马什格羊水库倒流放水洞设计汇总.docx
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马什格羊水库倒流放水洞设计汇总
1.综合说明
1.1地理位置
马什格羊水库与贵德县常牧镇下岗查村附近的马什格羊沟内,坝址处海拔高程为3250~3350m,地理坐标介于东经101°33′18″~101°33′54″,北纬35°38′12″~35°38′54″,距县城河阴镇51km,距西宁市169km。
1.2气象资料
工程区位于青藏高原东北部边缘,深居内陆,具有明显的高原大陆性气候特征,冷干时期较长,暖湿时期较短,雨热同期,日照充足。
根据贵德气象站1956~2006年的气象资料统计,多年平均气温为7.2℃,最高年为7.8℃,最低年为2.4℃,年变幅1.4℃,极端最高气温为34.3℃,极端最低气温为-23.8℃,气温的日较差较大为15.1℃。
多年平均年降水量244.1mm,年最大降水量409.0mm,年最小降水量121.1mm,汛期6~9月份的降水量为183.5mm,占全年降水量的75.2%;多年平均蒸发量(E601蒸发器)为1252.4mm;年日照时数2904h;太阳总辐射量为每年1512Ka/cm2;年平均风速为2.1m/s,大风主要出现在冬春季节的2~3月份,最大风速达21m/s,年平均大风日数为24.7天,风向常为偏西或偏北。
贵德气象站主要气象要素统计详见表2-1。
表1-1贵德气象站主要气象要素统计表
项目
单位
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
各月平均气温
℃
-6.6
-2.9
3.9
9.7
13.5
16.1
18.3
18.2
13.7
7.3
0.0
-5.3
7.2
各月最高气温
℃
2.6
6.0
12.4
18.1
20.8
23.1
25.2
25.3
20.6
15.9
8.8
3.9
15.2
各月最低气温
℃
-13.8
-10.0
-3.1
2.0
6.3
8.9
11.5
11.7
7.9
0.7
-6.4
-12.0
0.3
表1-1贵德气象站主要气象要素统计表
项目
单位
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
全年
极端最高气温
℃
12.3
18.3
25.5
28.7
30.5
32.3
34.0
33.3
32.4
26.0
18.4
13.2
34.3
极端最低气温
℃
-23.8
-19.8
-15.1
-9.9
-3.2
-0.1
4.2
3.5
-3.3
-10.3
-17.8
-20.8
-23.8
各月平均降水量
mm
0.3
0.3
2.4
11.1
29.4
36.5
53.6
56.5
36.9
14.3
2.3
0.4
244.1
各月平均蒸发量
mm
27.9
46.7
93.7
156.2
173.6
154.8
159.7
165.3
115
92.4
41.5
25.6
1252.4
各月日照时数
h
223
216
244
252
264
259
261
265
219
235
234
232
2904
各月平均风速
m/s
1.4
2.1
3
3
2.6
2.2
2.1
2.2
2.4
1.7
1.4
1.1
2.1
1.3水文资料情况
东河流域内唯一的上兰角水文站系东河干流站,集水面积为981km2,仅有1960年7月~1962年6月两年完整的实测降雨、径流资料,资料代表性差。
贵德县气象站具有1957-2007年共51年降雨资料,临近隆务河流域第一、二引水口所在沟道羊智沟,仅有上岗查雨量站1976-1989年14年降雨资料,隆务河干流上有同仁水文站,集水面积为2832km2,该站具有1956-2009年共54年降雨、径流资料。
1.4工程地形地质
1.4.1地形地貌
坝址区左岸山体高大、雄厚,自沟谷左侧至坡体顶部,地表高程自3249.0-3325.0m以上,坡体坡度20°-45°,呈下陡上缓,地表植被发育。
坝址处沟谷发育宽度为30-40m,谷底地形较平坦(在地表径流处下切1.0m左右),沟谷纵坡降2.1%左右。
地表高程3249.0-3250.0m之间,地表植被较发育。
右岸山体相对低缓、单薄,自沟谷右侧至坡体顶部,地表高程自3250.0-3295.42m,坡体坡度一般为15°-30°,局部较陡,地表植被较发育
1.4.2地层岩性
坝址所分布的主要地层有第三系粉砂质泥岩,第四系下更新统湖积-冲积泥岩,第四系上更新统风积黄土,第四系全新统洪冲积粉土、砾石等,印支期侵入岩。
(1)第四系全新统洪冲积粉土、淤泥质粉土(粉砂)、砾石(Q4pal),分布于马什格羊沟谷中,呈带状分布。
上部为洪冲积黑灰色-青灰色粉土,土质不均,含砂砾,有机质含量高,结构松散,厚度1m左右;下部地层为洪冲积砾石,青灰色,卵石含量为10%左右,砾石含量为45%左右,砂含量为20%左右,含泥量为25%左右,砾石磨圆较差,多为针片状,分选一般,结构松散。
结构中密-密实,一般厚度1m-6m。
(2)第四系上更新统风积黄土(Q3eol),分布于坝址表层,分布较连续。
灰色,土黄色,土质较均匀,具小孔隙,部分发育垂直节理。
结构松散,一般厚度1m-3m。
(3)第四系上更新统洪冲积含砾砂(Q3pal),主要分布于坝址坡体顶部,灰白-土黄色,浅黄色,砾石含量为40%左右,局部见有卵石,砂含量为50%左右,含泥量为10%左右,分选好,部分具斜层理,分布连续,结构中密-密实。
一般为9m左右,坡体前缘稍薄。
(4)第四系下更新统湖积-冲积泥岩(Q1l-al),主要分布于右岸中上部。
浅红-灰黄色。
含有灰白-白色钙质结核。
右岸分布厚度较大,在右坝肩处为30m左右,是坝址区的主要地层之一,与下伏第三系上新统为角度不整合接触,该套地层成岩较差,为弱成岩。
上部全强风化层为3m左右呈粉末状(为粘土)。
该层上部15m左右范围内发育干缩裂隙。
总体而言,该套地层属老粘土,具有沉积年代较早,密实度较好的特点。
(5)新近系(N2g)粘土岩,主要分布于两岸中部,分布连续,红色,层状,属软岩。
表层风化裂隙较发育,隙面呈灰黑色,产状:
NW340°·NE∠26°。
厚度为3-17m。
与下伏印支期侵入岩为角度不整合接触。
(6)印支期(πγ51c)侵入岩,在沟谷两岸出露,分布连续,岩性为花岗岩。
是坝址的主要地层之一。
属坚硬岩,致密,块状结构。
强风化厚度一般3-8m,弱风化厚度一般为2-6m。
1.4.3地质构造
坝址区部分地带侵入岩出露,受区域地质构造的影响,坝区断层构造较发育。
断层发生在印支期花岗岩中。
主要发育有5条,其中F1、F2两条规模较大(平行),其余较小(见表3.3-1,坝址区断层统计表)。
F1、F2两条断层贯穿并深切坝基,破坏了坝基岩体的完整性,使得岩体强度大大降低,同时,加剧了岩石的风化作用,使岩层透水性变大。
对于上坝线而言,影响较大的断层是F1和F2,其走向均为北北西向,近于平行,相距50m左右,在坝址处发育长度400m左右,在南北部及坝址部分被第四系所覆盖。
属河西西构造体系的次一级分枝构造,与工程区的区域地质构造走向是一致的。
表1-2坝址断层统计表
断层编号
产状
性质
破碎带宽度(m)
断层带岩性
工程地质评价
F1
NW355°·SW∠85°
压-压扭性
2.5
断层泥、断层角砾岩等
与上坝线斜交,与下坝线近于直角,高角度切割基岩。
影响带宽10左右,对坝基有影响,建议进行混凝土置换处理。
F2
NW355°·SW∠84°
压-压扭性
9.0
断层泥、断层角砾岩等
与上坝线在河谷中斜交,与下坝线近于直角,高角度切割基岩。
影响带宽7m左右,对坝基有影响,建议进行混凝土置换处理。
F3
NE23°·SE∠74°
压性
0.6
断层泥、断层角砾岩等
发育于下坝线右岸,并与F1断层斜交,对坝基有影响,建议进行混凝土置换处理。
F4
NW340°·SW∠82°
压性
0.35
断层泥、断层角砾岩等
发育于上坝线左岸的沟谷中,距上下坝线较远,对坝基基本无影响。
序表1-2
断层编号
产状
性质
破碎带宽度(m)
断层带岩性
工程地质评价
F6
NW355°·SW∠75°
压性
0.2
断层泥、断层角砾岩等
发育于左岸,对坝基影响较小。
F7
NW331°·SW∠79°
压性
0.2-0.3
断层泥、断层角砾岩等
发育于左岸,对坝基影响较小。
F8
NW352°·SW∠72°
压性
0.2
断层泥、断层角砾岩等
发育于左岸,对坝基影响较小。
根据在下坝线处对F1断层的探井开挖,断层带岩性为灰白色-白色断层角砾岩及断层泥。
根据颗分试验,角砾含量为(60-2mm)23.8-32.5%,平均28.2%;砂(2-0.075mm)含量48.9%-54.4%,平均为51.3%;含泥量为18.6%-22.1%,平均为20.5%。
根据下坝轴线ZK4钻孔揭露,断层4.0m以下断层岩性为断层角砾岩,根据物探声波测试,其剪切波速为1550-5780m/s,平均为3284m/s;泊松比为0.01-0.55,平均为0.16;动弹性模量为0.42-7.87GPa,平均为2.83GPa;动剪切模量为0.26-4.26GPa,平均为1.32GPa。
1.4.4水文地质
⑴水文地质条件
马什格羊沟谷中及库区左岸支沟中分布有第四系孔隙潜水,含水层岩性为洪冲积砾石,一般厚度为2-4m。
地下水位埋深为1.5-2.0m,不同季节变化幅度为0.3m左右,主要接受上游河谷地下水的渗流补给及大气降水的入渗补给,排泄于下游河谷。
地下水流向基本为北西-北西西向,支沟中则为北东向。
⑵水质分析
马什格羊沟谷在坝址以上集水面积为25.8km2,沟谷中有常年流水,但在不同季节水量变化较大。
经对马什格羊沟谷中地表水(编号S1)水质分析,水中游离CO2含量为91.6mg/l,侵蚀性CO2含量为0,水中CO22-含量为0,HCO-含量为6.52mmol/l,CL-含量为20.76mg/l;SO42-含量为39.72mg/l,Ca2+含量为111.87mg/l,Mg2+含量为12.56mg/l,K+含量为1.00mg/l;Na+含量为16.7mg/l,PH值8.12,总硬度331.11mg/l,总碱度326.51mg/l,矿化度为401.61mg/l,水化学类型为HCO3-Na·Ca型水。
根据对贾鲁羊沟拟建引水枢纽处中地表水(编号S2)水质分析,水中游离CO2含量为115.57mg/l,侵蚀性CO2含量为0,水中CO22-含量为0,HCO-含量为5.87mmol/l,CL-含量为16.15mg/l;SO42-含量为29.79mg/l,Ca2+含量为103.59mg/l,Mg2+含量为12.56mg/l,K+含量为1.00mg/l,Na+含量为16.7mg/l,PH值8.10,总硬度331.11mg/l,总碱度293.86mg/l,矿化度为401.61mg/l。
水化学类型为HCO3-Na·Ca型水。
⑶环境水的腐蚀性评价
根据《水利水电工程地质勘察规范(GB50487-2008)》中附录L环境水对混凝土腐蚀评价标准判定,马什格羊沟谷地表水、引水枢纽渠水对混凝土不具腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。
1.4.5物理地质现象
(1)卸荷、崩塌:
坝址区右岸岩质边坡受断裂构造的影响,坡度较大,一般为50°-70°,局部近于直立,坡体表层岩体发育卸荷裂隙,局部有崩塌现象,但由于边坡高度不大,总体崩塌方量很小。
(2)岩体风化:
坝址区具有干寒、多风、昼夜温差大、无霜期短等气候特征,受气候等因素的影响,岩体的风化剥蚀作用较强烈。
(3)冲沟:
坝址区冲沟较发育,位于坝址左岸的冲沟发育长度较大,为1km左右,属“V”形谷,沟床宽5m左右,两岸边坡较陡,近于直立,沟床为第四系松散堆积体,厚度2m-4m。
无地表径流,但有孔隙潜水分布。
1.5工程任务和等级
水库设计正常蓄水位3286.20m,库容为1088.4×104m³,一封闭性沟谷盆地,库区长度约为2.1km。
据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000判断工程等别和建筑物的级别。
现摘录相关表格如下。
表1-3水利水电工程分等指标
工程等别
工程规模
水库总库容
防洪
治涝
灌溉
供水
发电
保护城镇及工矿企业的重要性
保护农田(104亩)
治涝面积
(104亩)
灌溉面积
(104亩)
供水对象
重要性
装机容量
(104kW)
I
大
(1)型
≥10
特别重要
≥500
≥200
≥150
特别重要
≥120
Ⅱ
大
(2)型
10~1.0
重要
500~100
200~60
150~50
重要
120~30
Ⅲ
中型
1.0~0.10
中等
100~30
60~15
50~5
中等
30~5
IV
小
(1)型
0.10~0.01
一般
30~5
15~3
5~0.5
一般
5~1
V
小
(2)型
0.01~0.001
<5
<3
<0.5
<1
注:
1、水库总库容指水库最高水位以下的静库容;
2、治涝面积和灌溉面积均指设计面积。
表1-4永久性水工建筑物级别
工程等别
主要建筑物
次要建筑物
I
1
3
Ⅱ
2
3
Ⅲ
3
4
IV
4
5
V
5
5
表1-5临时性水工建筑物级别
保护对象级别
失事后果
使用年限
临时性水工建筑物规模
高度(m)
库容(108m3)
3
有特殊要求的1级永久性水工建筑物
淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟总工期及第一台(批)机组发电,造成重大灾害和损失
>3
>50
>1.0
序表1-5
保护对象级别
失事后果
使用年限
临时性水工建筑物规模
高度(m)
库容(108m3)
4
1、2级永久性水工建筑物
淹没一般城镇、工矿企业、或影响工程总工期及第一台(批)机组发电而造成较大经济损失
3~1.5
50~15
1.0~0.1
5
3、4级永久性水工建筑物
淹没基坑、但对总工期及第一台(批)机组发电影响不大,经济损失较小
<1.5
<15
<0.1
表1-6山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准[重现期(年)]
项目
水工建筑物级别
1
2
3
4
5
设计
1000~500
500~100
100~50
50~30
30~20
序表1-6
项目
水工建筑物级别
1
2
3
4
5
校
核
土石坝
可能最大洪水(PMF)或10000~5000
5000~2000
2000~1000
1000~300
300~200
混凝土坝、浆砌石坝
5000~2000
2000~1000
1000~500
500~200
200~100
结合实际情况和规范,可以判定:
主要建筑物为4级,次要建筑物和临时建筑物为5级。
设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为1000年一遇
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