶高程 610630m，高程 435480m 为陡崖，崖下自然坡角3545,崖上陡缓相间，自然坡角陡坡 4565,缓坡 1830;右岸坡顶山脊高程 663m 左右，高程 470550m 为陡崖，崖下自然坡角3540，崖上自然坡角 4565；谷底坝址区高漫滩有人工河堤形成的耕地平台，左岸平台宽 012m，右岸平台宽 1525m；河床最低高程401.0m，枯期水深 0.51.2m，两岸河堤间河床宽 1825m；河床覆盖层厚 9.416.4m，下伏基岩高程 388.8387.4m。右岸岸坡中下部发育第四系崩坡积体，厚度 12m。

7、该坝址为斜向谷，右岸为顺向坡，左岸为逆向坡，水库正常蓄水位为 470m 时，谷宽约 210m。坝址区主要出露三叠系下统嘉陵江五段地层，河床及两岸出露 T1j5-3 层灰、深灰色中厚层状微晶灰岩夹薄 中层状泥质白云岩。灰岩为块状构造，微晶结构；泥质白云岩为层状构造、泥质结构，岩层厚 3545m。河床中部下伏 T1j5-2 层深灰、灰黑色中厚层状含藻灰岩，层厚 4055m。据上坝址 ZK303 钻孔资料揭示，弱风化层深达 63.27m，风化岩体厚 47.97m，其中强风化层厚5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-414.07m。坝址区两岸大部分基岩裸露，据平洞揭示右坝肩强卸荷带水平深度 010m

8、，左坝肩强卸荷带水平深度 012.5m。坝肩岩体裂隙发育，裂隙一般张开 310cm，充填物以粘土为主，夹少量灰岩、泥灰岩碎石，岩体破碎，呈碎裂状结构。河床覆盖层厚 9.416.4m，上部为冲积砂卵砾石层，中、下部为冲积粘土、砾石土层，河床岩溶不发育,岩体透水率小于 3Lu，顶板深度为 38.50m。上坝址库首左岸由于 S20、胡家洞与 S21、 S22 岩溶管道水补给区相连，因而有岩溶裂隙性与管道性渗漏的问题存在。（3）鼻骨梁坝址（下坝址）位于胡家坪上坝址下游约 1.26km，鼻骨梁下游侧约 250m 处。左岸鼻骨梁后坡坡顶高程 800820m，岸坡 470550m 高程为陡崖，崖下坡角 35

9、50；右岸 570m 高程以下，自然坡角 30左右。谷底坝址区两岸河漫滩，人工河堤形成的耕地平台宽 1725m，河床最低高程395.0m，枯期水深 0.30.8m，两岸河堤间河床宽 2530m。河床基岩面高程 379.9381.0m，河床覆盖层厚度 17.019.65m。坝址下游右岸150m 以下为孔家湾古崩滑堆积体。坝址区岩层走向与河流流向间夹角为 4070，为斜向谷。水库正常蓄水位 458m 时，谷宽约 190m。坝址区主要出露三叠系下嘉陵江三、四段（T 1j3、T 1j4）地层，右岸为顺向坡，河床及右岸出露 T1j3-4 浅灰深灰色中厚层微晶灰岩，块状构造，显晶质结构，厚 1921m；左

10、岸为逆向坡，下部出露 T1j4-1 层浅灰绿色薄层状泥质灰岩夹白云质灰岩及少量泥质白云岩，厚1921m，中部出露 T1j4-2 层灰、深灰色厚层状角砾灰岩（烂灰岩） ，厚5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-558m，上部坝肩出露 T1j4-3 层黄灰色薄中层状泥质灰岩，厚约 15m。河床覆盖层厚 17.019.65m，中、上部为冲洪积砂质粘土层，其下为冲积砂卵砾石层。河床中部下伏基岩为 T1j3-3 灰白 深灰色厚层块状角砾灰岩，厚 1925m。据下坝址 ZK103 钻孔揭示，风化层深达 64m，风化岩体厚 44.35m，其中强风化层厚 16.74m。坝址两岸大部分基岩裸露，但岩体完整性较

11、差，强卸荷带深 014m，岩体裂隙发育，一般张开310cm，充填物以粘土为主。河床岩溶不发育，岩体渗水率在孔深37.77m 以下小于 3Lu，属弱透水岩体，但坝址区存在裂隙性绕坝渗漏问题。下坝址库首左岸岩溶洼地与下游母猪寨 S49 管道水可能存在水力联系，按 3%的水力比降反推至库首核桃湾，地下水位仅 400m 左右，在坝肩与左岸分水岭间分布地下水位槽谷，构成渗漏缺口需进行防渗处理。（4）坝址比选坝址地形及工程地质条件从地形条件来看，上、下坝址河段顺直，岸坡稳定，均具筑坝条件。上坝址河床最低高程 401.0m，水库正常蓄水位 470.0m 时，河谷宽约 210m，筑坝壅水高 69m，右坝肩靠近

12、支沟游家湾，其地形有利于布置坝肩河岸式溢洪道；下坝址河床最低高程 395.0m，与上坝址库容规模相近时，水库正常蓄水位为 458.0m，相应河谷宽约 190m，筑坝壅水高 63m。由于下坝址河谷岩坡较陡，无有利地形布置溢洪道，如采用砼面板堆石坝型，只能利用左坝肩河岸布置隧洞式泄洪建筑物。从工程地质条件看，上坝址坝基河床覆盖层厚 9.416.4m，坝基岩体为 T1j5-3 层微晶灰岩夹薄中层状泥质白云岩，其下为 T1j5-2 层含藻灰岩、T 1j5-1 层微晶、隐晶质灰岩夹薄中层状泥质灰岩；下坝址坝基河床5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-6覆盖层厚 17.019.65m，坝基岩体主要为 T

13、1j3-4 层浅灰深灰色中厚层微晶灰岩，其上左坝肩出露 T1j4-1 泥质灰岩、T 1j4-2 层角砾灰岩（烂灰岩） 、T1j4-3 层泥质灰岩，河床下伏 T1j3-4 层中厚层状微晶灰岩、 T1j3-3 层厚层状角砾灰岩、T 1j3-2 层薄中层状泥质白云质灰岩。总体看，上、下坝址工程地质条件类似，坝基岩层以微晶灰岩、含藻灰岩、泥质灰岩夹白云质灰岩为主，岩体多属碎裂块状结构，完整性较差，两岸强卸荷带较深，裂隙较发育，而且河床覆盖层较厚。如本工程坝型采用重力坝方案，由于坝体较高，坝基工程地质条件差，致使大坝清基及填筑工程量大，工程投资高。故根据上、下坝址地形地质条件及当地天然建材方面的实际情况

14、，本工程以选用砼面板堆石坝型为宜。上、下坝址河谷宽度相近，在库容相近时，上坝址坝高高于下坝址，因而坝体填筑工程量上坝址略大。从坝基坝肩渗漏防渗处理工程措施分析，上坝址方案，右坝肩靠近游家湾存在绕坝渗漏问题，防渗线长约 200m，据岩溶水文地质调查分析，左坝肩近坝范围内库水可能产生直接的管道性渗漏,防渗线长达1.4km,防渗面积约 5.1 万 m2。由于左坝肩存在上述渗漏问题,上坝址方案坝肩防渗处理工程措施不但工程量大，投资高，而且具有较多影响工程投资的不确定因素。下坝址方案坝肩存在裂隙性绕坝渗漏问题，左岸防渗帷幕接地下水位，帷幕线长约 450m，右岸帷幕线长约100m。下坝址右坝肩及河床的 T

15、1j2-3 层泥质灰岩系弱岩溶相对隔水层，对坝基坝肩防渗较为有利。下坝址存在的主要岩溶水文地质问题是库首左岸核桃湾一带的低地下水位槽谷构成的渗漏缺口，宽约 500m，需进行防渗处理。总体看，下坝址坝基防渗帷幕灌浆工程量及投资少于上坝址。综上所述，从地形条件有利工程布置分析，上坝址优于下坝址；5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-7从工程地质条件、坝基及坝肩绕坝渗漏、坝基坝肩防渗帷幕灌浆工程量考虑，下坝址优于上坝址。工程布置条件及投资上、下坝址方案均存在坝基覆盖层深，基岩较破碎，强卸荷带深，裂隙发育，坝基岩体物理力学指标较差等问题，根据上、下坝址的地形、地质条件及天然建材情况，上、下坝址均适宜

16、修建砼面板堆石坝。故上、下坝址方案均以面板堆石坝枢纽布置进行技术经济比较。上坝址方案：坝址位于胡家坪，采用砼面板堆石坝方案，坝轴线位于右岸冲沟游家湾沟口下游约 300m 处，水库正常蓄水位 470.0m，相应库容 2805 万 m3，趾板建基高程 383.0m，最大坝高 89.0m。利用右坝肩游家湾有利地形布置河岸式溢洪道，靠近左坝肩布置放水隧洞进水口。配套电站调压井前总干渠压力输水隧洞沿小溪河左岸布置，进水口后至调压井段压力输水隧洞长 4.108km。施工导流隧洞兼水库放空洞布置于右坝肩下。下坝址方案：坝址位于鼻骨梁下游侧，仍采用砼面板堆石坝，初选坝轴线位于鼻骨梁下游约 250m 处。水库正

17、常蓄水位 458.0m，相应库容 2710 万 m3，趾板建基高程 376.0m，最大坝高 84m。坝址区河谷呈“U ”型宽谷,水库正常蓄水位 458.0m，谷宽约 190m，坝肩以下岸坡均匀无突变，左岸坡自然坡角 3550，右岸坡 570m 高程以下自然坡角约 30。左右岸均无有利地形布置河岸式溢洪道，故将水库泄洪建筑采用泄洪隧洞形式布置于左坝肩山体内。水库放水隧洞、施工导流隧洞兼放空洞亦布置在左坝肩下，进水口后至配套电站调压井前总干渠输水压力隧洞长 3.185km。上坝址方案坝高较下坝址方案高 5m，上坝址方案水库正常蓄水位较下坝址方案高 12m，对充分发挥工程灌溉及发电效益较为有利，但5

18、 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-8输水隧洞上坝址方案较下坝址方案增长约 0.923km。上坝址地形条件有利于砼面板堆石坝枢纽布置，这是上坝址方案的主要优点。上坝址方案存在的主要问题是近坝范围内库水可能产生直接的管道性渗漏，左坝肩渗漏防渗处理工程量大，影响工程投资的不确定因素较多。下坝址方案地形条件对砼面板堆石坝枢纽布置较为不利，库首左岸核桃湾一带低地下水位槽谷构成的渗漏缺口的防渗处理问题，是下坝址方案的主要缺点。但下坝址方案坝基下有相对隔水层，大坝填筑与坝基坝肩防渗处理工程量及投资小于上坝址方案。 因此，从工程布置条件及投资比较，上坝址方案虽具有地形条件有利于砼面板堆石坝枢纽布置的优点，

19、但坝基坝肩渗漏问题突出，尤其是位于左坝肩下的岩溶管道渗漏，岩溶水文地质复杂，难以完全查清，故坝基坝肩防渗处理工程投资不但量大，而且难以进行投资控制。下坝址方案坝基坝肩防渗处理方面具有相对优势，故从工程布置及投资比较以选择下坝址方案为宜。水库左岸邻谷渗漏问题刘家沟水库左岸的朱家坝一线存在低邻谷地形，谷底高程低于水库正常蓄水位 210240m，邻谷距水库区水平距离约 3km，邻谷间有地下分水岭存在，据岩溶水文地质报告分析，宜在 470m 高程以下建库。在水库坝址选择时，其正常高水位在满足工程开发任务要求的前提下以尽可能低一些为好，下坝址方案水库正常蓄水位 458.0m，较上坝址方案正常蓄水位 47

20、0.0m 低 12m，且位于邻谷地下分水岭高程以下，成库条件较为可靠。故从水库左岸邻谷渗漏问题分析，下坝址方案亦优于上坝址方案。水库综合利用效益及库区淹没损失本工程以灌溉为主，同时具有较好的发电综合利用效益。上坝址5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-9方案水库正常蓄水位较下坝址方案高约 12m，由于水库位置较高，不但可增加灌区自流控灌面积，而且水库配套工程刘家沟电站，上坝址方案发电水头较下坝址方案高 8.5m，多年平均发电量多 271 万 kw.h。上坝址方案，库区河谷狭窄，淹没耕地相对较少，据调查统计，上坝址方案库区淹没耕地 266.3 亩，搬迁移民 338 人。由于上、下坝址间长约 1

21、.26km 河段河谷相对较开阔，两岸耕地比较集中，据调查下坝址方案库区淹没耕地 320.4 亩，迁移人口 418 人，较上坝址方案水库多淹没耕地 54.1 亩，多搬迁人口 80 人。故从水库综合利用效益及库区淹没损失来看，上坝址方案优于下坝址。枢纽工程施工条件及建设工期上坝址方案右岸有利地形便于结合筑坝石料开采布置河岸式溢洪道，水库枢纽溢洪道与放水建筑物各在一岸，施工干扰小，坝址上下游河谷相对较开阔，有利于施工场地及施工交通布置。下坝址方案由于受地形地质条件限制，水库枢纽泄洪隧洞、放水隧洞及施工导流隧洞均只能布置于左坝肩河岸，致使施工干扰较大。由于坝址区左岸坡顺直，坡度较陡，因而施工场地及施工

22、交通布置亦较困难，下坝址右岸下游附近岸坡相对较缓，有利于施工场地及道路布置。本工程当地建材石料丰富，灰岩石料质量好，开采易，运距近。可研阶段经地质勘察，推荐灰石包石料场位于小溪河右岸上、下坝址之间，距上、下坝址运距均在 1.0km 以内，其可采储量达 910 万 m3 ，完全能满足本工程块石及砼骨料用量要求。从工程施工工期比较，上、下坝址施工条件类似，枢纽主体工程量接近，下坝址泄洪、放水、施工导流建筑物集中布置于左岸，虽存5 工程选址、工程总布置及主要建筑物5-10在一定施工干扰问题，但无论上坝址或下坝址方案，安排 3 年工期均能完成水库枢纽主体工程施工任务。因此，从施工布置条件看，上坝址略优

23、于下坝址；从天然建筑材料及施工工期分析，上、下坝址方案差别不大。（5）结论前述坝址方案比选表明，上坝址方案具有：地形条件有利于砼面板堆石坝枢纽布置，坝轴线短，坝体填筑工程量较少，水库位置高，灌溉及发电效益较好，库区淹没损失较下坝址方案少，水库枢纽溢洪道、放水隧洞布置各在一岸，施工干扰小等优点。存在的主要问题是：右坝肩存在绕坝渗漏问题，坝基下岩层无相对隔水层，左坝肩下存在岩溶裂隙性与管道性渗漏。由于坝基坝肩岩溶水文地质条件复杂，不但使坝基坝肩防渗处理工程量大，而且由于左坝肩岩溶水文地质不确定因素较多，致使坝肩防渗处理工程投资难以控制。同时，由于上坝址水库正常蓄水位较下坝址方案高约 12m，接近岩溶水文地质报告分析推测的左岸邻谷地下分水岭高程 470m，水库邻谷渗漏的风险较下坝址大一些。下坝址方案的主要优点是：坝基下有相对隔水层，防渗边界较明确，坝基坝肩防渗处理工程投资较省，水库正常蓄水位低于左岸邻谷地下分水岭高程，邻谷渗漏的可能性小一些，成库条件优于上坝址。主要缺点是：坝址区地形条件对砼面板堆石坝枢纽布置不如上坝址方案有利，坝轴线较长，坝体填筑工程量较大，水库泄洪、放水及施工导流隧洞集中布置于左坝肩下，有一定施工干扰，水库位置低一些，灌溉及发电等综合利用效益较上坝址方案略差。