1、三河口改工程概况三河口水利枢纽地处佛坪县与宁陕县交界的子午河中游狭谷段，坝址位于佛坪县大河坝乡三河口村下游约2km处，北距佛坪县城35km，东距宁陕县城45km，南距石泉县城49km，西距洋县县城50km。工程区对外交通方便，西岔河宁陕县两河口公路由坝址右岸通过，其北接108国道，南连210国道，是对外交通干线，椒溪河和蒲河均有公路可达库尾。西安至汉中高速公路在坝址下游约4km的大河坝乡通过，并设有出入口。水库坝址以上多年平均径流量8.65108 m3。整个河段地处秦岭山区，人口、耕地不多，区内无工业用水要求，只有少量的农村生活和灌溉用水需要。截至目前，流域内无大中型水利水电设施，人类活动影响
2、较小。规划的三河口水利枢纽坝址以下河段有十余条常流水的支流汇入，多年平均自产水量超过3108 m3，能满足其用水需求。2水文气象2.1流域概况子午河系汉江北岸的一级支流，上游由汶水河、蒲河、椒溪河汇合而成。主源汶水河发源于宁陕、周至、户县交界的秦岭南麓，由东北向西南流经宁陕县境内，在宁陕与佛坪交界处汇入蒲河、椒溪河后称子午河，汇合口以下河流由北流向南，于石泉县三华石乡白沙渡附近入汉江。子午河全长161 km，流域面积3010 km2，河道平均比降5.44，流域呈扇形。上游汶水河长106 km，流域面积1094 km2，河道比降9.3；椒溪河长70 km，流域面积596 km2，河道比降18.7
3、；蒲河长58 km，流域面积496 km2，河道比降26.6。子午河流域地形北高南低，中上游为高中山区，人烟稀少，森林茂密；下游为低山河谷区，人口相对集中，除农耕田外，多为灌木杂草覆盖。八十年代后，由于经济的发展，佛坪县城附近局部林木遭到破坏，水土流失有所增加。流域内无大中型水利水保设施，人类活动影响较小，河流含沙量小，水质良好。三河口水库坝址位于子午河三河口以下约2km处，坝址以上河长106km，控制流域面积2186km2，占全流域的72.6%，坝址处河床高程525m（黄海）。2.2水文资料子午河系汉江北岸的一级支流， 干流上设有两河口水文站，控制流域面积2816km2，与子午河相邻的酉水河
4、流域设有酉水街水文站，控制流域面积911 km2， 同为汉江北岸一级支流的湑水河设有升仙村水文站，控制流域面积2143 km2。子午河流域还设有四亩地、钢铁、筒车湾、龙草坪、火地塘、十亩地、新厂街、菜子坪、黄草坪、兴坪等雨量站。上述水文站、雨量站有50年以上的水位、流量、泥沙、降水、蒸发等整编资料，满足本工程水文分析计算要求。2.2.1径流三河口水库坝址以上控制流域面积2186km2，占子午河全流域的72.6%，多年平均降雨量886mm。坝址的年径流是将两河口水文站年径流按面积比拟法采用降雨修正计算得到。考虑与引汉济渭工程另一水源汉江干流黄金峡坝址径流系列同步，利用邻近流域径流资料将两河口站径
5、流资料插补延长，插补延长后径流资料系列年限为19542005年，共51年。计算得到三河口水库坝址处多年平均径流量为8.65亿m3。2.2.2洪水（1）洪水特性子午河的洪水是由暴雨形成的，暴雨的特性决定着洪水特性。该河的洪水最早出现在4月，11月由于受霖雨的影响，亦有洪水发生。年最大洪水一般出现在610月，洪水具有峰高、量大的特点，峰型多呈单峰，双峰和复峰相对较少，一次洪水过程约46天，主峰历时24天。据两河口站实测资料统计，年最大洪水出现在6月的机率占7.69%， 79月占77.0%，10月占12.8%，11月占2.56%；峰型为单峰的占66.7%，双峰和复峰占33.3%；实测洪水最大洪峰流量
6、6270m3/s，最大24小时、72小时洪量分别为2.418亿m3和3.344亿m3。（2）历史洪水及重现期1980年陕西省水文总站曾对子午河两河口河段的洪水进行过调查， 198284年，陕西省水电厅在陕西省洪水调查资料汇编时，对调查成果进行了复核，最大洪水发生在1925年，洪峰流量为4800 m3/s，其次为1967年、1980年洪水，洪峰流量分别为2800 m3/s（实测）、2550 m3/s。本次项建我院对以往调查洪水进行了复核，认为上述洪水发生的年份可靠，洪峰流量数值基本合理。2002年子午河发生特大洪水后，汉中、安康水文局分别对子午河上游支流洪水进行了调查，并用比降法推流。汉中水文局
7、调查成果为：椒溪河佛坪县城河段（流域面积330km2）的洪峰流量1900 m3/s，蒲河陈家坝河段（流域面积389km2）的洪峰流量2400 m3/s；安康水文局调查成果：椒溪河、蒲河、汶水河河口段（流域面积分别为330km2、496 km2、1094 km2）的洪峰流量分别为1430 m3/s、2800 m3/s、3500 m3/s。经复核，认为汉中、安康水文局的洪水调查成果基本能够协调。三河口水库坝址洪峰流量为椒溪河、蒲河、汶水河洪水叠加而成。按安康水文局调查椒溪河、蒲河、汶水河河口段洪水洪峰流量、洪水历时，涨峰历时、洪水总量，以汉中水文局调查的椒溪河佛坪县城的洪水过程为典型，求得各河流的
8、洪水过程，然后将三条河流的洪水过程叠加，可得三河口坝址的洪峰流量，其值为5990m3/s。2005年3月，2007年1月我院为编制引汉济渭调水工程项目建议书，在两河口河段、三河口河段进行了洪水调查和复查，调查到近百年来两河口河段的最大洪水发生在2002年，洪峰流量为6270 m3/s（实测）。结合以往单位洪水调查及两河口站实测资料综合分析，该河段其他大洪水发生的年份依次为： 1925年、1983年、1967年，洪峰流量分别为： 4800 m3/s、2970 m3/s、2800 m3/s。三河口水库坝址河段2002年洪痕清晰，根据我院实测大断面（2007年3月），采用比降法推流，得到洪峰流量为5
9、700m3/s。该值比用汉中、安康水文局调查成果推算的三河口处洪峰流量偏小5.96%，二者基本能够协调。本次三河口水库坝址2002年洪水洪峰流量采用5700m3/s。根据洪水调查访问情况及有关资料分析，考虑安全起见，本次将2002年洪水的重现期定为100年。(3)三河口水库坝址设计洪水计算 三河口水库坝址洪水根据两河口站成果采用面积比拟法计算，面积比指数洪峰流量取2/3，洪量取1。计算结果见表1。表2-1 三河口水库坝址不同频率洪峰流量、时段洪量计算成果表洪水特征量P（%）0.020.050.10.20.51251020Qm（ m3/s）9960886079907130601051704350
10、328024801730W24（亿m3）4.8524.3323.9363.5403.0922.6322.2431.7391.3580.986W72（亿m3）6.2965.6985.2484.7984.2003.7423.2762.6632.1971.716(4)设计洪水过程线采用典型洪水过程按同频率放大的方法计算。典型洪水过程选择1983年7月21日洪水过程，计算得到不同设计频率的洪水过程线见表2-2。表2-2 三河口水库坝址典型洪水过程线 单位：m3/s月日时分流量月日时分流量72100472721180117410361819010832039062001051月日时分流量月日时分流量72
11、10047272118011741036181901083203906200105130379621010214042312209885042712309596043187220093370426510902803902208789034063085210029614082911025275080912022906079013018767077314017238075415015509074216014341007251701276110705（5）施工洪水根据子午河的洪水特性和施工组织设计的要求，将全年划分两个期：汛期610月和非汛期115月，汛期610月洪水采用年最大洪水计算成果，在此只计
12、算11 5月洪水。设计依据站：两河口水文站系列年限：19632005年37年（其中缺19771980年）洪峰流量选样采用年最大值法按跨期510日的原则。计算方法同年最大洪水计算，计算结果见表2-3。表2-3 三河口水库坝址分期设计洪水计算成果表 单位：m3/s分期P(%)0.020.050.20.523.351020115月17201560131011508908107205804402.3坝址水位与流量关系曲线三河口水库上坝址下游220m处，水位流量关系采用满宁公式Q=R2/3J1/2A/n计算。 式中： Q流量（m3/s） n河道糙率 R水力半径（m） J水力坡度 A过水断面面积（m2）
13、公式中参数确定如下： 计算断面：采用我院测量队2007年3月实测纵、横断面； 水面比降：根据河道比降、水边比降，2002年6月9日大洪水比降综合分析，采用2002年6月9日大洪水比降，其值为2.83。河道糙率：根据上坝址下游河道及两岸情况，坝址处的糙率采用0.038。 将上述参数代入满宁公式，计算得到三河口水库上坝址下游220m处河道断面的水位流量关系见表2-4。表2-4 三河口水库坝址下游水位流量关系曲线表水位（m）525527529531533流量（m3/s）0623127619622765水位（m）535537539540流量（m3/s）36434782652276532.4泥沙据两河口
14、水文站19642005年38年实测悬移质输沙量资料统计，多年平均悬移质输沙量54.8万t，三河口水库坝址悬移质输沙量按面积比拟法计算为42.5万t。子午河及邻近流域无推移质观测资料，故水库坝址处的推移质可按一般山区河流推移质与悬移质的比例上限0.3估算，则水库坝址处推移质的多年平均输沙量为12.8万t，其多年平均天然输沙量为55.3万t。2.5气象子午河流域属北亚热带湿润、半湿润气候区，四季分明，夏无酷热，冬无严寒，春季气温上升较快、间有“倒春寒”，秋凉湿润多连阴雨。三河口水库坝址附近无气象观测资料，气象特性用宁陕县气象站实测资料来说明。据宁陕县气象资料统计，多年平均气温12.3，一月最低，平
15、均-2.1，七月最高，平均25.9，极端最高气温37.4，最低气温-16.4；多年平均降水量901mm，降水主要集中在汛期，510月降水量占全年降水量的84.4%。多年平均蒸发量1213mm，多年平均风速1.2m/s，最多风向SSW，多年平均最大风速8.7 m/s，最大风速12.3m/s，风向NE。土层冻结期为11月到次年3月，最大冻土深度13cm。库底水温6，水表面年平均水温14.2，表面水温年变幅：14.0。3工程地质3.1区域地质概况工程区位于秦岭中段、汉江以北的中低山区，区内地层岩性分布有片岩、片麻岩、结晶灰岩、大理岩、硅质板岩、花岗岩，还有下第三系砂岩、砂砾岩和第四系松散岩层。工程区
16、地质构造属相对稳定地区，工程区地震动峰值加速度为0.062g，地震动反应谱特征周期为0.53s，相应的地震基本烈度为度。100年超越概率2%进行抗震设计时，地震动峰值加速度为0.146g，地震动反应谱特征周期为0.57s，相应地震烈度为度。3.2水库区工程地质条件水库区断裂构造较发育，可溶岩主要为大理岩及结晶灰岩，岩溶形态多以溶隙、溶孔为主，溶洞甚少，连通性差，对水库蓄水无明显的影响。库区不良物理地质现象主要为滑坡和崩塌体，崩塌体一般低于正常库水位，岸坡局部零星存在危岩体，分布高程一般低于700m，规模较小。库区周边山体雄厚，岩体完整，透水性较弱，没有与外界连通的沟谷凹地。两岸地下水出露高程高
17、于正常蓄水位643m。库区不存在永久性渗漏问题。库区基岩岸坡整体基本稳定，水库蓄水后局部陡坡地段和不稳定岩体有可能出现小规模崩塌，土质边坡存在局部小量塌岸问题，但对水库工程无大的影响。库区无可开采的矿产资源及文物分布，水库蓄水后，将淹没两岸的部分耕地和公路，淹没区不存在浸没问题。库区岸坡以基岩边坡为主，植被覆盖率较高，水土流失程度较低，水库淤积量很少，对水库的使用寿命影响甚微。水库区不具备水库诱发地震的基本条件。3.3坝址工程地质条件3.3.1上坝址工程地质条件上坝址位于佛坪县大河坝乡以北约3.5km的子午河峡谷段，该河段河谷呈“V”型发育，两岸地形较为对称，山体雄厚，坝轴线位置河谷底宽约90
18、m，河床高程525m，坝顶处河谷宽约327m。坝址区阶地不发育，两岸残留二级基座阶地，阶地地层上部为12m厚壤土，下部为卵砾石层。上坝址出露的地层岩性： 1）第四系松散堆积物：坡积、崩积堆积层，分布于两岸斜坡表层低凹处及坡脚，厚度一般15m。河床砂卵石层厚度6.57.2m，河谷中心最大厚度11m。渗透系数约K=92m/d，属强透水层。 2）志留系下统梅子亚组变质砂岩段（Smss）：岩性以变质砂岩、结晶灰岩、大理岩及印支期侵入花岗伟晶岩脉。大理岩及结晶灰岩为可溶岩，与非可溶岩变质砂岩呈互层状分布。出露宽度大理岩一般2030m，结晶灰岩一般3560m，未发现可溶岩地层中有明显的溶洞及落水洞，岩溶类
19、型特征以溶蚀裂隙为主。根据现有的勘探资料，初步分析认为：上坝址区可溶岩地层中岩溶发育程度轻微，连通性差，对工程无较大影响。在坝轴线下游右岸80m，左岸70m发育一小型倾伏背斜构造，轴向约315，与河流方向近垂直，背斜轴部发育纵向剪性裂隙及横向张性裂隙。上坝址岩层走向310330，倾向SW，倾角5070，岩性倾向下游；坝轴线下游80m以外岩层受褶曲影响，产状为310330，倾向NE，倾角4565，岩层倾向上游。坝址处河床基础及两岸边坡主要由变质砂岩、结晶灰岩、大理岩组成，夹少量伟晶岩脉。强风化带厚度一般817.5m（水平），弱风化带厚度一般1220m（水平）。坝址区发育的断层主要为f13、f14
20、、f15、f16、f43、f44、f45，力学性质以压性及压扭性为主，断层破碎带宽度一般30150cm，对工程有一定的影响。其中距离坝轴线较近的有f44、f45。坝区发育4组裂隙，除第一组裂隙走向与河流走向基本平行外，其余各组裂隙走向与河流呈大角度相交。裂隙倾角大于65，裂隙宽13mm，多闭合，延伸较长一般大于510m。无结构面组合及滑移条件。坝址区地下水类型主要为第四系松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要分布于河床及漫滩的砂卵石层中，基岩裂隙水主要分布于河谷两岸基岩裂隙中。都是受降雨补给，孔隙潜水向河流排泄，基岩裂隙水以下降泉的形式补给河水。河水和地下水对砼无腐蚀性。3.3.2下坝址
21、工程地质条件下坝址位于大河坝乡上游约1km处的子午河峡谷段，河谷呈“V”字型发育，两岸基岩边坡陡峻，自然边坡4065。坝轴线位置河谷底宽约100m，河床高程514518m，坝顶处河谷宽约340m。坝址区阶地不发育，两岸残留三、四级基座阶地，阶地地层上部为12m厚壤土，下部为卵砾石层。坝址区出露的地层岩性主要为奥陶系上统斑鸠关组（O-S）硅质板岩、硅质岩及二云石英片岩，及覆于其上第四系松散堆积层。河床及漫滩部分布的中粗砂层、卵石层厚度一般为3.58.8m，最大厚度15.5m。下坝址附近的4#滑坡规模较大，估算体积约37万m3，距下坝址轴线上游左岸约450m，约1/3方量位于正常蓄水位643m以上
22、，自然状况条件下边坡稳定，蓄水后存在局部失稳的可能，对下坝址建筑物有一定影响。下坝址位于近东西向倾伏背斜构造的核部，地层南倾，倾角5580。河谷与岩层走向夹角为4070，属斜向谷。在区域南北向挤压应力作用和山体隆起作用下，地层发育较多的逆冲断层和小型褶皱变形现象。坝址处硅质岩、硅质板岩岩层产状陡倾，岩体坚硬，卸荷裂隙两岸发育，水平厚度一般为316m，受高倾角构造裂隙切割，易产生崩塌。右坝肩高程560m以下，受一组产状为33040的夹泥断层控制，与其垂直的裂隙组合构成侧向切割面，形成不稳定岩体，厚度为510m，呈倒三角形分布，初步估算方量为4200m3，易塌落掉块，蓄水后稳定性极差。坝址区断裂以
23、小断裂为主，主要沿层面发育。坝址区发育较大的断裂有F1、F2、F3、F5、F6等5 条。由于F1F5距坝轴线较远，对工程影响小。坝区发育小断层22条，主要沿岩层面发育。小断层对工程影响主要是与裂隙的不利组合，对坝肩局部产生不稳定块体。坝址区地下水类型主要为第四系松散堆积孔隙潜水和基岩裂隙潜水。潜水主要接受降水补给，河谷两岸地下水补给地表水。坝址区强风化带厚度左岸313.5m，右岸17m；弱风化带厚度左岸426m，右岸2126m。河床无强风化层，弱风化厚度57m。组成坝基的主要岩石为弱风化硅质板岩、硅质岩。弱风化硅质板岩，饱和抗压强度Rb=63.23MPa，纵波速度Vp=3600m/s；微风化硅
24、质板岩，饱和抗压强度Rb=116.8MPa，纵波速度Vp=4200m/s。3.3.3天然建筑材料本阶段初步选择了五个砂砾料场、两个土料场和两个石料场。根据勘探试验结果，其质量和储量均可满足要求，各料场均有公路相通，开采运输方便。3.4地质结论从地形、地质条件上综合比较认为：坝址区不存在对工程影响较大的区域性断裂分布，两岸边坡稳定，地质构造相对稳定，出露的岩石属硬质岩类，坝基岩体质量分级为类为主，具有建高坝的地形、地质条件。水库回水区库盆周边山体雄厚，地形封闭，岩溶不发育，河谷两岸地下水高于水库正常蓄水位643.0m高程，因此，水库蓄水后不存在永久性渗漏问题。水库基岩岸坡约占70%以上，整体基本
25、稳定，工程区内没有发现大型滑坡和不稳定岩体。土质岸坡水库蓄水后存在塌岸问题，但塌岸宽度、规模较小，对水库影响不大。上坝址河谷顺直，两岸地形完整，岸坡基本对称。下坝址两岸沟谷较发育，地形起伏较破碎，地层陡倾，存在崩塌、卸荷现象，风化较深，坝基中小型溶蚀带发育，近坝区存在蓄水后可能失稳的滑坡体。本阶段根据工程区的地形、地质条件和天然建筑材料分布情况，以及对坝基岩体工程地质条件分析，从地质角度看上坝址地质条件优越。4工程规模 根据防洪标准（GB50201-94）和水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，确定水库枢纽工程等别为等，工程规模为大（2）型，其永久泄水建筑物按2级标准设
26、计，拦河坝等主要建筑物正常运用的设计洪水标准为500年一遇，非常运用的校核洪水标准为2000年一遇。4.1水库库容曲线根据2004年测绘的三河口水库1：5000地形图对初选的三河口水库坝址进行水位高程与水库库容、水位与面积计算。天然情况的水位与库容、水位与面积关系见图4-1。4.2水库死水位确定本阶段在满足三河口向金盆水库重力自流输水的原则下，综合考虑泥沙淤积与满足调水任务要求，初步选定水库的死水位。4.2.1泥沙淤积对死水位的影响根据三河口水库坝址泥沙淤积量的计算，多年平均悬移质输沙量为42.5万t，容重按1.3t/m3，合32.6万m3；推移质的多年平均输沙量为12.75万t，容重按1.5
27、t/m3，合8.5万m3。则水库坝址多年平均天然输沙量为55.3万t，合41.2万m3。根据地质资料，三河口水库坍岸量为38.5万m3，滑坡量为109.3万m3，本阶段按坍岸量与滑坡量全落到库区内计算，其值为147.8万m3。引黄金峡水入三河口工程，在引水的同时，也引入部分沙量。本阶段按黄金峡断面多年平均含沙量0.812kg/ m3计算，多年平均引黄金峡断面水量为10.25亿m3，则多年平均引入三河口的沙量为83.2万t，容重按1.3t/ m3估算，合64万m3。根据三河口水库工程淤积形态分析计算结果，水库库区的淤积形态为典型的三角洲淤积形态。水库若按100年运用、泥沙与坍岸量、滑坡量全落到库
28、区内，则坝前淤积滩面高程为587.7m。淤沙浮容重为8kN/m3，内摩擦角为14。4.2.2满足调水任务要求的死水位按照设计水平年2030年三河口水库的运行方式和调节原则，在三河口水库正常蓄水位643.0m、汛限水位641.0m情况下，按照拟定的560m、575m、588m、600m四个死水位方案进行复核，分别为方案、方案、方案，进行满足2030水平年供水任务要求的调节计算，不同死水位的三河口水库规模方案调节结果对比结果见表4-2。表4-2 不同死水位的三河口水库规模方案对比结果表项目单位方案方案方案方案黄金峡抽水流量m3/s75757575黄金峡水库正常蓄水位m450黄金峡水库死水位m440黄金峡水库调节库容亿m30.9192黄金峡供水量（黄金峡断面）亿m39.709.79.709.70黄金峡供水量（三河口断面）m3/s9.559.559.569.55三河口水库供水量亿m35.495.495.495.48供水量合计亿m315.0715.0715.0515.05供水时段保证率%95.5995.5495.0594.5受限最大调水量亿m315.6115.6115.6115.61三河口水库正常蓄水位m643643643643三河口汛期限制水位m641641641641三河口水库死水位m560575588600三河口水库调节库容亿m36.456.065.534.84三
