1、 1综合说明1.1工程概述竹篙滩水利水电枢纽工程位于我省洞庭湖区沅水水系酉水支流花垣河下游，距河口26km。即东经1092752，北纬283540。花垣河（又名酉乡河）是我州境内酉水最大的一条支流，发源于贵州省松桃县境内东北角上的三阳乡三角塘村的白马泉。全长183.3km，流域面积2742.5km2。流域呈一长弧型，地势西高东低，源地至松桃平均海拔800m，中游500m，下游300m左右。竹高滩坝址位于花垣县城边河湾顶部，控制积水面积2151km2，干流长度156.4km，平均坡降20.8。竹高滩水利水电枢纽工程地理位置得天独厚，距花垣县城1.5km，距220kv花垣变电站4km，输电距离短，2、工程施工条件好，交通方便，仅需扩建1.5km公路与207国道相接，是我州开发条件较好的一座中型电源点。解放50多年来，省、州、县水电部门多次对花垣河流域进行了勘测规划，提出了五级开发，综合整治利用方案。经州计委审查后，以州计字（1991）第371号批准分期实施。五级电站总装机6.57.5万kW，竹篙滩水利水电枢纽工程属五级中的第三级。它的兴建，对缓和我州电力供需矛盾，巩固和发展地方电网，加快发展我州地方民族经济建设十分必要。根据湘西州移民局2004年对竹篙滩电站水库库区的淹没实物指标调查报告：共需搬迁人口4371人（保靖县2839人，花垣县1532人），淹没土地8746.8亩，（保靖县42453、.9亩，花垣县4500.9亩），还有其他设施。按湘西州政发200131号文及碗米坡电站水库淹没处理的补偿标准计算，共需淹没补偿总投资23872.8万元。由于库区淹没补偿投资太大，这些年来，州内外有多家想建竹篙滩电站的机构，看了后最终都没有搞成功。为了充分利用花垣河的水能资源，减少库区淹没，提高电站的经济效益。2006年经州水利局重新对竹篙滩电站流域进行规划，将竹篙滩电站由一级开发改为三级开发。即在原坝址进行一级开发，在竹篙滩上游16.9km的杨家坪进行二级开发，在杨家坪上游5.5km处进行三级开发。本次设计为竹篙滩原坝址一级电站设计。经初设选定水利水电枢纽工程规模是：以发电为主，兼有灌溉养殖，4、库区航运等综合效益的中型水利水电工程。水库正常水位以二十年一遇洪水回水不淹保靖县毛沟田土房屋为控制，选定为259.0m，（黄海，以下同）相应库容为3370万m3，属日调节水库。五百年一遇校核洪水位261.71m，相应总库容4184万m3。保证出力3894kw，总装机31.1万kw，多年平均发电量1.0359亿kw.h。经比较，电站采用右岸坝后式，尾水位为229m，与下游狮子桥电站正常水位相衔接，拟选水轮机型号为轴流旋浆式ZZ920-LH-220，发电机型号为SF11000-18/3250。枢纽主要建筑物有大坝，消力池、钢筋混凝土压力管及厂房。升压站设在电站厂房大门的右侧。大坝坝型采用100号小5、石子混凝土砌块石重力坝，坝顶设六扇1010.3米弧形钢闸门，溢流堰顶高程为249m，最大泄洪单宽流量96.217m3/s。采用底流消能。本工程拟定建设年限为2.5年。主要工程量有：土石方开挖10.618万m3。浆砌石8520.5m3。混凝土及钢筋混凝土6.1554万m3。主要建筑材料用量水泥2.5697万t，钢材及钢筋2816.7t，木材307.8m3，工程静态总投资20712.77万元，每kw装机投资6276.6元，每kw.h电能投资1.999元。1.2水文气象1.2.1流域概况竹篙滩电站位于酉水一级支流花垣河下游，距花垣县城1.5km。上游为骑马坡电站，下游为狮子桥电站。坝址控制集雨面积26、151km2，干流长度156.4km，干流平均坡降2.8，多年平均流量57.35m3/s，多年平均产水量为18.08亿m3。狮子桥电站正常水位为230.0m，骑马坡电站尾水位为284.5m。1.2.2气象坝址处多年平均气温16.0，最低气温-15.5，最高气温39.3。多年平均降雨量1421.7mm，最大年降雨量1818.7mm，最小年降雨量1026.3mm。多年平均蒸发量1108.1mm，最大年蒸发量1381.1mm，最小年蒸发量928.2mm。多年最大平均风速12.2m/s，多年最大风速20m/s。1.2.3水文基本资料花垣河干流上有松桃水文站、茶洞水文站、岩板滩水文站，竹篙滩电站位于茶洞7、与岩板滩水文站之间。本次设计以茶洞、岩板滩水文站作为参证站，直接引用岩板滩和茶洞水文站1957年2005年的径流资料。1.2.4径流与洪水引用岩板滩水文站的径流系列，用三个代表年法，按面积比的一次方计算竹篙滩电站的径流。竹篙滩电站水库总库容4184万m3，电站装机31.1万kw，大坝设计洪水为50年一遇，校核洪水为500年一遇，电站厂房设计洪水为50年一遇，校核洪水为100年一遇。岩板滩水文站有1957年1987年31年的实测洪峰资料，茶洞站有1981年2005年25年的实测洪峰资料，并有四次历史洪水调查资料。采用统计频率分析法计算，岩板滩、茶洞站的洪峰与频率，将茶洞和岩板滩站的洪峰按面积比的8、0.63次方换算到竹篙滩水库。成果如下表P（%）0.20.5123.335102050Q（m3/s）603451764541388935263057243918211058施工导流洪水标准，采用枯水时段的3年一遇洪水，洪水流量为402m3/s。1.2.5泥沙泥沙计算采用酉水干流保靖站的泥沙实测资料，多年平均侵蚀模数为230t/km2，计算得到竹篙滩水库的年输沙量为49.5万吨，50年后，淤积库容为1176万m3，相应水位为248.9m。因此，大坝应设冲沙底孔。1.3工程地质1.3.1库区地质库区两岸山体雄厚，库盆多由碳酸盐类岩石组成，个别地段岩溶虽较发育，但岩溶水系统上游水位高于水库正常蓄水位9、且均向花垣河排泄，故水库无漏水之虑。经湖南省地矿局405队地质资料证实，水库正常水位以下未发现有开采价值的矿床。库区基岩广布，库岸多陡坡，地形起伏变化大，两岸无广阔平地，不存在浸没问题。水库两岸边坡稳定条件较好。据历史记载，本区域地震少，烈度小，地震活动微弱。水库库容小，类比已建工程，没有水库蓄水诱发地震的事例。1.3.2枢纽工程地质枢纽分布地层有：（一）志留系下统龙马溪组（s1L），为深灰色至黄绿色页岩，夹中厚层细砂岩，下部为深灰色砂质页岩，分布于坝址上游及左岸垭口部位与下伏奥陶系呈整合接触。（二）奥陶系（0）：上统五峰组，临湘组分布于枢纽上游及左岸山顶部位。中统（O2）宝塔组（O2b）、枯10、牛潭组（O2g）在河床及左、右岸坝基部位出露，为坝基持力层。下统（O3）大湾组（O1d）红花园组（O1h）、分乡组（O1f）、南津关组（O1n）与下伏寒武系整合接触，分布在枢纽下游地区。坝址下游存在软弱夹层，但远离坝址，且岩层倾向上游，倾角3550，对坝基抗滑稳定无影响。坝基抗滑稳定计算，抗剪断指标建议值：混凝土与新鲜岩体抗剪断强度：f=1.0，c=1.0MPa，砼与弱风化带下部岩体：f=0.9，c=0.8MPa，新鲜岩体：f=1.1，c=1.6MPa，弱风化带下部岩体：f=1.0，c=1.1MPa，枢纽属相对稳定地区，根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）与现行建筑抗震设计规范11、（GB50011-2001），本地区地震动值加速度小于0.05g，地震反应谱周期为0.35s，可不作抗震设防。1.4工程任务和规模1.4.1工程规模竹篙滩电站水库总库容4184万m3，属中型水库，电站总装机33000kw，属小型电站。工程的主要任务是发电，兼有防洪、养殖、改善库区航运等综合功能。电站设计装机33000kw，年发电量10400万kw.h，保证出力3894kw，对缓解县电网供需紧张局势，发展当地经济，提高人们生活水平具有积极意义。1.4.2特征水位及装机容量确定（1）正常水位确定水库正常水位主要是根据库区淹没情况确定，水库尾水到达保靖毛沟镇，20年一遇洪水不淹毛沟镇的主要建筑，经比12、较，确定正常水位为259.0m，相应库容3370万m3。（2）死水位确定死水位确定主要是根据水库淤积高程及电站机组最小发电水头确定，经计算，确定水库死水位为249.0m，相应库容 为1220万m3。（3）装机容量确定经水能计算，装机容量比较了39000kw、310000kw、311000kw三个方案，各方案的计算成果如下表：装机容量方案比较表装机（kw）指标39000310000311000年发电量（万kw.h）100621015210359保证出力（kw）389438943894年利用小时372733843139为了充分利用水能资源，设计推荐311000kw方案。1.4.3调洪演算调洪方案比13、较了堰顶249.0m为起调水位、正常水位259.0m为起调水位等三个方案，取上述三个方案的大值为设计值，成果如下表。水库调洪计算成果表项目频率来水洪峰（m3/s）最高洪水位（m）最大库容（万m3）最大泄流量（m3/s）0.2%6034261.71418457730.5%5176260.59377749971.0%4541259.66352143662.0%3889259.0337038893.33%3526259.0337035265.0%3057259.03370305750.0%1058259.0337010581.5工程布置及建筑物1.5.1坝址选择竹篙滩电站水库的坝址选择进行坝址（丰和14、坝址）和坝址（竹篙滩坝址）两个坝址的比较，丰和坝址位于竹篙滩坝址的上游2.5km处。丰和坝址地形条件较好，两岸山势雄伟，岸坡整齐，河床较窄，大坝的工程量比竹篙滩坝址小。但该坝址基岩卡斯特沿层面强烈发育，地质条件复杂，岩溶渗漏严重，处理工程量大。河床水位较深，施工导流比竹篙滩坝址困难，以前未做详细地勘工作。竹篙滩坝址基岩为牯牛潭组瘤状泥质灰岩，卡斯特不发育，岩层走向与河流正交，向上游倾斜，倾角4045，对于大坝的抗滑稳定及基础防渗均较为有利。河床基岩出露，两岸风化层较薄，水文地质条件单一。1992年湖南省地矿局湘西工程地质勘察处已在该坝址做了详细的勘察工作，建坝条件较好。通过地形地质、建坝材料、15、施工条件、交通条件、枢纽布置方案等多方面比较，确定在竹篙滩坝址建坝。1.5.2枢纽布置方案比较根据工程的地形、地质、交通、施工等技术经济条件，枢纽布置做了左岸引水式厂房、左岸坝后式厂房、右岸坝后式厂房三个方案的比较。通过比较，右岸坝后式厂房方案在水流条件、对外交通、施工条件、运行管理、工程投资方面均优于其他两个方案，因此，确定，采用右岸坝后式厂房枢纽布置方案。1.5.3大坝设计通过对砌石实体重力坝、砌石空腹重力坝、碾压式钢筋混凝土面板堆石坝三种坝型的比较，确定采用砌石实体重力坝。为了避开河床软弱泥化层对大坝的影响，坝轴线在平面上呈折线布置，即河床中间的溢流坝段在原钻孔线位置向上游移30m，两岸16、非溢流坝向下游折转12、13，沿两岸山脊线布置。中间溢流坝段长74m，布置6扇1010m钢质弧门。经计算，坝顶高程262.90m，坝基高程按地质情况确定为225.5m。最大坝高37.4m。坝顶厚5.0m，溢流坝段底厚30.431m，非溢流坝段最大底厚为28m。坝体上游为C15砼防渗面板，下游面为C15砼予制块，中间为C10小石子砼砌块石。在溢流坝2#闸墩下部241.0m高程设冲沙底孔一个，直径1.0m。因下游水位较高，溢流坝堰顶与下游水位高差很小，因此采用底流消能。经计算，下游设长75m，宽70m，深5.7m的消力池。大坝抗滑稳定计算，采用抗剪断公式计算：K=，式中：f取为1.0，C为0.7m17、Pa。大坝应力计算采用材料力学公式计算：，经计算，大坝抗滑稳定安全系数及坝体应力均满足规范要求。1.5.4引水建筑物设计根据枢纽布置，引水建筑物布置在河床右岸边非溢流坝段。进水口布置在非溢流坝上游边，采用塔式进水口，引水管采用单机单管供水，引水管横断面为矩形，宽6.385m，高3.733m，为钢筋砼结构，壁厚1.0m。引水管单根长46.0m，设计流量45m3/s，管内流速1.888m/s。进水口设快速闸门，闸门为平板钢闸门，采用QPK63t固定式启闭机启闭。1.5.5厂房、开关站及办公生活区建筑根据地形、地质条件及枢纽布置方案，电站厂房布置于大坝右岸下游，为坝后式地面厂房。主厂房布置3台1.118、万kw轴流式机组。副厂房布置在主厂房的下游侧，升压站布置在厂房的右侧。主厂房总长度47m，宽度15.5m，高度31.7m，机组间距10.0m。副厂房分二层布置，总长度为33.8m，宽度为8.4m。升压站内布置一台主变及出线构架，占地面积2813m2。在右坝端公路旁布置综合楼一栋，三层，共600m2。1. 6水力机械（1） 水轮机与其附属设备根据电站的水能计算及多年平均径流量，并综合考虑厂房土建与机电设备投资，确定电站机型为立轴轴流式，型号为3台ZZ920-LH-220。根据调速功计算，调速器选用型号为WZT-12-4.0。由于电站引水管只有46米长，进水口设计快速闸门，不设主阀。 根据水轮发电19、机组的最大单件重量及主厂房设备布置的要求，选择一台50t/10t双梁桥式起重机，跨度13.5m。根据电站的最低尾水位为229.0m，经计算，机组的吸出高度为0. 2m，水轮机的安装高程为228.8m。根据机组特性及计算比较，选择水轮机导叶的关闭时间为5秒。经调保计算，在设计与校核工况下，蜗壳压力上升；分别为14.8%、13.3%,机组速率上升分别为35.6%、36%均在标准范围之内。（2） 辅助机械设备辅助机械设备主要有气系统、油系统、水系统的设备。具体见第6章设计。（3） 水力机械主要设备布置电站厂房为地面式，安装场位于主厂房右侧，发电机层地面高程237.0m，安装场地面高程为240.5m。20、自安装场起，依次布置有1#、2#、3#机组。在水轮机上游侧布置有调速器，在机组上方布置50t/10t双梁桥式起重机，跨度13.5m。主厂房总长47.0m，净宽13.5m，高31.7m，机组间距10.0m。1.7电气工程（1）电站与电力系统的连接电站总装机311000kw，在电网中所占比重较小，不起主导作用。电站建成后电能全部送往电网，根据花垣县电力系统接线情况，本站采用110kv线路送出，在花垣220KV变电站与其并网，送电距离约4km。（2）电气主接线 电气主接线比较了发电机电压侧采用单母线接线设一台主变，主变容量为40000KVA，与设二台主变，主变容量为220000KVA两个方案，通过经21、济技术比较，设计推荐三台机单母线接线设一台主变方案。电站厂用电电压采用380/220V三相四线制供电。选用一台S9-250/10.5/0.4KV厂用变压器，另选一台备用。（3）主要电气设备 短路电流计算按最大运行方式的三相短路电流进行计算，基准容量为sj=100MVA，基准电压为Uj=平均电压，电网归算至中心变容量按无穷大计算，阻抗标么值为0.2。具体见短路电流计算成果表。主要电气设备选择是根据技术先进、经济合理、运行维护方便和安全可靠的原则进行选择，并符合有关规程规范的要求。具体见主要电气设备材料表。（4）防雷与接地直击雷防雷保护范围为：主变压器、开关站电气设备、出线构架等，保护方式采用1基22、24米高独立式避雷针。线路保护采用全线架设地线保护，110KV母线及10.5KV母线均设霹雷器。电站建筑物在屋顶设避雷带。电站的接地装置按照规程规定，设置配电装置主接地网和独立接地网。（5）综合自动化电站运行方式为“少人值守”，控制方式采用计算机监控。电站控制保护屏、励磁屏、交流电源屏等均布置在中控室。本次设计拟定采用MTC-3型综合自动化系统，该系统采用分层分布开放式系统结构，设主控级和现地控制级两层。系统的主要功能是对电站主要设备的运行状况进行自动监控，保证长期稳定工作。（6）继电保护和自动装置电站内继电保护及自动装置按照电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB50062-92）进行配置23、。发电机、主变、110KV线路均实行微机保护。1.8金属结构本工程的金属结构主要为大坝钢质弧门、引水道进口工作闸门及启闭机、进水口栏污栅、厂房尾水门及启闭机、冲沙底孔闸门及启闭机等。（1）大坝弧门溢流坝顶安装6扇1010.3m露顶式钢质弧门，弧门为桁架结构，面板厚度12mm，面板曲率半径13m，闸门底坎高程249.0m，支铰高程为257.0m。每二扇弧门配一套液压启闭机启闭。液压启闭机分别设于2#、4#、6#闸墩顶部的启闭机室内。（2）引水道进水口闸门设计每条引水道进水口设工作闸门及阶修闸门各一扇，为平面钢闸门。闸门尺寸为7.24m，为板梁结构。闸门厚度为500mm，面板厚度为10mm。主梁为24、I形，闸门支承为滚轮，止水采用P形止水橡皮。栏污栅的尺寸为8.05.0m，用角钢与扁钢焊接而成。启闭设备为10t吊葫芦。（3）冲沙底孔闸门在大坝2#闸前缘冲沙孔处设置平板钢闸门，根据底孔的直径及闸墩尺寸，闸门尺寸为1.61.3m。启闭机为QPQ125t卷场式启闭机。（4）厂房尾水闸门厂房尾水闸门为梁式平板钢闸门，尺寸为7.42.6m。最大水头为5m，闸门厚度初步拟定500mm，面板厚度为8mm。设二根主梁，一根顶梁和底梁，四根纵梁和二根边梁。1.9消防设计电站消防场所及主要对象：电站消防场所及主要对象是：电站主、付厂房（中控室、配电室、工具室、空压机室、检修室）、电站综合楼、升压站。消防器材及25、布置电站的消防本着以防为主，防消结合的方针，灭火材料主要以水为主，化学灭火为辅，与其它方式灭火相结合。消防水源取自压力水管，经加压后至消防总管，通过支管送往各消防栓，整个厂区设3个防火分区。为了及时发现和通报火灾，防止和减少火灾损失，保障人员和设备安全，本电站装设火灾自动报警系统。 各分区建筑物及机电设备的消防设计具体见第9章。1.10施工组织设计 （1）施工条件施工区多年平均气温16.0，最低气温-15.5，低气温历时短，冰冻不严重，对砼施工无大的影响。气候条件好。交通运输主要靠公路和铁路，工程区整修临时施工公路1.5km，可满足施工要求。工程所需的水泥、钢材主要由花垣县城供应，所需的木材就26、近解决。施工用水、用电均可就近解决。生活物质可到县城采购。本工程总的施工条件较好，虽然项目较多，但相距较近，比较集中，可同时全面施工，便于管理。（2）施工导流根据大坝的工程等级，及临时建筑物的级别，施工导流的洪水标准为3年一遇枯水段的洪水，导流流量为402m3/s。导流方案：比较了隧洞导流与利用左岸已有引水渠分段明渠导流二个方案，确定采用大坝基坑上、下游均设临时及固定围堰一道，临时围堰为袋装土防渗的砂砾石围堰。固定围堰为浆砌块石，利用左岸现有引水渠导流。（3）料场选择与开采根据地质查勘，工程区分布大片的中一厚层灰岩，储量丰富，其储量和质量完全能满足工程需要。共有竹篙滩、花果山、预制厂、园艺场、27、猫鹰嘴、双龙潭等七个料场，有效机砂储量4762575m3，有效块石料7734160m3，距坝址0.41.21km。（4）主体工程施工主体工程施工主要是挡水坝、消力池、压力水管、厂房、升压站及机电设备安装施工。为保证大坝、厂房的基础开挖质量，基础开挖的轮廓尺寸应严格控制，装药爆破应按规程规范进行，基础开挖后应经业主、质检、设计、监理人员验收合格后方可进行砼浇筑。挡水坝的砼浇筑、块石砌筑、压力水管及厂房的砼浇筑等施工，首先，施工单位应按设计做好各建筑物的施工放样，保证结构尺寸，对地形图、坐标进行复核。测量放样的误差标准应满足规范要求。第二是保证砼、块石等建筑原材料的质量，其质量应能满足设计技术要求28、和规程规范要求。第三是保正施工工艺，主要是砼配合比、拌合、振捣、装摸、扎筋、养护等工艺质量满足规范要求。钢闸门的施工主要是钢板的质量、焊接、安装质量满足规范要求。制作、安装的尺寸误差标准应在允许范围之内，防腐处理应达到规范及设计技术要求。机电设备的安装施工精度高，应由专业队伍安装施工，应按设计图纸测量放样，严格控制误差标准，确保安装施工的质量，以利正常运行。施工单位应有健全的质保体系，确保工程安全、文明施工。（5）施工总布置及总进度本工程施工集中，各现场的施工工厂应尽量精简，以降低工程投资。根据工程所在场地形，坝址上游240m高程为一平坦的河滩地，左右两岸270280m高程地形平坦宽阔，可以布29、置施工辅助企业及砂、石料堆放场，河床高程228.0m，河床宽度8090m，枯水期水面宽3540m，主流在左岸，枯水位为227.0m，水深0.51.0m。左坡230.0m高程处已建成2.63.2m断面的引水明渠，为工程施工导流提供了有利条件。本工程施工总工期为二年半，第一年9月12月，完成工程准备工作，导流围堰，坝基、消力池开挖。第二年1月至12月，完成坝体部分浇筑，固结灌浆，厂房及升压站开挖，引水管浇筑等，第三年1月到12月，完成坝体浇筑，厂房浇筑，帷幕浇浆，升压站基础施工，机电设备安装，金结安装等，第四年1至2月工程扫尾，机组发电。1.11水库淹没处理及工程永久占地竹篙滩电站库区属山地地貌类30、型区，为梯型河谷，两岸阶地复盖层及河床堆积层较厚。库内岸坡稳定，植被良好。据调查，库区主要在花垣、保靖两县内。水库主要淹没对象是房屋、耕地、林地和荒滩地。水库移民搬迁洪水标准为二十年一遇，耕地征用标准为二年一遇。259.0m正常水位方案的水库主要淹没指标有：淹没稻田596亩，旱地672亩，林地116亩，荒滩地1017亩，房屋搬迁14176m2，人口搬迁250人。水库淹没处理总投资5812.02万元。工程永久占地主要是工程枢纽建筑占地及交通占地。共计42亩。费用补偿已计入水库淹没处理投资中。1.12水土保持与环境保护设计（1）水土保持设计工程区域属中亚热带季风性湿润气候，降水量年内分配不均，多年31、平均降水量1421.7mm。区域内，地势起伏较大，土壤以粉质粘土为主，植被好，地表储水能力较强，虽有部分地段岩石裸露，但水土流失不太严重。本工程水土保持责任范围主要是工程建设征地、弃碴场、临时工地及交通道路旁。所采取的防治措施主要是工程与生物措施。工程措施是对弃碴场等地易造成水土流失地段设置挡土墙及排水沟，防止弃碴被雨水冲进河道。生物措施是对土层裸露区，植树造林，种草，对岩石裸露区能铺土回填的铺土回填，再植树种草或种植作物，避免水土流失。经计算，水土保持工程费为332.21万元。（2）环境保护设计本工程为无污染企业，无制约工程兴建的严重环境影响问题，只是工程兴建过程中，对周围的自然环境产生一些32、阶段性的影响，主要是生产、生活污水排放，空气环境、噪声环境、交通环境、生活垃圾等方面的影响。这些问题均可采取措施预防或消除。主要环境保护措施是：污水处理，防尘作业、机械尾气净化，消除噪声，预防疾病，生活垃圾按指定地点堆放，并定期处理。实时进行环境监测，确保良好的生活施工环境。经计算，环境保护工程投资为120万元。1.13工程管理按现代企业管理办法实行业主管理制，由业主设立管理机构及配置管理人员，本设计暂定管理人员为20人。管理范围主要为：坝区，引水道、厂房区各水工建筑物及机电设备管理，厂区办公生活区管理。管理区设施主要有；综合办公楼600m2。输电线路4km，抽水设备2套，通讯设备1套，公路133、.5km，车辆1台，工程区及厂区绿化面积6亩。1.14工程概算（1）编制依据本概算依据湖南省水利厅水建字1998第五号文湖南省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准（下简称标准）。建筑工程定额采用湘水电农水字1992第10号湖南省水利水电建筑工程概算定额，其它材料费和其它机械使用乘系数1.41，机械台班的一类费用扩大74.32%。不足部分对照部颁概算定额（2002）及94补充预算定额。（2）工程量及投资工程共计完成开挖土方49520 m3，开挖石方56660m3，砌石85205m3，砼及钢砼61554m3，固结灌浆2000m，帷幕灌浆2300m，共消耗水泥25697t，炸药76.49t，木材334、07.8m3，劳动工日91.13万个。工程静态总投资20712.77万元，其中建筑物工程 5809.40万元，机电设备4953.96万元，金结989.07万元，水库淹没5812.02万元，临时工程 1036.66万元，基本预备费709.56万元。1.15经济评价本经济评价以水利建设项目经济评价规范（SL-72-94）以及小水电建设项目经济评价规程（SL16-95）为依据，并结合国家现行财税制度和当地实际情况，对本工程进行国民经济评价和财务评价。（1）财务评价本电站工程年平均发电量为10359万KWh，有效电量系数为0.95，则销售电量为 9841万kwh，上网电价按 0.342元/kwh，则年35、收入为 3365.6万元。发电成本为321.5万元，税金210万元，则发电利润为2834万元。财务评价指标见表15-2财务评价指标表 表15-2项目单位数值投资回收期年9.8财务净现值万元1688.8财务净现值率%8.15投资利润率%13.68投资利税率%14.70财务内部收益率%11.28财务内部收益率11.28%，大于基准收益率10%，投资回收期9.8年，（包括建设期2.5年半）小于15年，财务指标是可行的。（2）国民经济评价经计算，经济净现值427.1万元0，效益费用比1.031，经济内部收益率12.4412%，各项指标较好。因此，竹篙滩水电站工程在国民经济上是可行的。1.16主要结论及36、今后工作意见（1）1992年省地矿局湘西工程地质勘察处对竹篙滩电站水库，坝址做了大量的详细地勘工作，证明成库条件好，从地形、地质，对外交通、工程施工、工程投资、电站运行等技术经济条件比较，竹篙滩坝址是较好的坝址。（2）从2004年湘西州移民局所做的库区淹没调查指标分析，为了减少库区淹没指标，提高电站的经济效益，将原竹篙滩电站的一级开发改为三级开发是合理的。（3）竹篙滩电站正常蓄水位降低后，减少了绝大部分的淹没损失，经计算，各项财务指标较好。风险小，能带动地方经济的发展。建议尽快开发。2 水 文2.1 流域概况2.1.1 流域自然地理及河道特征竹篙滩电站水库大坝位于酉水一级支流花垣河下游, 花垣37、县城郊，距河口26 km, 地理位置东经1092752，北纬283540。花垣河发源于贵州省松桃县东北角上的三阳乡三角塘村的白马泉，全长183.3km,流域面积2742.5km2。流域呈一长弧形，地势西高东低，于保靖县汇入凤滩水库。花垣河上湖南省境内已建或在建有金银山、红卫、骑马坡、狮子桥和双溶滩电站，干流上有松桃水文站(F=959 km2) 、茶洞水文站(F=1768 km2)和岩板滩水文站(F=2628 km2) 。上游除贵州省虎度口电站具有2000万 m3调节库容外,其它均为无调节库容的径流式电站。竹篙滩电站水库坝址位于花垣县骑马坡电站和狮子桥电站之间，坝址河床高程229m，大坝控制集雨38、面积2151km2，干流长度156.4km，干流平均坡降2.8，多年平均产水量18.08亿m3，多年平均流量57.35m3/s。狮子桥电站正常蓄水位230.0m，骑马坡电站尾水位284.5m。2.1.2 气象工程区域属亚热带季风湿润气候，气候温和，雨量充沛，日照充足，四季分明，秋初高温少雨，常有伏旱。气温：多年平均气温16.0，最低气温-15.5(1977年1月31日), 最高极端气温39.3(1972年8月12日)。多年平均降雨量1421.7 mm，最大年降雨量1818.7 mm，最小年降雨量1026.3 mm。降雨多集中在47月，约占年降雨量的63%，三日最大暴雨205.8mm，一日最大暴39、雨153.4mm。蒸发:多年平均蒸发量1108.1mm。最大年平均蒸发量1381.1mm,最小年平均蒸发量928.2mm。风速：多年平均风速1.3m/s，多年最大平均风速12.2m/s，最大风速20m/s。2.2 水文基本资料2.2.1 本地区水文特征花垣河干流上有松桃水文站(F=959 km2) 、茶洞水文站(F=1768 km2)、岩板滩水文站(F=2628 km2) 、13个雨量站和2个县级气象站。 岩板滩水文站有1957年1987年31年连续流量、水位资料,因下游狮子桥电站水库回水影响,于1988年撤销。曾在竹篙滩电站坝址下游550m处设立临时水文站，施测了1985、1986两年水位、40、流量。茶洞水文站有1981年2005年25连续流量、水位资料。篙滩电站坝址位于茶洞和岩板滩水文站之间。故本工程设计以茶洞、岩板滩洞水文站作为参证站。工程所在区域内汛期为4月9月，枯水期为10月次年3月。2.2.2 径流资料系列岩板滩水文站有1957年1987年历年径流资料，共有31年资料，统计得多年平均流量70.90 m3/s，相应多年平均径流量22.11亿 m3。茶洞水文站(F=1768 km2)，有1981年2005年有25年径流资料。2.3 径流2.3.1 设计代表年的确定由小型水力发电站设计规范GB50071-2002和小水电水能设计规程SL76-94规定为8090%,该电站的设计保证41、率取85%。本次设计直接引用岩板滩水文站和茶洞水文站1957年2005年历年逐日径流资料延长岩板滩径流系列。按年平均流量统计计算,均值为70.90m3/s, CV=0.25, CS=1.5 CV, 85%为52.48 m3/s, 50%为69.76m3/s, 15%为89.74 m3/s。岩板滩水文站丰水年（P=15%）为1976年87.91 m3/s；平水年P=50%）为1957年69.55 m3/s；枯水年（P=85%）为1961年52.90 m3/s，三个代表年平均值为70.12 m3/s与多年平均流量70.90m3/s相差1.1%,不再修正。按面积比的一次方换算至竹篙滩电站。2.4 洪42、水2.4.1 工程等级洪水标准竹篙滩电站水库集雨面积F=2151km2, 干流长度156.4km，干流平均坡降2.8 ，水库正常水位259m，正常库容3370万m3，最大坝高37.4m，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）和防洪标准（GB50201-94）规定，水库为中型水库，工程属三等工程，大坝建筑物为3级，厂房建筑物为4级。大坝洪水标准：50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。消能防冲按30年一遇洪水设计。电站厂房洪水标准：50年一遇洪水设计， 100年一遇洪水校核。2.4.2 设计洪水分析计算 花垣河流域洪水由暴雨形成，洪水的季节特点与流域暴雨相对应，在48月发生43、洪水暴雨的机率约占全年的80%以上。属典型的山区河床，河床狭窄，河道坡降大，洪水陡涨陡落，一次洪水过程一般为一天。2.4.2.1 岩板滩水文站洪水分析岩板滩水文站有1957年1987年31年历年实测洪峰资料系列，茶洞站有1981年2005年有25年实测洪峰资料系列，并有1927年、1931年、1954年四年历史调查洪水。分别进行岩板滩水文站和茶洞站洪峰统计分析计算得：岩板滩站:CV=0.64，Q平=1521m3/s，CS=3.5CV，经验点据与理论曲线吻合较好。茶洞站:CV=0.66，Q平=1180m3/s，CS=3CV，经验点据与理论曲线吻合较好。 采用频率分析法,频率曲线采用P-型,表2.44、4-1 岩板滩水文站各频率与洪峰、洪量关系表P(%)0.20.5125102050Q(m3/s)68485872515244123648276720661202W24(亿m3)4.443.743.222.722.071.611.180.7W72(亿m3)6.985.955.174.423.442.722.051.29表2.4-2 茶洞水文站各频率与洪峰关系表P(%)0.20.5125102050Q(m3/s)5227451639803440273521931657944利用茶洞和岩板滩水文站洪峰均值分析面积比系数为0.63，因此分别将茶洞和岩板滩水文站洪峰按面积比的0.63次方换算至竹篙滩电站45、水库处，取较大者为竹篙滩设计成果,详见表2.4-3。表2.4-3 竹篙滩各频率与洪峰流量表P(%)0.20.5123.335102050Q(m3/s)603451764541388935263057243918211058W24(亿m3)3.633.062.642.231.921.691.320.970.57W72(亿m3)5.714.874.233.623.192.822.231.681.068月1日分界后期洪水计算：按8月1日3月31日（含8月1日）最大流量组成洪水系列，进行后期洪水频率计算。表2.4-4 8月1日分界后期岩板滩水文站各频率与洪峰流量表P(%)0.20.512510205046、流量（m3/s）岩板滩3900331028802440187014501040537竹篙滩3440292025402150165012309174722.5 洪水过程线根据湘西水文水资源勘测局提供的洪水资料，有1963年7月11日和1969年7月16日为典型洪水过程线，峰和W24、W72洪量按同频率控制进行换缩洪水过程线，经调洪比较，后者较为严重，则选择1969年7月16日为典型洪水过程线。典型洪水过程线见表2.5-1。表2.5-1 竹篙滩电站水库洪水过程线 单位:m3/s时间(1969年)Q典各频率洪水(%)月日时:分0.20.512.03.335.010.020.050.071602:0047、33184071662253346941532824715605:00468113395582469659952741230317808:004951198101087173663455843632018811:005331290108793879268260146934520314:001420343628972499211118181600125091854017:00245060345176454138893526305724391821105820:0022705493463139953375290625581998146886323:002120513043253731315227148、423891866137180671702:0019004598387633442825243221411672122972205:0016003872326428162379204818031408103560808:001230312126622312197917441542121991857911:0097924842119184115751388122797073146114:007932012171614911276112499478659237417:00667169314441254107394683666149831420:00575145912451081925815721549、7042927123:004981264107893680170662449437223571802:00433109993781469761454342932320405:00400101586675264456750139629918808:0036592679068658751745736227317211:0035189176066056549844034826216514:0034687874965055749143434325816317:0033384572162653647241733024915720:0032582570361152346140732224315323:0050、31078767158349944038930723114671902:002987566455604794223732952231402.6 施工期洪水分析计算坝址处最枯流量为4.0m3/s，竹篙滩大坝工程采用两期分段围堰导流,安排在10月至次年3月，采用浆砌石围堰，围堰洪水标准为三年一遇洪水。由于围堰导流时间的变化，可能延期到5月至6月，须计算5月至6月五年一遇围堰洪水。对岩板滩水文站有1957年1987年的历年5月和6月的最大洪峰进行频率分析，5月的均值为830 m3/s，CV=0.48，取CV=0.50, CS=3CV；6月的均值为1024 m3/s，CV=0.45,取CV=0.48,51、 CS=3CV，经验点据与理论曲线吻合较好。表2.6-1 竹篙滩坝址时段洪峰频率计算成果表 单位: m3/s时段频率2.0%5.0%10.0%20.0%33.3%50.0%10月1日4月15日110091776560348336710月1日3月31日109088171554340229410月15日3月15日75960548536226918811月1日4月10日81065152739930421310月1日3月31日70356145033725317512月1日4月10日59147137728221014612月1日3月15日2191821521209472表2.6-2 竹篙滩坝址月最大洪峰52、频率计算成果表 单位: m3/s频率月份一二三四五六七八九十十一十二2.0%21018248615401620218037701840131010907031915.0%1481423531220137018302760142098782653914610.0%104112258961117015502010110074562641311220.0%6381167709959125012907775034292897850.0%214165350624786432343197175124362.7 泥砂岩板滩水文站无泥沙实测资料，酉水干流保靖站有1956年1973年悬移质泥沙实测资料。保靖站在53、设计坝下20 km，其地形、地貌、土壤、植被与本流域基本相似。因此移用保靖站的侵蚀模数来推算坝址的输沙量及含沙量。保靖站悬移质多年平均侵蚀模数为230 t /km2，竹篙滩电站水库集雨面积F=2151km2，年输沙量为49.5万t ,按泥沙浮容重1.35t/m3换算为36.6万m3，按多年平均淤损率法计算,=0.4(WS入/V)0.90,正常运行期为50年, 淤积库容1176万m3，相应水位约为248.9m。3工程地质3.1区域地质及水库工程地质3.1.1区域地质一、概况 花垣河属于沅江水系的二级支流，该河流发源于贵州省松桃县三阳乡白石泉，流径松桃、花垣、保靖，注入沅江的一级支流酉水。全长1854、3km，流域面积2724km2。竹篙滩水电站位于花垣河下游，距离县城1.5km，控制积雨面积2151km2。花垣河流域地理座标大致为东径1084010940，北纬28102840。流域雨量充沛。属亚热带湿润气候。河流两侧支流，呈树枝状分布。平均水系密度0.54km/km2。水库区左岸有峨溶河，长棚河，右岸有梭落湖河三条较大支流分别汇入花垣河。本区位于武陵山脉西北部，属中低山地貌。地势北南高，中部低。山顶标高3001100m。比高100700m。挽近期本区表现为大面积抬升。河流急剧下切，滩多水急，两岸多悬崖绝壁，阶地零星分布。多呈“V”字型或不对称“V”字型河谷。枢纽左岸最低垣口与河面相对高差555、9m。区域分布有震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、三迭系的浅海相及陆相交替的碳酸盐类岩石建造与碎屑岩或含煤建造地层。大地构造部位，本区位于杨子准地台滇黔川鄂古凹陷的东南部。燕山运动使区内三迭系以前的地层形成北东，北东东方向过渡型褶皱及断裂。构造线呈北东东、北东和展布。主要构造形迹有：团结背斜：分布在花垣河以南地区。长约15km。轴向约60。呈弧形向北西向突出。因茶洞花垣大断裂影响，岩层产状较零乱。轴部倾角1945。两翼倾角1025，背斜略向北东东方向倾伏。长棚马蹄库向斜：分布在花垣河以北横跨酉水至澧水上源。长约100km，轴向由南向北在枢纽一带由北东转向北北东。轴部岩层倾角小于15。北西56、翼2550。南东翼2025坝址所在之竹篙滩向斜及北部的小背斜是该向斜南东翼上的次级褶皱。茶洞花垣大断裂：是区域最大的断裂。沿走向向西南延展至四川秀山。经茶洞、花垣，向北东经保靖、大庸至慈利，长度大于200km。由多条大致平行的断层复合而成。本区内断裂出露长约25km，破碎带宽度大于20m。走向5060，倾家荡产向北西，倾角7075。断层挤压透镜体、糜棱岩、硅化等构造现象十分发育。断层胶结好。两盘地貌无明显差异。说明断裂较近地质时期以来未见活动迹象。枢纽在断裂上盘，断裂带距枢纽最近距离0.6km。二、新构造运动本区新构造运动以地壳整体间歇抬升为其特点。河流发育受构造严格控制。河道弯曲，切割较深。57、滩、潭相间，水急滩多。险滩的河水落差一般为35m，河流两岸多悬崖绝壁。零星分布有一级侵蚀阶地。阶面与河面相对高差715m。枢纽邻近地区无活动性断裂分布。三、地震历史记载，自1528年至1900年在大庸、永顺、保靖、花垣、吉首、凤凰、泸溪、沅陵等县范围，共记载28次地震。且多为单县有感地震。其中多县有感地震8次。包括1856年6月10日四川黔江湖北咸丰地震在内波及保靖、花垣、龙山，吉首的5级地震。1631年以来，坝址外围地区共发生4级上地震6次。其中常德1631提8月14日6级地震最大，5级地震3次。包括1631年8月15日澧县发生的常德地震震后余震；1710年4月16日新化地震，1856年6月58、10日黔江地震，1931年7月1日咸丰5级地震。1855年秋彭水4级地震，地震均远离枢纽。对其影响烈度均在IV度以下。枢纽40km范围内无有感地震历史记载。1971年至1986年枢纽附近地区未记载到小震活动。属于较稳定地区。原国家地震局地壳应力研究所与湖南省地震办公室为研究五强溪水电站与碗米坡水电站地震地质环境及区域构造稳定，曾联合开展了包括茶洞花垣大断裂活动性在内的调查工作。该断裂发育于前中生代。切割了古生代地层。局部地段白垩系红层被错断。由西至东，断裂走向由北东转成北东东。慈利至大庸段挽近期断裂又有新的活动。控制了现代地貌形态及河流发育。卫星照片呈浅色条带。沿断裂有温泉分布。历史记载和现代59、地震记录，慈利、石门一带沿断裂多3级以下地震活动，属活动断裂。取样热释光测定断裂15.5万年以来断层无活动。大庸西南至茶洞一线，断裂较近期未见活动迹象。断层胶结好。沿断裂历史上有感地震少、震级小，且多在大庸以东地区。花垣、保靖一线至今无弱震活动，属弱震区。枢纽属相对稳定地区。断裂对工程无影响。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）与现行建筑抗震设计规范（GB500112001），本地区地震动值加速度小于0.05g，地震反应谱周期为0.35s，即场地的地震基本烈度为小于6度区。可不作抗震设防。3.2水库工程地质竹篙滩水库正常蓄水位259m时，校核洪水位261.71m，坝顶高程262.60、9 m干流回水至峨溶大桥下游。水库全长约16.7km。水库积雨面积2151km2。总库容0.4184亿m3。其主要工程地质问题。3.2.1渗漏水库区两岸山体宽厚。除枢纽至上游1km左右范围内河谷较显宽阔外，库区河流深切。河谷狭窄。库区支流常年有水，其上游水位高了水库正常蓄水位。近坝库区分布志留系、奥陶系地层，其余地段为寒武系中上统娄山关群巨厚层白云岩地层分布。水库库盆多由碳酸盐类岩石组成，个别地段岩溶虽较发育。但岩溶水系统上游水位高于水库正常蓄水位且均向花垣河排泄。故水库无漏水之虑。近坝库区渗漏疑虑：近坝库区分布的奥陶系下统红花园组（Q1h）、分乡组（O1f）、南津关组（O1m）灰黑色、灰色厚61、层灰岩，在河流右岸由库内的丰和村顺岩层走向延伸到枢纽下游进入河床。库内丰和村河流边坡在高程234240m、250m左右、260268m发育有三级水平溶洞，坡顶漏斗、落水洞广泛分布。地面标高310.4m，Zk12钻孔地下水位294.09m。三级溶洞相互串通，高程240m近花垣河水面的最底层溶洞群在近30m范围内有四个出水口常年有水向河流排泄补给河水。为岩溶暗河口，枢纽下游冲沟顶部311.6m高程漏斗中的Zk11钻孔地下水位标高277.99m，沟底有岩溶泉常年不断，沟中部堆积层挖掘槽坑见泉水出露，示有坡降较陡溶隙型通道顺冲沟发育向河流排泄。上述两个岩溶水活动网络系统的分水岭在距坝线右端0.5kM的62、花果山附近。地面标高320m。经Zk10钻孔探明地下水高程302.19m，高于水库正常蓄水位。故根据地下分水岭高程推断，库水不可能通过奥陶系下统灰岩绕坝向下游渗漏。较近期以来本区地壳一直大面积整体抬升，无现代河流侵蚀基准面以下深层岩溶生成条件。故水库建成后库水不可能通过竹篙滩向斜底顺奥陶系下统灰岩深层循环向坝址下游渗漏。3.2.2淤积库区阶地沉积零星分布，库岸边坡陡峭，多岩质边坡，残坡积物厚度水大。其上部边坡植被较好。通过枢纽河流多年平均输砂量49.5万吨，多年平均含砂量0.27kg/m3。通过适当排沙措施，预计在工程年代固体迳流的淤积不会危及水库正常使用。3.2.3矿厂湖南省地质矿产局40563、队地质资料证实，水库正常蓄水位259m以下尚未发现有开采价值的矿床。3.2.4浸没库区基岩广布，库岸多陡坡。地形起伏变化大。两岸岸边无较广阔土层较厚的平地。第四系松散地层厚度薄。不存在浸没问题。3.2.5库岸边坡水库两侧岸坡主要为寒武系中上统娄山关群巨厚层白云岩，岩层倾角平缓，一般为1015，岸边总体稳定条件好，唯近坝库区左岸大湾村鸡公坡，位于竹篙滩向斜北西翼。岩层倾角20。构成了顺向切层边坡。稳定条件较差。边坡上切层岩体约34万m3，距枢纽1km。岩层体由奥陶系宝塔组与牯牛潭组中厚层泥质灰岩组成。可做石料开挖予以处理。增加该段库岸边坡的安全余度。3.2.6水库地震本区属相对稳定上升地块。区域64、变质作用轻微，茶洞花垣保靖大断裂较近期未见活动，区域稳定条件较好。历史记载本区地震少、烈度小。地震台网未记录到本区有小震活动。地震活动微弱。类比本区已建成与本工程规模近似地震地质条件相近的水利水电工程，没有水库蓄水诱发地震的事例。故竹篙滩水库蓄水后诱发地震的可能性很小。不会影响水库及电站的安全运行。3.3枢纽工程地质3.3.1地形地貌花垣河由北向南流入枢纽。在坝线上游100m处转向南东弧形弯曲东流。到坝线下游300m处流向北东后转南流出枢纽区。在向南西突出的河弯地段，两岸有略显单薄的条形山脊对称分布，河流与山脊走向近于垂直，山脊近上游一线为勘探线、设计坝线在其上游22.5m。坝线上游河谷地形宽65、阔，河床多沙滩，高出常水位0.53m，两岸有1级阶地分布，阶面高出河面约7m。坝线下游河谷收缩，河床狭窄，水流湍急，谓之竹篙滩。当河水位229.2m时，坝线处河面宽83m，河中有条状砂洲分布。砂砾石层厚2m。其右侧河床水深2.4m，左侧水深1.4m，河床多裸露基岩。基岩最低标高227m。259m高程时，河谷宽190m。近河左岸山顶标高305.4m。边坡下陡上缓，近坡脚边坡坡角约70、中下部37、中上部11。顺河方向山体上游边坡坡角35、下游22。山后垭口高程288.28m。两侧有冲沟流向库内外，当水库位为正常蓄水位259m时，山体厚约80m。河流右岸山顶标高约326m。边坡中部平缓上下略陡，坡66、角822顺河方向山体上游坡角30下游约40由坡脚向山顶坡角逐渐变陡为4550紧靠山体上游有平行条形山脊冲沟分布。下游沟口及右河床为发电厂房部位。3.3.2地层岩性一、地层岩性除第四纪覆盖层外，枢纽分布地层有：（一）志留系下统龙马溪组（S1L）：为深灰色至黄绿色页岩，夹薄至中厚层细砂岩；下部为灰黑至深灰色砂质页岩，夹层纹状粉砂岩，在枢纽出露不全。厚度大于100m，分布于坝址上游及左岸垭口部位，与下伏奥陶系呈整合接触。（二）奥陶系（O）：1、上统（O3），分两组：（1）五峰组（O3W）：黑色页岩夹炭质页岩，夹12cm厚黑色燧石层，厚度10m。分布在坝址上游，左岸延伸到山顶至坝线下游边坡。（2）临湘67、组（O3L）：灰绿色是中厚层瘤状泥灰岩，夹510cm页岩多层，层厚68m，分布在枢纽上游及左岸近山顶部位。2、中统（O2）、坝基持力层。分两组：（1）宝塔组（O2b）：紫红色厚层中厚层龟裂纹灰岩，间夹1030cm灰绿色瘤状泥质灰岩，致密性坚脆。地表岩石略具溶蚀现象。左岸厚度50m，右岸厚度39m，在左坝接头处有分布。（2）牯牛潭组（O2g）：灰绿色中厚层瘤状泥质灰岩，裂隙多方解石细脉充填。下部岩石泥质含量逐渐增加。近底板23m处夹230cm粉砂质页岩数层。连续性好。岩石性软弱，见软弱夹层发育。左岸厚40m，右岸厚度31m，在河床及右岸坝基部位出露。3、下统（O3）分四组：（1）大湾组（O1d）68、：紫红色、灰绿色中厚层瘤状泥质灰岩。岩石相对软弱。地表岩石风化后呈鳞片状或扁豆太脱落。左岸厚28m。右岸厚15m。分布在枢纽下游发电厂房及大坝消力池部位。（2）红花园组（O1h）：为灰至深灰色厚层灰岩，夹白云质灰岩。时夹黑色。乳白色燧石结核及条带。地表见溶蚀现象。因F1断层在枢纽出露不全。出露厚度约20m。分布在枢纽下游大坝消力池及厂房部位。（3）分乡组（O1f）：因F1断层错断。枢纽地表未见出露。（4）南津关组（O1n）：灰色厚层灰岩。夹白云质灰岩。坚硬性脆，质纯、块状构造。岩石溶蚀现象明显。枢纽出露厚度20m。与下伏寒武系整合接触。分布在枢纽下游地区。（三）寒武系中上统娄山关群（2+3Ls69、）：浅灰、灰色厚层、巨厚层白云岩、性质脆。近F1断层处岩层岩溶发育。分布在枢纽右岸下游地区。出露厚度大80m。将岩石鉴定成果列表3-1。二、软弱夹层枢纽分布地层岩性较为均一，大坝地基持力层奥陶系中统宝塔组（O2b）及牯牛潭组（O2g）多由泥质灰岩与瘤状泥灰岩组成，在构造作用下难以形成顺层面分布的剪应力集中带，软弱夹层不甚发育。唯牯牛潭组（O2g）下部页岩夹层较多，距F1断层较近。在强烈的构造作用下沿相对较软弱的岩层间较易产生顺层错动，形成层间破碎带。复经地下水与风化作用影响，岩粉或碎片软化形成了软弱夹层。枢纽软弱夹层为泥夹岩屑组成。泥粘性强、具滑感、可塑性好，牯牛潭组（O2g）下部分布的二层软70、弱夹层为其典型代表，夹层连续性好，坝址左、右岸均见分布。厚0.520cm。一般为510cm，另有岩屑夹泥类型软弱夹层多呈尖灭状。在牯牛潭组（O2g）中下部与大湾组（O1d）中上部近37m的岩组中共有8层软弱夹层。夹层总厚2377.5cm，占岩层厚度0.622.09%。由于坝址岩层横河分布。岩层倾向上游，倾角3550。坝基抗滑稳定不受软弱夹层直接控制，有关软弱夹层分布特征见表3-2：三、牯牛潭组（O2g）下部页岩分布特征牯牛潭组（O2g）下部多粉砂质页岩，灰至深灰或黑灰色。含钙质、致密、性软弱、劈理发育。撞压易破碎成鳞片状。常具分叉及尖灭现象。故同一层位页岩层数不同，但在一定范围内页岩仍成层分布71、。若构造挤压严重可形成软弱夹层。将牯牛潭组（O2g）下部由上至下页岩分布特征列于下表3-3：序号野外定名岩石鉴定命名结构构造粒径（mm）矿物成分含量（%）采样位置粉土矿物（水云母）石英粉砂云母碎片方解石白云石炭质黄褐铁矿氧化铁质生物屑基质角砾岩胶结物1234567891011（O2q）深灰-黑色页岩（O2b）灰绿-灰紫色龟裂纹灰岩灰绿色瘤状泥质灰岩（O2g）白云持灰岩浅紫-灰紫色龟裂纹灰岩（O2g）浅紫-灰紫色龟裂纹灰岩（O2g）紫红色瘤状泥灰岩（O1d）灰绿色瘤状泥质灰岩（O3l）（S1l）粉砂质页岩断层角砾岩断层角砾岩页岩生物屑泥-粉晶灰岩瘤状灰岩（泥-粉晶含云化灰岩）轻微碎裂亮晶细-中粒72、砂屑灰岩含生物屑泥-粉晶灰岩含生物屑泥-粉晶灰岩瘤状生物屑粉晶含铁泥质灰岩瘤状粉晶灰岩泥质石英粉砂岩碎裂角砾岩（断层角砾岩）碎裂角砾岩（断层角砾岩）显微片鳞结构生物屑泥粉晶结构泥-粉晶结构亮晶细-中粒砂屑结构泥-粉晶结构泥-粉晶结构生物屑粉晶结构粉晶结构泥质粉砂结构碎裂角砾状结构碎裂角砾状结构定向构造瘤状构造轻微碎裂构造瘤状构造瘤状构造接触式胶结0.020.010.03015050001001001。010020。06210210905511551-212-31959090959585955105-75311111111111111铁泥质151130570（砂屑）102035405-7长石砂屑73、37060-657070303030ZK1坝上游约500m左岸右岸顶采石场F1断层附近坝上游约500m右岸采石场坝下游左岸清水电站山上坝右岸下冲沟右岸上游约500m山坡上F1断层F1断层表3-1 岩石鉴定成果表表3-2 软弱夹层分布特征表序号岩组厚度（cm）类型特 征 描 述1O2g0.515泥夹屑岩灰白或黄绿色泥夹少量岩屑，泥粘性强，坝址右岸成层分布。PD235.4mZK3孔深28.0m出露。2220灰白或黄绿色泥夹岩屑，岩屑呈鳞片状，光滑，泥粘性强，局部地段为岩屑夹泥。ZK624.7524.85m、PD14.90m处分布，左右岸河床出露。3O2d2040岩屑夹泥母岩为黑色钙质页岩，受挤压呈74、鳞片状，软弱、轻微泥化。ZK13孔深51.451.8m、ZK14 46m处分布，成层性好。480.10.5河床左侧ZK13斜孔深79.1m、82.1m、83.2m、85.9m、87m、层面挤压明显，分布岩屑，轻微泥化。夹层层数8厚度（cm）2377.5岩层厚度（m）37占岩层厚百分比（%）0.62-2.09表3-3： 页岩分布特征表序号钻孔号分布孔深（m）层数单层厚度（cm）页岩距岩组底板深度（m）备注1234ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5ZK642.247.343.548.748.656.944.745.636.441.436.242.232122363192525131935218454275、37322012767282ZK4 ZK5 ZK6三孔页岩处于同一层位。四、岩体风化特征枢纽基岩无全风化带分布，按其风化程度可分两带：1、强风化带：岩石表面风化变色，为学强度降低，较大岩块仍要见新鲜核部。层面、节理见风化或溶蚀现象。岩体透水性较强。2、弱风化带：为强风化与新鲜岩体过渡带。沿节理面附铁锰氧化物，下部减少，少见溶蚀现象。单块岩石比新鲜岩石强度低得不多，但岩体完整性仍有差别。风化带上部层面或裂隙间见泥质充填。坝址左岸强风化深23m。新鲜岩体埋深59m。河床弱风化带深12m。右岸强风化深14m。新鲜岩体埋深612m。3.3.3地质构造枢纽岩体经历多次构造运动。构造形迹主要有：一、竹篙滩76、向斜向斜轴向5060。北西翼岩层平缓，倾角1015；南东翼受F1断层影响倾角变陡，为3545。向斜在南西方向丰和村闭呈单斜构造。岩层产状5060/NW3550。二、断层枢纽断层按走向可分四组：（一）北东东组：1、F1断层：茶洞花垣保靖大断裂第二序断层。亦为枢纽规模最大的断层，断层右岸分布在坝线下游冲沟，伸入河床再上右岸。距坝线65100m。断层产状5070/NW7082。破碎带宽 310m。角砾成份为灰岩、白云质灰岩、白云岩及少量方解石。砾径0.22cm。呈次棱角、次圆状。胶结物为钙质及少量氧化铁。胶结紧密坚硬。角砾岩破裂面发育。局部见断层面平行排列扁豆状透镜体。长515cm不等。其表面光滑发77、亮，扁而弯曲。断层面呈舒缓皮状，面光滑，普遍见斜向擦痕阶步。局部地方见前期张裂隙被后期结构面错断。有方解石细脉充填。方解石细脉呈网状贯穿于角砾岩中。镜下观测前期角砾再次被压碎。说明断层有两次以上活动。具先张后压扭性质。断层上盘见轴向北东的牵引小褶皱。具左行平移下断层特征。垂直断距大于100m。2、F6断层：分布在坝线右岸上游冲沟。断层产状65/NW75。断层面的擦痕阶步示断层曾左行运动。充填方解石脉。为左行平移逆断层。错距26m。另枢纽区还有F4、F12、F13断层分布。3、层间错动：即层间断层。在牯牛潭组（O2g）、大湾组（O1d）、岩层中见有分布。破碎带由泥及岩屑组成。即软弱夹层。（二）北78、北西组断层产状：335355/NE7080。右行平移正断层。泥质或钙质胶结。紧密，无溶蚀现象。具有代表性的有F3、F8、F14断层。（三）北西组：断层产状：300315/NE75。右行平移正断层。断层短小。钙质胶结。紧密，具有代表性的有F5、F10、F11断层。（四）北东组断层产状：3048/NW、SE。正或逆断层。断层短小。钙质胶结。有F2、F7、断层。规模较大断层一般分布在枢纽的外围地区。坝线附近及坝基持力层的宝塔组（O2b）与牯牛组（O2g）地层。断层不发育，规模小。坝基岩体完整。枢纽断层详情见枢纽区断层一览表3-4。表3-4 枢纽区断层一览表组别编号出露位置产状断层类型断距（m）破碎带79、宽度（m）断层主要特征走向倾向倾角垂直水平破碎带影响带北东东组F1F4F6F12F13右岸坝线下游冲沟河床右岸坝头近山顶右岸坝线上游冲沟右岸下游河边右岸下游50-7085657065NWSENWNWNW70-8260758075左行平移正断层左行平移正断层左行平移正断层右行平移正断层正断层1003-50.52-62-43-100.1-0.32-423-632断层规模较大，伸延至坝址外围，上游至丰和村附入茶洞花垣大断裂，破碎带胶结良好。角砾成份发为灰岩、白云质灰岩、白云岩与少量方解石。胶结物为钙质氧化铁。角砾岩破裂是非曲直发育。前期角砾有压碎现象。断层有两次以上活动。断层两侧节理发育，方解石充填80、。角砾岩风化后呈泥状，局部见溶蚀现象，两盘岩层均为奥陶系牯牛潭组（O2q）泥质灰岩，平面延伸20m。断层面见擦痕阶步，充填方解石脉，闭合好，局部见溶蚀现象平面延伸45m。断层面光滑，呈舒缓波状，破碎带宽2-4m。带中的断层角砾岩大小比较均匀，砾径0.2-2cm，由脉石及铁泥质紧密胶结，平面延伸长205m。断层破碎带宽约2m，带中的角砾岩大小比较均匀，砾径0.5-2cm，由白云石脉及铁质紧密胶结，平面延伸115m。北北西组F3F8F9F14右岸下游冲沟下游坡左岸山头下游坡左岸下游山头边坡右岸下游冲沟下游坡345355335350NENENENE70757583正断层右行平移正断层右行平移正断层正81、断层21531.50.311断层角砾良好，砾径0.9-3cm，呈棱角状，平面延伸85m。断层两侧剪节理发育，充填方解石脉，见构造角砾岩平面延伸75m。破碎带宽度1m，断层两侧岩层产状零乱，充填方解石脉，平面延伸50m。断层角砾岩角砾成份为白云岩砾径1-4cm，铁质及方解石胶结，紧密，平面延伸55m。北东组F2F7右岸下游沟上游坡右坝头下游冲沟3048NWSE7584正断层逆断层1110.2-0.31断层面平直，其破碎带宽约1m。带中为破碎的岩石夹泥层，平面延伸33m。断层面平直，两盘岩层产状不一，上盘为40/SE84，下盘40/NW60延伸65m。，北西组F5F10F11右岸坝线上游沟左岸垭口82、冲沟左岸垭口冲沟315300310NENE907075右行平移断层右行平移正断层左行平移正断层1610.2断层闭合好，平面延伸8m。断层影响带宽25m。充填方解石脉，微溶蚀，延伸长100m。断层两侧节理发育宽3m。充填方解石脉未见溶蚀现象，延伸长265m。三、节理裂隙枢纽发育的节理裂隙主要有两组：1、产状：3070/SE、NW4075。2、产状：325345/NE、SW5085。节理多闭合或充填方解石。石灰岩分布区码地表沿节理有溶蚀现象。坝址缓倾角节理不发育。3.3.4岩溶发育特征除志留系下统马溪组（S1L）、奥陶系上统五峰组（O3w）为碎屑岩外，枢纽其它基岩多为碳酸盐类组成。由于碳酸盐或成份83、不同。各含量各异。各岩层溶发育程度不一，现分区叙述如后：一、岩溶中等发育地（层）区分布在枢纽下游地区的奥陶系下统红花园组（O1h）、南津关组（O1n）及寒武系中上统娄山关群（2+3Ls），由质地较纯的灰岩或白云质灰岩组成。岩石多溶蚀现象，见溶蚀漏斗、水平溶洞及溶隙、溶沟发育。近河床边坡及冲沟较低部位有岩溶水活动。见岩溶泉出露。证实岩溶水补给河水。坝线右岸下游冲沟沿红花园组（O1h）分布沟底有10、9、2、1岩溶泉在不同高程分布，应为坡降较陡向河流排泄的溶隙型岩溶水活动网络。二、岩溶微弱发育地（层）区奥陶系中统宝塔组（O1b）、牯牛潭组（O2g）是坝基持力层。主要由龟裂纹灰岩及瘤状泥质灰岩组成。84、岩石泥质含量较高，间夹页岩、断层不发育、岩体完整，地下水活动微弱。地表面沿层面、节理见溶蚀现象。宝塔组（O1b）较牯牛潭组（O2g）明显。坝线右岸山顶采石场长200m以上高约10m采石断面未见溶洞发育。宝塔组（O1b）分布地段沿层面、节理有微弱溶蚀现象。为查明坝基岩体溶发育情况，沿坝线左右岸及河床进行8孔7对钻孔无线电波透视，探明在地表下约10m以上岩溶微弱发育。以下岩溶不发育。左岸PD1探洞洞深17m高程247m洞顶沿层面有溶隙发育。溶隙可见长度1m，宽0.220cm。有岩溶水渗出。流量0.014L/S。洞顶以下溶隙尖灭，距地表约12m；钻探与压水试验与上述资料相符，坝基岩体地下水位高，透水85、性微弱。相对隔水层埋深浅。三、岩溶不发育地（层）区奥陶系上统临湘组（O3L）及下统大湾组（O1d）多由瘤状泥灰岩组成，页岩夹层多，岩溶不发育，为相对不透水层。分布在坝基持力层中奥陶系（O2）地层上下层位。牯牛潭组（O2g）下部岩层也可归并划分本区。综上所述，枢纽颁布碳酸盐类岩层岩溶发育程度不一。坝基持力层岩溶发育微弱，相对隔水层埋深浅，岩溶中等发育地层分布在枢纽下游地区，对枢纽水工建筑物地基无直接影响。3.3.5岩体（石）物理力学特征对大坝持力层地基岩体取样进行了岩石物理力学试验；混凝土与岩石极限抗剪（断）强度试验；岩层层面极限抗剪强度试验。并通过钻孔、探洞，采用声波测试（井）及无线电波透视，86、查明岩体纵波速度变化与坝基岩体岩溶发育情况。一、岩石物理力学特征坝基持力层岩石物理力学指标列表3-5：表3-5 岩石物理力学指标表岩石名称比重密度g/cm3吸水率%饱和吸水率%孔隙率%极限抗压强度MPa软化系数弹性模量GPa泊桑比地层代号干燥饱和灰绿色色瘤状泥质灰岩2.742.732.732.732.732.692.712.692.702.700.510.330.450.320.270.600.420.480.420.371.820.731.471.101.1047.959.065.289.153.631.843.453.564.444.30.660.740.821.720.8331.385987、.1038.8347.8746.270.180.270.130.20O2g算术平均值2.732.700.380.461.2463.047.50.7544.690.20紫灰色龟裂纹灰岩、灰色、灰绿色瘤状泥质灰岩2.732.742.722.712.692.700.240.590.140.290.610.200.731.820.7490.966.6109.166.450.693.60.730.760.8861.7346.3675.570.220.300.32O2bO2g算术平均值2.732.700.370.411.2886.472.10.8260.970.31试验试验指标表明，坝基持力层牯牛潭组（O88、2g），宝塔组（O2d）瘤状泥（质）灰岩多属中硬岩。少数为坚硬岩，龟裂纹状灰岩、泥质灰岩为坚硬岩。岩石饱和极限抗压强在31.893.6MPa。一般为4060MPa。岩性均一，强度适中。二、岩石层面抗剪强度取天然层面进行中型剪试验，成果列表3-6：表3-6 岩石层面抗剪强度试验成果表岩石名称极限抗剪强度岩石特性地层代号fC（MPa）青灰色中厚层泥质灰岩紫灰色中厚层泥质灰岩0.880.370.510.14新鲜风化张裂O2b上列成果表明，新鲜岩石天然层面抗剪指标明显高于风化岩石。三、混凝土与岩石抗剪（断）强度取持力层岩石人工制面，粗糙度约1.5mm，受剪面积225cm2。砂浆强度150#。现钭试验成89、果列表3-7：表3-7 混凝土与岩石抗剪（断）强度试验成果表基岩名称极限抗剪强度极限抗剪断强度地层代号fC（MPa）fC（MPa）青灰色中厚层泥质灰岩青杰色紫灰色中厚层泥质灰岩紫色中厚层泥质灰岩算术平均值0.890.880.850.880.880.470.680.770.600.631.111.101.061.111.101.771.381.661.321.53O2bO2b四、岩体纵波速度通过钻孔声波测井及探洞声波测试，经整理将各类岩体纵波速度（m/s）列表3-8：表3-8 岩体纵波速度声波测试表岩类强风化弱风化新鲜节理密集带软弱夹层颁布段灰岩夹层段波速（m/s）25002800330040090、040006000360037002900340030003800五、占孔无线电波透视勘探线8孔7对钻孔无线电波透视测试表明，其左岸地表下618m，河床67m、右岸12m以上表层岩溶稍较发育。其以下岩体岩溶不以育。其中左岸ZK7、ZK8钻孔间距ZK8孔29m左右高2m阴影推断为岩溶裂隙。右岸ZK3、ZK4钻孔间阴影应为PD2探洞反应。3.3.6水文地质一、地下水类型1、孔隙水：分布在河流砂砾石层、阶地堆积层及边坡底部坡积层中。孔隙水受大气降水、基岩裂隙水或岩溶水的补给，向河流或冲沟排泄。如河流上游左岸河边清水电站引水渠左侧U6下降泉。流量0.08L/S。2、裂隙潜水：分布在基岩裂隙内，受大气降91、水直接或间接补给。排泄向河流、冲沟或补给孔隙水。如左岸垭口下游冲沟U7下降泉，流量0.14L/S，基岩为志留系下统龙马溪组（S1L）。3、岩溶水：分布于岩溶发育的碳酸盐类岩层中。循岩体的溶隙、落水洞、漏斗、溶洞及相互组合成的网络活动。受大气降水或孔隙水、裂隙潜水的补给。对旱雨季反应明显。如坝线下游冲沟上部U10下降泉。降水流量1.828L/S。天晴干枯。该冲沟中下部及枢纽下游右岸河边多岩溶泉分布。向河流排泄。各类型地下水受旱雨季节影响明显。相互补给。将枢纽分布泉水特征列表3-9：表3-9 枢纽区泉水分布特征表编号位 置流量（L/S）出露高程（m）类型描 述地层代号12345678910坝线右岸92、下游沟口坝线右岸下游沟口右岸坝线下游沟下右岸下游河边右岸下游河岸上左岸上游明渠口左岸垭口下游冲沟左岸下游冲沟明渠右岸坝线下游冲沟坝线下游冲沟顶右岸PD1洞17m处0.7940.140.240.7940.0140.080.0140.2210.081.8280.014234234233240.6286246273235251.5300247岩溶水岩溶水岩溶水岩溶水岩溶水孔隙水裂隙水岩溶水岩溶水岩溶水岩溶水泉水由堆积层中渗出泉水由堆积层中渗出水由溶隙中渗出水从溶隙中流出水从溶隙中渗出水从堆积层中渗出水从裂隙中渗出水从溶隙中渗出水从探坑底下渗出水量随降雨变化天晴干枯洞顶层面溶隙渗出O1hO1h2+3L93、s2+3Ls2+3LsQ4、S1LS1LO2gO1hO1hO2g二、基岩地下水位除枢纽下游岩溶较发育地层外，坝基岩体完整性较好。透水性微弱，基岩地下水埋深浅。坝线左岸地下水埋深23.9225.05m；右岸为5.7321.83m。地下水位线与地形线形态趋于一致。左右岸坝头边坡地下水位均高于水库正常蓄水位，。枢纽左岸垭口地下水埋深5.08m。地下水位高程283.48m。高于水库正常蓄水位。现将枢纽钻孔地下不位（1992年9月30日测）列表3-10表3-10孔号位置孔口标高（m）地下水位埋深（m）地下水位标高（m）Zk1Zk2Zk3Zk7Zk8Zk9坝线右岸边坡坝线右岸边坡坝线右岸边坡坝线左岸边坡坝94、线左岸边坡枢纽左岸垭口284.38274.17258.96276.31283.21288.285.737.2621.8325.0523.925.08278.99267.26237.67251.75260.15283.48三、水质评价在河流洪枯水位期曾在枢纽分别对河水泉水采样分析评价其化学特征，测定生活饮用水的细菌含量。其中河水4件，泉水6件，细菌含量分析3件。（一）水化学类型及评价1、河水（1）枯水期水的化学类型表示式：M0。41（2）洪水季水的化学类型表示式：M0。251河水属重碳酸钙镁型碱性淡水。洪枯季水的离子含量无大区别。2、泉水（1）枯水季泉水化学类型表示式M0。251（2）洪水季泉水95、化学类型表示式：M0。265泉水亦属重碳酸钙镁型碱性淡水。水的离子含量洪枯季无大变化。（3）探洞泉水化学类型表示式：M0。279属重碳酸钙型碱性淡水。3、对混凝土侵蚀性评价：枢纽各种水PH值6.46.8，属碱性水，无酸性型侵蚀；HCO3毫克当量2.075.02mg/L，0.4mg/L。无溶蚀出型侵蚀；侵蚀性CO2含量0.561.32mg/L，5mg/L。无碳酸盐型侵蚀。（二）生活用水水质评价1、细菌分析：河水枯水季细菌总数为350个/mL，大肠菌群230个/L，U1泉细菌总数为70个/mL，大肠菌群120个/L，U4泉细菌总数为270个/mL，大肠菌群230个/L。2、水质评价：微生活物检测河96、水、泉水细菌总数和大肠菌群均超过国家生活饮用水（GB5749-85）标准。四、坝基岩体渗透性评价坝基岩体由奥陶系中统宝塔组（O2b）组成，牯牛潭组（O2g）组成。岩性较均一。断裂不甚发育且充填胶结良好。构造破坏轻微岩体完整性较好。基岩表层有轻微溶蚀现象，下部岩溶不发育。故岩体渗透性微弱。钻孔压水试验资料表明，单位吸水量0.01L/min.m.m（即1Lu）的相对隔水层埋深浅：坝线左岸山体为21m；河床748m，右岸5052m。0.03L/min.m.m顶板界线埋深左岸814m；河床27m，右岸68m。3.3.7 各水工建筑物工程地质一、大坝地基设计坝线位于河流两岸较为对称的条形山脊顶部上游侧，97、在勘探线上游22.5m。坝基部位河床平缓。河水位229.2m时，河水宽83m。水库正常蓄水位259m时，河谷宽190m。河床水深1.42.4m。河中有条状砂砾洲分布。砂砾石层厚2m，多裸露基岩。坝址岩层横河分布。岩层产状：5060/SE3550。倾向上游。坝基持力层由奥陶系中统宝塔组（O2b）组成，牯牛潭组（O2g）龟裂纹灰岩及瘤状泥质岩或瘤状泥灰岩组成，属中硬岩及坚硬岩。岩性较好。按坝基岩体质量分类，可属II类岩体。唯牯牛潭组（O2g）下部岩层有页岩夹层，软弱夹层分布。在厚37m岩层有8层软弱夹层。厚度占岩层厚度0.622.09%。属III类岩体。页岩夹层多，挤压破碎岩层属IV类岩体。坝基岩98、体风化较浅。左岸强风化深23m。新鲜基岩埋9m。河床弱风化深12m。右岸强风化深14m，新鲜基岩埋深612m。坝基岩溶距地表10m左右浅层部位稍较发育。以下岩溶不发育，岩体渗透性微弱。单位吸水量0.03L/min.m.m界线，左岸埋深814m，河床27m，右岸68m。坝基岩层横河分布，倾向上游倾角3550。岩体缓倾角结构面不发育。无组合浅层滑移面。坝址及下游部位岩体虽有软夹层分布，但大坝抗滑稳定不受其控制。坝基混凝土与基岩接触面是大坝抗滑稳定控制面。唯坝址下游牯牛潭组（O2g）下部及大湾组（O1d）。软弱夹层及页岩分布较多地段，岩体变形模量较低，抵抗变形能力较差。综合分析大坝地基工程地质条件，99、根据有关规程，类比工程地质条件相近工程，提出下列地质参数建议值供参考使用：混凝土与新鲜岩体抗剪断强度：f=1.0 c=1.0MPa；混凝土与弱风化带下部岩体抗剪断强度：f=0.9 c=0.8MPa；新鲜岩体抗剪断强度：f=1.1 c=1.6MPa；弱风化带下部岩体抗剪断强度：f=1.0 c=1.1MPa；层面与节理面抗剪强度：f=0.6 c=0.2MPa；软弱夹层抗剪强度：f=0.3 c=0MPa；宝塔组（O2b）及牯牛潭组（O2g）中上部岩体变形模量：E0=10GPa；牯牛潭组（O2g）下部及大湾组（O1d）岩体变形模量：E0=35GPa；坝基持力层牯牛潭组（O2g）岩石饱和极限抗压强:40100、60MPa。页岩密集带间夹弱软夹层变形模量： E0=0.51GPa；软弱夹层及胶结不良断层以破碎带变形模量：E0=0.050.10GPa.由于勘探线下游距牯牛潭组（O2g）下部及大湾组（O1d）岩层较近，坝基部位山体略感单薄。为适应两岸地形条件，保证大坝坝址下II类岩体有足够厚度。改善坝基及大坝应力条件。建议坝轴线较现勘探线适当上移为宜。坝基岩体石灰岩组成。由于泥质含量较高，岩溶仅在浅部稍较发育。岩体渗透性微弱，相对隔水层埋深浅，为慎重起见，大坝地基仍应设置防渗帷幕及进行固结灌浆处理。对坝基范围内破碎页岩或软弱夹层分布地段，尤其是坝址部位，应进行刻槽处理。以改善岩体质量。防止坝基变形。枢纽采用101、坝顶溢流，溢流段在大坝河床部位。由于近大坝下游的牯牛潭组（O2g）下部及大湾组（O1d）岩性较软弱，间夹软弱夹层，并见F7等断层分布，岩体不耐高速水流冲刷。为防止下泄水流淘刷坝址下伏岩体危及大坝安全，建议大坝溢流采取底流消能措施，设置消力池保证大坝及坝后式厂房安全与正常运行。二、发电厂房枢纽采用坝后式厂房方案。厂房布置在河流右岸坝下游冲沟口上游及右河床部位，为地面式厂房。为防止在溢流时水流冲刷、波动影响厂房发电与安全，在厂房左侧近河床部位设有导墙。除坡积层外，厂房左侧近河床部位设有导墙。除坡积层外。厂房地基由奥陶系牯牛潭组（O2g）下部及大湾组（O1d）组成。在冲沟上游边坡近沟底有F7断层分布102、。地基属III类岩体，对断层及软弱夹层刻槽处理后岩体可满足厂房对地基要求。由于沿F1断层上盘红花园组（O1h）沿冲沟分布有溶隙型岩溶水排泄通道。施工应考虑基影响设置排水措施。关于厂房左导墙与基岩接触面抗剪断强度指标：f=0.7, c=0.6MPa。厂房基础开挖边坡坡比建议强风化岩体为1：1；弱风化带为1：0.5；新鲜岩体1：0.25；坡积层等松散岩体1：11：2；顺向坡顺层面开挖。对地基分布的页岩与软弱夹层密集带及断层胶结不良地段进行槽挖混凝土回处理。三、施工导流围堰电站枢纽施工采用明渠导流，相应坝段设置导流孔分期施工。为简化施工节省投资，拟先拓宽清水电站引水明渠导流。枢纽区河流上宽下窄。河水103、位230m时，坝址上游河水面宽100110m。河中有砂洲分布，砂砾石层厚约2m。河床多裸露基岩，水深12m。坝线上游70m以下河段两岸近河床部位多基岩裸露，利于围堰接头。上游围堰上下挪动余地较大，处理简单。坝线下游100m上下游河段，河面宽70m左右。河床缩窄。向下游河水逐渐加深，河水位229m时，在坝线下游100m上以河段。水深0.22m，下游190m水深大于10m，河床右岸、河槽及左右岸岸边多裸露基岩。河槽见漂砾分布。左岸边坡下部分布有第四纪坡积层、人工堆积与砂砾石层，接头条件较差。3.4天然建筑材料花垣河电站上游河段天然砂砾料场分散，质量及运输条件差；电站下游河段因狮子桥水电站建成，原砂104、砾料场均被水库淹没，不便开采。故就近寻找混凝土机制砂料源及块石产地供工程需要，分述如后：3.4.1石料经勘察获得块石石料储量773.42万m3；人工控制砂料源石料476.26万m3。满足工程需要。现将各石料场岩石物理力学指标列于表3-11。表3-11 石料场岩石物理力学指标表料场编号岩石名称比重密度g/cm3吸水率%饱和吸水率%孔隙率%极限抗压强度MPa软化系数弹性模量GPa泊桑比主应力方向地层代号干燥饱和1紫灰色中厚层泥质灰岩2.722.710140.230.3763.772.846.059.50.720.8267.350.25平行层面垂直层面O2b2青灰色中厚层泥灰岩2.732.70029105、0.461.1044.874.423.532.90.520.4449.580.32平行层面垂直层面O2g4紫灰色中厚层泥质灰岩2.742.710230.331.0980.887.950.469.00.620.7863.060.28平行层面垂直层面O2b5紫灰色中厚层泥质灰岩2.732.700260.381.1080.890.459.767.70.740.7554.990.24平行层面垂直层面3紫灰色厚层白云质灰岩与砾状灰岩2.752.710250.361.4588.7112.357.768.00.650.6155.150.20平行层面垂直层面O4h 上列10组岩石物理力学试验成果表明，各石料场106、料源岩石各项指标均符合规程有关规定，质量符合要求。一、块石石料场经勘察选定了四个块石石料场，其中1号料场枢纽上游右岸，2号在右岸花果山，4号在上游左岸鸡公坡，5号在下游左岸清水电站。分别距坝线0.71.2km。料场地层为奥陶系中统宝塔组（O2b）龟裂灰岩与牯牛潭组上部瘤状泥质灰岩。岩石多中厚层产出，硬度适中。较易成型取料。料场覆盖层一般12m。1、2、4料场现在小型开采，取条石用于桥梁与房屋建筑。二、人工机制砂料源石料场枢纽料源石料场分布在下游右岸。其中3号料场岩性为红花园组（O1h）厚层灰岩与白云质灰岩和娄山关群（2+3Ls）厚层巨厚层白云岩。由于房屋建筑多，距枢纽太近，对电站施工将有一定干107、扰，建议做备用料场，6、7号料场距坝线0.20.9km。岩性均为娄山关群（2+3Ls）岩石，利用该地层的厚层厚层白云岩轧制人工砂用于水电工程在自治州已有成功经验，为较为理想的人工机制砂料源石料场。3.4.2土料 围堰用土分布在枢纽内坝线下游左、右岸，其中1、2号料场在坝线上游右岸，4号在左岸，距坝线0.20.6km。3号料场位于坝线下游右岸，4号料场在左岸，距坝线0.20.3km。各料场地形平坦，利于开采上围堰，土料为褐、棕、棕黄色粘土，亚砂土，含少量块石。质量可满足围堰用土要求。有关石料、土料各料场分布及储量见天然建筑材料分布图。3.5结论与建议3.5.1结论一、区域构造稳定本区位于武陵山脉108、西北部、中低山地貌，大地构造部位于在扬子准地台滇川鄂古坳陷东南部。区内北东、北东东向构造线展布。枢纽区在丙组构造线的折转过渡位置。较近期本区表现为大面积整体抬升。距枢纽最近距离0.6km的花垣茶洞大断裂是区域最大的断裂。西起四川秀山经茶洞、花垣、保靖，向北东方向延至大庸、慈利，长度大于200km。断裂慈利至大庸段在较近期又有新的活动。控制了现代地貌形态及河流发育。历史记载和现代地震记录沿断裂多3级以下地震活动、属活动断裂。大庸南西至茶洞一线较近期断裂未见活动迹象，地貌无明显反映，断层胶结好，沿断裂历史有感地震少、震级小，属弱震区。热释光测定断裂15.5万年以来无活动。枢纽属相对稳定地区。断裂对109、工程无影响。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）与现行建筑抗震设计规范（GB500112001），本地区地震动值加速度小于0.05g，地震反应谱周期为0.35s，即场地的地震基本烈度为小于6度区。可不作抗震设防。二、水库工程地质条件较简单水库区山体宽厚，库盆虽多碳酸盐类岩层分布，个别地段岩溶较发育。但岩溶水系统均向花垣河排泄，水库无漏水之虑，水库近坝库区分布奥陶系下统多灰岩组成，在水库右岸经丰和村延伸近枢纽在坝线下游进入河流，经勘探在近坝址地段地下水位高程277.99m。高于水库正常蓄水位259m。水库区在正常水位以下尚未发现有开采价值的矿床。库区植被较好，预计在工程年代固体迳流110、的淤积不会危及水库正常使用，库区基岩广布。库岸坡陡，地形起伏大，松散地区厚度薄，不存在浸没问题。水库边坡多为寒武系中上统娄山关群厚至巨厚层白云岩组成。岩层倾角1015，库岸边坡总体稳定条件较好，唯近坝左岸边坡大湾村鸡公坡位于向斜北西翼、岩层倾角20，构成了顺向切层坡，稳定技术优势较差，距坝址1Km，水库蓄水可能导致上覆岩层滑移，对切层岩体可做石料开挖予以处理。本区属弱震区，地震活动微弱，类比本区已建成的与本工程规模近似地震地质条件相近的水利水电工程，无水库蓄水诱发地震的事例。故竹篙滩水库蓄水后诱发地震的可能性很小，更不会影响到水库及电站的安全运行。三、坝址工程地质条件较优坝址两岸地形对称，设计111、坝线位于对称条形山脊上游侧，坝基部位河床平缓，河中有条形砂砾洲分布，覆盖厚2m，河床多裸露基岩，坝址岸台网络层横越河分布，倾向上游，倾角3550。坝基持力层由奥陶系中统龟裂纹灰岩，瘤状泥质灰岩等组成，属中硬岩及坚硬岩。岩性较均一。断裂不发育，岩体完整性较好。属II类岩体，坝址岩体风化较浅，河床新鲜基岩埋深1-2m，左岸5-9m，右岸6-12m。岩溶距地表10m左右稍较发育。以下岩溶不发育。单位吸水量0.03L/（min.m.m）顶板界线埋深左岸8-14m，河床2-7m，右岸6-8m。坝基岩层倾向上游，岩体缓倾角结构面不发育，无浅层组合滑移面，坝基混凝土与基岩接触面大坝抗滑稳定控制面。唯坝基下游112、奥陶系中统底部及下统上部岩层岩性较软弱。岩层中间夹的软弱夹层，抵抗变形能力低，抗冲刷能力差，需刻槽处理改善岩体质量防止坝基变形，设置消力池大坝采取底流消能措施保证大坝及坝后厂房安全正常运行。四发电厂房施工应考虑排水枢纽为右岸坝后式厂房布置方案。基岩经处理可满足厂房对地基要求。由于厂房位于坝后冲沟口上游侧及右河床部位，沿冲沟分布的F1断层上盘岩体发育有溶隙型岩溶水排泄通道。施工应考虑其影响设置排水措施。五、天然建筑材料丰富竹篙滩水电站采用浆砌块石重力坝。近电站上下游花垣河天然砂砾料场分散，质量及运输条件差。但电站附近石料极为丰富，质量、储量均能满足工程需求。已探明块石石料773.42万m3；机制113、砂料源石料476.26万m3。围堰用土料分布在坝址上下游，储量22.14万m3。取料方便运距近，质量可满足要求。3.5.2建议 一、近坝库区右岸丰和至花果山到坝址下游冲沟分布的奥陶系下统灰岩，由库区延伸至坝址下游河床，沿线溶蚀洼地、落水洞、漏斗岩溶现象发育。经勘探枢纽该地层分布的水库上下游分水岭ZK10钻孔地下水位302.19m，高于水库正常蓄水位。为慎重起见，建议在该地段进行岩溶通道边通试验，进一步查明岩溶水排泄网络及地下分水岭部位，进一步证实水库无漏水之虑。二、距坝址约1km的近坝库区左岸大湾村鸡公坡库岸为顺向切层岩质边坡。稳定条件较差。拟做块石料料场。以开采上覆切层岩体用于工程的处理方式114、，增加库岸的安全余度。建议进一步分析在不开采取料条件下岸坡稳定性，变形失稳方式，有无灾害性后果。三、枢纽奥陶系牯牛潭组（O2g）下部地层分布的页岩及大湾组（O1d）泥灰岩岩性较软弱，应取样进行物理力学试验。进一步分析对坝基岩体变形及对抗滑稳定影响。四、枢纽附近石料料源储量丰富，应结合枢纽总体布置进一步分析论证，选定储量能满足工程需要，质量符合规范要求，运输里程短，开采方便易于上坝的料场。土料要测定天然含水量进行全分析，对其质量进一步分析，选定最合适的围堰土料场。4 工程任务和规模4.1 工程概况竹篙滩电站水库位于酉水一级支流花垣河下游，属花垣县城郊。花垣河上湖南省境内已建有竹篙滩(正建)、骑马115、坡(正建)、红卫、狮子桥和双溶滩电站。竹篙滩水电站水库坝址位于狮子桥电站和花垣县红卫水轮泵站之间。坝址河床高程229m，水库正常蓄水位259 m，相应库容万3370m3。 本电站建成后向花垣县地方电网供电，本电站以发电为主。县电网以水电为主，受来水丰枯影响很大，一到枯水季节，缺电非常严重，常拉闸限电，为缓解电力电量紧张局势，常从贵州和重庆购电，因此，引进资金，发展电力企业，修建竹篙滩电站是非常及时和必要的。电站设计装机33000kw，年发电量10400万kw.h，保证出力3894kw，这对缓解县电网供需紧张局势，发展当地经济，提高人们生活水平都具有积极意义。对以电代柴，对封山育林，建设绿色生态116、湘西州都具有不可替代的作用。4.2 水利及水能4.2.1 径流计算由小型水力发电站设计规范GB50071-2002和小水电水能设计规程SL76-94规定为8090%,该电站的设计保证率取85%。本次设计直接引用岩板滩水文站和茶洞水文站1957年2005年历年逐日径流资料延长岩板滩径流系列。按年平均流量统计计算,均值为70.90m3/s, CV=0.25, CS=1.5 CV, 85%为52.48 m3/s, 50%为69.76m3/s, 15%为89.74 m3/s。岩板滩水文站丰水年（P=15%）为1976年87.91 m3/s；平水年P=50%）为1957年69.55 m3/s；枯水年（P117、=85%）为1961年52.90 m3/s，三个代表年平均值为70.12 m3/s与多年平均流量70.90m3/s相差1.1%,不再修正。按面积比的一次方换算至竹篙滩电站。4.2.2 水能计算4.2.2.1 死水位选择岩板滩水文站无泥沙实测资料，酉水干流保靖站有1956年1973年悬移质泥沙实测资料。保靖站在设计坝下20 km，其地形、地貌、土壤、植被与本流域基本相似。因此移用保靖站的侵蚀模数来推算坝址的输沙量及含沙量。保靖站悬移质多年平均侵蚀模数为230 t /km2，竹篙滩电站水库集雨面积F=2151km2，年输沙量为49.5万t ,按泥沙浮容重1.35t/m3换算为36.6万m3，按多年118、平均淤损率法计算,=0.4(WS入/V)0.90,正常运行期为50年, 淤积库容1176万m3，相应水位约为248.9m。根据坝后式电站极限工作深度为坝所集中的最大水头的40%为11.6m相应死水位为247.4m。两者取大值死水位为248.9m。现在竹篙滩坝址至毛沟段有多处矿井、洗矿厂和冶炼厂，产生大量矿渣和废渣，枯水时河水呈泥浆状，目前和床淤积严重，远大于理论计算值，不几年，将全部淤满到取水口直到堰顶。因此死水位将最终有堰顶高程决定,由后面调洪成果分析比较, 大坝堰顶高程为249.0 m。因此死水位推荐为249.0m，库容1220万m3。建议设置排砂设施，减少淤积，延长水库使用寿命。4.2.119、2.3 正常蓄水位选择本工程主要从水库淹没因素确定水库正常蓄水位。水库正常蓄水位尾水到达毛沟镇，20年一遇洪水水库不淹毛沟镇的主要建筑。比较确定水库正常水位259.0m，正常库容3370万m3。尾水位于毛沟镇上游的杨家坪村，回水长度为16.7km，水面积3.0 km2。4.2.2.4 水库调节性能水库有效库容为2150万m3，水库调节系数为2150/180800100%=1.2%，三台机组满发一天需水量1167万m3，基本可满足三台机组满发两天所需水量，故水库为日调节水库。4.2.2.3 水能计算及装机容量确定水库调节库容为2150万m3，为日调节水库。三台机组满发一天需水量1167万m3。当120、来水大于电站设计流量135m3/s时，水库弃水；当来水小于电站设计流量135 m3/s时，来多少发电用水多少。机组引水道进口底板高程245.0m，共设三根压力矩形水管，每根长约46m，尺寸6.3853.733m，电站设计流量345m3/s，流速1.89 m/s，尾水平均水位229m，机组综合出力系数取8.5, 沿程水头损失很小可忽略，只有拦污栅(=0.53)、进水口（=0.2）和门槽(=0.1)的局部水头损失计算为0.2 m。竹篙滩电站的装机容量，主要由平均年发电量、年利用小时数、电站在电网中的运行位置和作用等因素确定。为减少土建投资，拟各安装三台机组。故拟定装机容量三个方案进行水能分析计算比121、较。表4.2-1 竹篙滩电站装机容量方案比较表项目 装机(kw)39000310000311000年发电量(万kw.h)100621015210359保证出力(kw)389438943894年利用小时数(h)372733843139平均净水头(m)28.528.528.5电站保证出力：按三个代表年日平均出力统计计算出85%的电站保证出力为3894kw。竹篙滩电站水库为日调节，电站运行处于电网基荷位置，且县电网以水电为主，为了充分利用水能资源，故推荐装机容量311000kw方案，多年平均来水流量57.35 m3/s，平均水头28.5m。4.3 调洪演算4.3.1 工程洪水标准根据水利水电工程等级122、划分及洪水标准（SL2522000）和防洪标准（GB502194）规定，竹篙滩电站水库正常库容3370万m3,最大坝高37.4 m，主要建筑物为级，次要建筑物为级。 大坝设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇。消能防冲按30年一遇洪水标准设计。电站厂房设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用100年一遇。4.3.2 竹篙滩水库库容曲线表4.3-1 竹篙滩水库库容曲线表 水位 (m)230240250260270280290库容(万m3)040014003600820016600313004.3.3 泄流曲线方案一:水库堰坝设6扇1010.3m弧形钢闸门，溢流堰采用曲线WE123、S堰,堰顶高程249m。下游无防洪要求，故水库限制水位和安全泄量，水库的起调水位为正常蓄水位249m。(1)弧形闸门闸孔自由出流按照溢洪道设计规范（SL2532000）有关规定，泄洪能力按下公式计算：Q泄= U0 nbe (2gH)0.5U0=0.685-0.19e/Hn=6, 淹没系数取1，b=10，H=10.0。 表4.3-2 竹篙滩电站水库泄流曲线成果表 e (m)12345677.5Q泄(m3/s)5601088158320472479287932473423(2)闸门全开的堰顶溢流泄流公式；Q泄=CmnbH01.5 c=10.2K(n1)0已知:b=10m ,n=6 , K=0.75124、, 0=0.25 流量系数m查水力学（武汉水利电力学院编）图10-12， Hd=10.0m得堰顶水深与流量系数关系见表2.3-3。表4.3-3 竹篙滩水库水位与泄流关系表（堰顶无闸溢流）Z（m）249250251252253254255256257Q泄（m3/s）01083155969441358181723202862Z（m）258259260261262263264265266Q泄（m3/s）354040944774550061626834752982308953方案二:水库堰坝设7扇109.3m弧形钢闸门，溢流堰采用曲线WES堰,堰坝高程250m。下游无防洪要求，故水库限制水位和安全泄量125、，水库的起调水位为正常蓄水位250m。 (1)弧形闸门闸孔自由出流按照溢洪道设计规范（SL2532000）有关规定，泄洪能力按下公式计算：Q泄= U0 nbe (2gH)0.5U0=0.685-0.19e/Hn=7, 淹没系数取1，b=10，H=8.0。 表4.3-4 竹篙滩电站水库泄流曲线成果表 e (m)1234566.5Q泄(m3/s)618119617362236269331143313(2)闸门全开的堰顶溢流泄流公式；Q泄=CmnbH01.5 c=10.2K(n1)0已知:b=10m ,n=7 , K=0.75, 0=0.25 流量系数m查水力学（武汉水利电力学院编）图10-12， 126、Hd=8.0m得堰顶水深与流量系数关系见表2.3-3。表4.3-5 竹篙滩水库水位与泄流关系表（堰顶无闸溢流）Z（m）250251252253254255256257Q泄（m3/s）01263676951103158621222712Z（m）258259260261262263264265266Q泄（m3/s）334640344787558264387204799988139613比较上述两方案,在正常蓄水位259.0 m泄流两相差甚微,对应与500年一遇洪水的洪峰流量6034 m3/s时,水位相差0.62 m,相对投资而言,六扇1010.3m弧形钢闸门(含启闭设备)比七扇109.3m弧形钢闸127、门(含启闭设备)投资少多,故推荐六扇1010.3m弧形钢闸门(含启闭设备) 。4.3.4 调洪演算按照水库水量平衡原理，计算公式： V2-V1=(Q2+Q1)/2-(q2+q1)/2TV1 、V2-水库时段初、末蓄水量（m3）。Q1 、Q2-水库时段初、末入库流量（m3/s）。q1 、q2-水库时段初、末出库流量（m3/s）。T-各时段长度（秒）方案一:根据暴雨预报,提前腾空库容至堰顶249 m,起调水位249 m,洪水来时,闸门全开, 堰顶自由溢流。表4.3-6 竹篙滩电站水库调洪成果表（方案一）频率项目来水洪峰（m3/s）最高洪水位(m)最大库容(万m3)最大泄流量(m3/s)0.2%60128、34261.71418457730.5%5176260.59377749971.0%4541259.66352143662.0%3889258.59327436983.33%3526257.86309532675.0%3057257.122920285320.0%1821254.772390165950.0%1058253.072025946方案二:起调水位259 m,洪水来时,闸门全开, 堰顶自由溢流。水库调洪成果同方案一，方案三:起调水位为正常水位259 m,洪水来时,当来水流量小于等于3963 m3/s，控制闸门开度,来多少泄多少；当来水流量大于3963 m3/s，闸门全开，堰顶自由溢流129、。表4.3-7 竹篙滩电站水库调洪计算成果表（方案三）频率项目来水洪峰（m3/s）最高洪水位(m)最大库容(万m3)最大泄流量(m3/s)0.2%6034261.70418057650.5%5176260.50375049271.0%4541259.56349943032.0%3889259.0337038893.33%3526259.0337035265.0%3057259.03370305720.0%1821259.03370182150.0%1058259.033701058比较上述三个水库调度方案,取大者为本次设计值。大坝50年一遇设计水库洪水位为259.0m,下泄流量3889m3/s130、；500年一遇校核水库洪水位为261.71m,下泄流量5773m3/s。电站厂房50年一遇设计下泄流量为3889m3/s；100年一遇校核下泄流量为4366m3/s。消能防冲30年一遇设计下泄流量3526m3/s。4.4 厂房处(即坝下)水位流量关系曲线因坝址无实测水位、流量资料，利用坝址下游550m处设立临时水文站，有1985、1986两年水位、流量实测资料。坝址下游6km有岩板滩水文站，有31年水位、流量实测资料，坝址下游1.92km浮桥渡口洪调资料，该段河床糙率分别选用了0.04、0.043、0.045,经比较确定n=0.045。表4.4-1 坝址天然水位流量曲线合理性检查表 年份岩板滩131、竹篙滩水位(m)流量(m3/s)水位(m)流量(相关)(m3/s)流量(面积比)(m3/s)1976228.672450235.42206020101977227.962100234.85180017201976227.632040234.59168016701978227.381810234.38160014801964226.551580233.75134012901967226.011410233.32117011501974226.191470233.47124012001984225.041120232.589389171984221.342220229.05185182198422132、1.67280229.482382291984221.92324229.782802651984222.39423230.283603461984222.93550230.84604501984223.34655231.155445361984223.94814231.686766661984224.44949232.107927771931230.983470236.85275024801954230.193120236.2724602550以坝址天然水位流量曲线为基础，考虑狮子桥水库的影响，中、低水位部分用回水推算的水位流量曲线成果，与高水位部分水位流量曲线衔接，组成厂坝区水位流量曲线，供133、设计应用。表4.4-2 竹篙滩电站厂房(坝下)水位流量关系表 厂房水位(m)228.5229.05230231232233234235流量(m3/s)018523028057089012601690厂房水位(m)236237238239240241242243流量(m3/s)21602670319037304310498057006680大坝50年一遇设计下泄流量3889m3/s，坝下洪水位为239.28m；500年一遇校核水库下泄流量5773m3/s,坝下洪水位为242.08m。电站厂房50年一遇设计流量为3889m3/s，相应洪水位为239.28m；100年一遇校核流量为4366m3/s,134、 相应洪水位为240.08m。消能防冲30年一遇设计下泄流量3526m3/s,坝下洪水位为238.63m。4.5 水库回水分析计算对浮桥、毛沟永和村渡口、舍坪村下河路、杨家坪渡口、通舟村渡口进行1963年大洪水水位调查测量。表4.5-1 1963年历史调查洪水位表断面编号断面地名63年洪水位（m）施测时枯水位（m）水面坡降-6000岩板滩234.59-1920浮桥238.610.0009850+000坝址240.50229.300.0015311+163永和村渡口下游50m257.55245.080.0015314+352舍坪村下河路263.29252.550.0018018+129杨家坪渡口135、270.67258.990.0019518+729通舟村渡口271.50260.290.0013819+976通舟村渡口264.570.00295花垣河干流坝址至鲤鱼塘共测有36个断面,河长19.976km,其间有卡棚河(39.2km2)、梭落河(25.7km2)、瓦水河(19.5km2)、毛沟寨(12.4km2)、排常河(21.6km2)、下溪(6.3km2)、田冲河(25.5km2)、两岔河(10.2km2)、新寨(7.5km2)、下寨河(15.8km2)等较大支流汇入。河床糙率以1963年大洪水的历史调查水位为依据推算各断面的糙率，经综合统计取0.04。回水计算时已扣除枯水位以下水面积。136、坝址以上各断面的流量以坝址流量为基准按面积比的0.63进行换算。表4.5-2 竹篙滩水库回水计算基本资料 断面桩号断面地址断面编号枯水位（m）集雨面积（km2）备注0+000坝址A0229.3021510+796竹篙滩A1233.512+750A2234.434+419黄家湾A5235.615+046A9236.782135.26+393大冲村A10239.367+378码头上A11240.938+903A19244.009+296新寨河口A21244.9010+058A24244.9011+163永和村渡口下游50mB28245.082051.712+173A31247.9613+435毛坪137、村A33249.6614+352舍坪村下河路A38252.5516+180A40256.4418+129杨家坪渡口A43258.9918+729通舟村渡口A45260.2919+976鲤鱼塘A55264.571967.3表4.5-3 竹篙滩水库二十年一遇洪水回水计算成果表 断面桩号断面地址断面编号流量（m3/s）天然回水(m)规划后回水(m)0+000坝址A03057237.74259.000+796竹篙滩A1239.88259.022+750A2244.72259.094+419黄家湾A5246.43259.225+046A93043247.12259.286+393大冲村A10250.06138、259.567+378码头上A11252.51259.918+903A19254.73260.359+296新寨河口A21255.23260.4710+058A24256.38260.7911+163永和村渡口下游50mB282967257.71261.2712+173A31258.70261.6913+435毛坪A33259.94262.2814+352舍坪村下河路A38261.14263.0416+180A40265.39266.1418+129杨家坪渡口A43269.23269.2818+729通舟村渡口A45270.11270.1419+976鲤鱼塘A552890272.21272.3139、6表4.5-4 竹篙滩水库五年遇洪水回水计算成果表 断面桩号断面地址断面编号流量（m3/s）天然回水(m)规划后回水(m)0+000坝址A01821235.28259.000+796竹篙滩A1236.76259.012+750A2242.76259.044+419黄家湾A5244.00259.095+046A91813244.59259.116+393大冲村A10247.14259.227+378码头上A11249.31259.368+903A19251.63259.549+296新寨河口A21252.19259.5910+058A24253.39259.7411+163永和村渡口下游50mB140、281767254.71260.0012+173A31255.73260.2213+435毛坪A33257.07260.5614+352舍坪村下河路A38258.47260.9816+180A40263.02263.6818+129杨家坪渡口A43266.82266.8818+729通舟村渡口A45267.64267.6719+976鲤鱼塘A551722270.09270.19表4.5-5 竹篙滩水库二年一遇洪水回水计算成果表 断面桩号断面地址断面编号流量（m3/s）天然回水(m)规划后回水(m)0+000坝址A01058233.45259.000+796竹篙滩A1236.30259.002+141、750A2241.30259.014+419黄家湾A5242.11259.035+046A91053242.58259.046+393大冲村A10244.81259.087+378码头上A11246.53259.138+903A19248.92259.199+296新寨河口A21249.73259.2110+058A24251.14259.2711+163永和村渡口下游50mB281027252.38260.0012+173A31253.40260.0713+435毛坪A33254.93260.1914+352舍坪村下河路A38256.58260.3716+180A40261.30262.20142、18+129杨家坪渡口A43264.88264.9318+729通舟村渡口A45265.69265.7219+976鲤鱼塘A551000268.28270.005枢纽布置及建筑物5.1设计依据5.1.1工程等别及建筑物级别竹篙滩水电站水库正常蓄水位259.0m，相应库容3370万m3。校核洪水261.71m，相应总库容4184万m3。最大坝高37.4m，电站总装机容量3.3万kW。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），本工程水库属中型，电站属小型。水库按三等工程设计，电站按四等工程设计。大坝、泄水建筑物等为三级，厂房及其他建筑物为四级，临时性建筑工程为五级。5.1.2洪水143、标准按（SL252-2000）规定，大坝设计洪水重现期为50年一遇。校核洪水重现期为500年一遇。厂房防洪按50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。相应频率洪峰流量见表5-1-1。表5-1-1频率（%）0.2123.33洪峰流量Q（m3/s）60344541388935265.1.3设计基本资料（1）水文、气象 多年平均气温 16多年最高气温 39.3多年最低气温 15.5多年平均降雨量 1421.7mm实测最大风速 20m/s多年平均流量 57.35m3/s多年平均径流总量 18.086亿m3多年平均输沙量 49.464万t（2）坝址下游水位流量关系曲线，数据见表5-1-2。表5-1-2水144、位（m）229230232.04233.07234.12235.15236.18流量（m3/s）180312583917131217602249水位（m）237.22238.63239.28240.08242.08流量（m3/s）27823526388943665773(3)水利动能主要参数正常蓄水位 259.00m相应下游水位 229.0m死水位 249.0m淤砂高程（50年） 248.90m设计洪水位（P=2%） 259.00m相应下游水位 239.28m校核洪水位（P=0.2%） 261.71m总库容 4184万m3正常蓄水位库容 3370万m3死库容 1220万m3设计洪水位时最大下泄145、流量 3889 m3/s相应下游水位 239.28m校核洪水位时最大下泄流量 5773m3/s相应下游水位 242.08m装机容量 31.1万kW保证出力 3894Kw装机台数 3台设计水头 28.5m最大水头 30.0m最小水头 20.0m单机引用流量 45 m3/s(4)地基特性，见表5-1-3表5-1-3岩性项目右岸（O2g）河床（O2g）左岸（O2b）试验采用试验采用试验采用饱和抗压强度（MPa）软化系数弹性模量（GPa）变形模量（GPa）泊桑比31.8-53.50.66-0.8231.88-59.10.18-0.270.758-106-80.2350.6-93.60.76-0.884146、6.36-75.570.3-0.320.810-157-90.344.3-66.40.72-0.8346.27-61.730.13-0.220.7610-126-80.2(5)地震烈度坝址区地震烈度小于5度。（6）混凝土/岩石的抗剪强度指标f=0.68混凝土/岩石的抗剪断强度指标f=1. 0，c=0.7MPa。（7）材料的物理力学指标，见表5-1-4。表5-1-4材料容重（t/m3）干容重（t/m3）饱和容重（t/m3）浮容重（t/m3）内摩擦角（）水混凝土钢筋混凝土砌石土料淤砂钢材12.42.52.31.51.77.852.42.52.31.51.77.851.118(8)航运由于陆路交通的147、发展，该地区运输主要是陆路运输，另外本流域下游已有多处水电工程，根据多年来河道不通航情况，故本工程没有考虑通航问题。（9）风速及吹程实测最大风速20m/s，多年平均最大风速12.2m/s。水库最大吹程0.96km。（10）安全系数K1.05，k3.0（基本荷载组合I、II）K1.00，k2.5（特殊荷载组合I）5.2坝型及坝轴线选择和枢纽布置5.2.1坝址及坝轴线（1）坝址建坝条件 竹篙滩电站工程的坝址选择进行了两个坝址比较。II坝址（竹篙滩坝址）位于花垣县城附近的河谷中，距花垣县城约1.5km，I坝址（丰和坝址）位于II坝址上游2.5km处。经过分析比较论证，选定II坝址即竹篙滩坝址作为建坝148、坝址。通过进一步的地质勘探工作，竹篙滩坝址建坝条件分述如下： 地形地貌 竹篙滩坝址河道呈弯曲弧形，上游流向SE，下游流向NE。河床宽85m，平常水深1.0-1.5m，河床高程228m。河床有砂卵石漫滩，厚0.5-2.0m，高出一般常水位0.5m。 坝址河谷基本对称成“梯”形河谷，两岸基岩裸露，左岸边坡265m高程以上较陡，坡度为40，280m 高程以上则为平缓山脊，坡度为515，山头高程为305.4m，右岸边坡较缓，坡度为1030，山头高程为326.5m。 工程地质坝址河床与右岸分布奥陶系中统牯牛潭组（O2g）灰绿色中厚层瘤状泥质灰层夹薄层泥灰岩和页岩，厚31m。左岸240m高程以上分布奥陶系149、中系宝塔组（O2b）浅紫色中厚层龟裂纹灰岩、中厚层瘤状泥质灰岩，厚39m。该层底部与牯牛潭组呈整合接触，层间结合紧密，岩性均匀坚硬。岩体完整性较好，风化较浅。弱风化下限深度：左岸59m，河床12m，右岸612m。坝址位于竹篙滩向斜的SE翼，岩层产状为4050。岩层倾向上游，岩层走向与坝轴线趋于一致。为横向河谷，有利于大坝基础抗滑稳定。断裂构造不发育，坝下游80m处除右岸F1断层斜交河谷通过，其他断层规模较小，延伸较短，成封闭形，对建坝无影响。坝址基岩富含钙质，岩石坚硬完整，岩溶发育较弱，且属于表部岩溶，不存在深部岩溶问题。地质钻探查明，在河床下部205m高程处有一层软弱泥化层，一般厚15cm，150、厚者为1020cm，在左、右平洞内均已见到，且产状较稳定。倾角40，按产状推算，在钻孔线下游2030m处的河床中皆有出露。坝址无泉井出露，河床中亦无承压水问题，两岸裂隙含水不丰，小型裂隙下降泉分布在两岸234m286m的高程之间，地下水补给河水，无深部岩溶水，水文地质条件单一。坝址河水、泉水经水质分析均属碳酸钙、镁型淡水，水质良好，对各种水泥构件均无侵蚀性。坝址基岩透水性微弱，左、右两岸从地表20m以下，河床从地表40m以下，基岩为微透水层，可视为相对隔水层。 水文 坝址地处于中亚热带湿润季风区，气候温和，雨量充沛，多年平均降雨量1421.7mm，多年平均径流总量18.086亿m3，多年平均流151、量57.35m3/s。坝址多年平均气温16，月平均最高、最低气温分别是32和8.4。坝址多年平均含砂量0.27kg/m3，年平均输砂量49.464万t。 建筑材料 由于坝址下游逐级筑坝建库，回水淹没后天然河砂极少，主要砂、石料建材可在离坝址12km的6个石料场和一个砂场开采，岩石总储量达1240万m3，覆盖层13m，石料性能及可开采储量均满足整个工程要求。 交通坝址至花垣县城仅1.5km，至州府吉首有207国道，全长71km，枝柳铁路经过吉首，坝址对外交通方便。（2）坝址选择水库区的工程地质条件较好，无严重浸没坍岸影响。唯I坝址地段两侧沿卡斯特有绕坝线漏水问题存在。关于II坝址右侧沿宜昌灰岩卡152、斯特的渗漏问题，由地质构造宜昌组上复宝塔组形成相对隔水层，分布高程延续达350m以上，经过钻探查明地下水位为304m，高出设计正常蓄水位259m高程，经压水试验透水率为1.73L。故不存在向下游漏水问题。I坝址（丰和坝址）地形条件较好，两岸山势雄伟，岸坡整齐，覆盖层薄，坝的工程量比II坝址小，但卡斯特沿层面强烈发育，地质条件复杂，岩溶渗漏严重，处理困难，工作量很大，不利筑坝建库。II坝址地层岩石为牯牛潭组瘤状泥质灰岩，由于富含泥质成份，卡斯特不甚发育，岩层走向与河流正交，向上游倾斜，倾角4045，对于坝的抗滑稳定及基础防渗均较为有利，基岩出露，风化微弱，强风化层一般为24m，断裂构造在坝线以下153、一般规模不大，且胶结良好，节理不发育，并多有方解石填充，增强了岩石的完整性，因而坝址地基及左右岸岸坡的稳定性是良好的。该坝址水文地质条件较为单一。经过地质钻探8孔/7对无线电波透视，8个钻孔声波测试，VP为4-6km，2个长70m的平洞波极测试，VP为4-5km，地质条件较好，可以建坝成库。另外坝区12km处有丰富的土和石料，满足建坝需要。且两岸已有简易公路可以利用，交通方便。综上所述，II坝址工程地质条件较优，地形、建筑材料及交通等条件都较I坝址好，故选择II坝址（竹篙滩坝址）建坝。（3）坝轴线布置II坝址区（竹篙滩）河谷基本对称成“梯”形河谷，两岸是小山咀，上游为较开阔的河滩区，右岸山咀下154、游有一冲沟，并有F1断层冲沟沿河流向下延伸。根据地形条件选择了两条坝轴线布置，即I坝轴线和II坝轴线。I坝轴线为直线布置，在钻孔轴线上游7m处，该处没有完全避开软弱夹层，因而基岩的承载能力较弱，对坝的抗滑稳定不利。II坝轴线布置成折线型，即河床部分坝轴线为中间直线段，位置在沿钻孔线上移30m左右，布置溢流坝段及坝后厂房段。两边轴线向下游转折，接两岸山头。该坝轴线布置完全避开了软弱夹层，使坝体处于较完整的岩基上，且右岸坝脚上移，腾出了右岸凹地，利于考虑布置右岸坝后式厂房方案，同时使溢洪道及厂房尾水水力条件得以改善。基于坝区的地质条件，宜采用II坝轴线布置。5.2.2坝型比较 根据竹篙滩坝址地形，155、地质条件和当地建材、施工条件，本阶段设计对砌石实体重力坝和砌石空腹重力坝及碾压式钢筋混凝土面板堆石坝三种坝型作了分析论证。碾压式钢筋混凝土面板堆石坝布置在I坝轴线处。碾压式钢筋混凝土面板堆石坝对地基要求较低。且可以利用当地材料，能进行大规模的机械化施工，进度快，工期短，但是该坝型坝体工程量及溢洪道开挖、护砌量大，因坝上不能过水而导流渡汛困难，且资金要求相当集中，故没有采用该种坝型。砌石空腹重力坝也布置在I坝轴线处，坝轴线长292m，坝内空洞底宽12m，高12m，采用坝顶表孔溢流，底流消能。该坝型能利用当地丰富材料，采用空腹，可以降低坝基扬压力。但是坝体空腹四周需采用钢筋混凝土，大坝造价高，且施156、工较复杂。前期导流、渡汛困难。砌石实体重力坝布置在II坝轴线处。为折线，全长298m，其中中间段长126.5m，右岸段长95.5m，左岸段长76m。采用坝顶表孔溢流，底流消能，砌石实体重力坝除具有利用当地丰富建材的优点外，主要是坝体材料分区简单，施工条件单一，坝体235m高程以下扩建利用原左岸引水渠导流。235m高程以上能利用坝体缺口渡汛，施工简单，受资金制约因素小，当坝上升到249m高程，相应完成厂房及发电引水建筑物，即可蓄水发电。对于坝基扬压力大的问题，可以在坝基设灌浆廊道时兼并排水减少扬压力。综上所述，鉴于地方兴建浆砌石实体坝有经验，本阶段推荐砌石实体重力坝。附各坝型工程量及造价比较表5157、-2-1。表5-2-1项目坝型土石方开挖（万m3）浆砌石或堆石（万m3）混凝土及钢筋混凝土（万m3）造价（万元）备注砌石重力坝5.6967.7524.1873420空腹重力坝3.866.025.813400钢筋混凝土面板堆石坝大坝5.7041.21.823782.5 其中大坝造价2529万元，溢洪道造价1253.5万元。溢洪道41.00.0674.315.2.3工程枢纽总体布置方案根据本工程地形、地质、施工等技术经济条件选定的浆砌石实体重力坝，其枢纽总体布置作了左岸引水式厂房、左岸坝后式厂房及右岸坝后式厂房三个方案。（1） 左岸引水式厂房方案（I方案）坝顶高程262.9m，坝顶轴长298m，其158、中右岸非溢流坝段长128m，左岸非溢流坝段长96m，溢流坝段长74m，最大坝高37.4m。溢流坝布置在河中稍偏左侧，由6孔1010m表孔组成。表孔中间墩厚2.0m，边墩及导水墙厚2m，闸墩顶部高程262.9m，表孔堰顶高程249m，堰面曲线为WES曲线。表孔设6扇1010m弧形闸门，采用底流消能。消力池长77m，宽70m，消力坎高程233.0m，消力池底板高程227.3m。溢流坝布在河中偏左的原因是主河槽在左侧，下游河势较顺，泄流时水流较顺畅，水流对右岸下游的冲刷较轻。同时F1断层与河流斜交，从右至左远离坝脚，在消力池尾部出露，处理较简单。在坝左岸设置发电引水隧洞，经单管单元供水与三元联供水比159、较，选用联供水。即三机共一管方式。其隧洞底板高程240.0m，洞径6m，总长157.8m，隧洞出口分岔为三根直径3.4m的压力钢管。引水隧洞最大过流量135m3/s，进口设置2扇36.3m的平板工作钢闸门和2台QPQ-63型启闭机。电站厂房布置在左岸山脚下，主厂房靠进水方向上测，副厂房在尾水侧。主厂房长47.0m，宽15.5m，其中安装场长13.5m，布置在主厂房左端，与发电机层同为237.0m高程，机组安装高程229.8m，尾水管底板高程224.042m，厂房下游侧设独立防洪墙，按一百年一遇洪水标准确定防洪墙顶高程为240.5m。回车场设置在安装场左侧，地面标高237.0m，回车场靠河岸设置160、防洪墙与厂房防洪墙相连，并延伸至进厂公路局部地段，不设防洪门。进厂公路从坝顶公路桥至左岸山头绕坡下至厂房。从花垣县城到厂房公路长2.24kM，路基宽9.5m，路面宽8m，直线段坡度8.5%，转弯段坡度4.5%。升压站设置在主厂房右侧，地面标高237.0m，占地面积2813m2。（2） 左岸坝后式厂房方案（II方案）坝顶高程262.9m，最大坝高37.4m，坝顶轴长298.0m，其中右岸非溢流坝段长96m，左岸非溢流坝段长128m，溢流坝段布置在河中偏右侧，长74m，由6孔1010m表孔组成。采用底流消能。消力池长75m，宽70m，底板高程227.3m，消力坎高程233.0m。由于左岸布置厂房，161、溢流坝段势必向右岸靠近。故下游河势极不顺畅，下泄水流对右岸陡岩的冲刷难以预测。厂房坝段位于左岸侧，采用单机单管引水，引水管为钢筋混凝土管，断面尺寸为6.3853.733m，引水管进口底板高程243.0m，分别设有工作和检修平板钢闸门。坝后主厂房布置在下游侧，副厂方布置在上游侧。主厂房尺寸与I方案相同，安装场布置在主厂房左侧，地面标高237.0m，紧接着布置主变压器场与开关站，其他面标高为237.0m，厂房机组安装高程，尾水管底板高程均与I方案相同。升压站设在变压器场左侧，占地面积2813m2，地面标高245m。因主要交通干线在右岸，故进厂交通需修建过河交通桥。设计桥面标高245m，桥长125m162、，桥面宽8m。从花垣县城至厂房公路全长2.46km，由于公路不需从坝顶通过，故坝顶只设人行桥。（3） 右岸坝后式厂房方案（III方案）坝顶高程262.9m，最大坝高37.4m，坝顶轴长298m，其中右岸非溢流坝段长128m，左岸非溢流坝段长96m，中间溢流坝段长74m，布置在河床偏左侧，由6孔1010m表孔组成，闸墩中墩和边墩及导水墙厚均为2m，闸墩顶部高程262.9m，表孔堰顶高程249m，表孔设6扇1010m（宽高）弧形工作闸门。采用底流消能。消力池长75m，宽70m，底板高程227.3m，消力坎高程233.0m。在河床右侧紧接溢流坝段设置3根发电引水管，引水管中心线间距为10m，引水管进163、口底板高程243.0m，引水管为矩形钢筋混凝土管，断面尺寸为6.3853.733m，进水口为喇叭口，其前设置3扇平板工作钢闸门和1扇平板检修闸门，由坝顶启闭台设置的启闭机进行启闭。闸门前设置拦污栅。电站厂房位于坝后右侧，与坝脚线相距5m，主厂房布置在上游侧，副厂房布置在下游侧。主厂房建筑尺寸长47.0m，宽15.5m，高31.7m。副厂房建筑尺寸为长33.8m，宽8.4m。主厂房发电机层高程为237.0m，安装场设置在厂房右侧，考虑厂区防洪水位及减缓进厂公路坡度，地面标高为240.5m，比发电机层高3.5m，副厂房地面高程亦为240.5m。在主厂房右侧布置2813m2的升压站和变压器场院，地面164、高程为240.5m，副厂房下游侧设厂房防洪墙，左侧防洪墙与导水墙兼设，高程为241.0m，右侧按一百年一遇洪水确定防洪墙顶高程为240.5m。回车场设置在厂房右侧，地面高程240.5m，已高出防洪水位，不需采取防洪措施。进厂公路从右坝顶端绕右岸山坡而上，从花垣县城至厂房公路全长2km，其中从坝顶端至厂房长500m，（隧洞段长115m）。路基宽9.5m，路面宽8m，直线段最大坡度为8.8%，转弯段最大坡度为5.7%。该方案施工采用左岸明渠导流及坝体留缺口渡汛泄流。其中导流明渠当坝体上升到235m高程以上时变为导流底孔。导流明渠总长165m，其中坝体段30m，断面尺寸66m，进口底板高程229.0165、m，出口底板高程228.0m。I、II、III枢纽布置方案的投资估算见表5-2-2。表5-2-2各方案主体建筑物及设备投资估算表名称单位I方案II方案III方案主体建筑工程机电设备及安装工程金属结构设备及安装工程水库淹没补偿合计万元万元万元万元万元6356.54953.6965.15812.021285.16205.84953.6989.075812.021062.55809.44953.6989.075812.020712.77（4） 总体布置方案比较与选定三个方案从以下几个方面进行比较：（一） 水流条件枢纽处于河流弯道处，左岸是凸岸，右岸是凹岸。由于I方案的厂房为引水式，故溢流坝段可尽量布166、置在主河槽左岸段，使泄流后的水流能顺原河床下泄，减少冲刷右岸岸坡。II方案由于厂房布置在左岸坝后，相应的溢流坝需向右岸推移，下游河势极为不顺，水流条件最差，难以避免水流对右岸边坡的冲刷，且冲刷的渣石可能会堆积在厂房尾水出口，影响电站出力，III方案厂房布置在右岸坝后，相应的溢流坝靠左岸，对泄流后的水流较为有利，虽然右岸坝后厂房尾水渠弯道，但对水流影响较小。（二） 布置与运行条件从厂区布置来看，方案II、III比方案I要紧凑，引水系统工程量小，不要蝴蝶阀。方案III交通公路最短，除坝顶公路桥外，不需另设进厂公路桥；从运行条件看，III方案比I、II方案要优越，进厂公路不需过河而直接下至厂房，生活167、区布置在花垣县城边，生产区距生活区较近。厂区和坝紧靠在一起，管理方便。（三）施工条件及工期I方案：引水系统、厂房、大坝可分开工作面施工，不互相干扰，但厂、坝围堰分开设置，因此围堰工程量及基坑排水工作量较大，压力引水道长157.8m，开挖直径6.8m，并须用钢筋混凝土衬砌。工程量较大，且洞内施工场面的限制，施工进度慢，难度大。II、III方案：厂房与大坝同一基坑施工，围堰工程量及基坑排水工作量较I方案小。虽然施工有一定干扰，但通过合理安排，可以减少干扰。而且引水系统长度很短。但II方案导流工程量较大，施工复杂些。坝右端离已建成的公路仅1.5km，故III方案的交通条件较I、II方案好，不需另修进168、厂公路桥，进厂公路最短。而I、II方案厂房施工中需另修公路及架设公路桥。三个方案比较，施工条件以III方案较优越。从工期上看，三个方案的总工期均为2.5年，都能满足第三年内第一台机组发电的要求。（四）投资估算工程投资由表5-2-2可以看出，III方案最少，I方案最多，II方案居中。综上所述，经反复比较研究，认为：III方案枢纽布置较为合理。具有工程量投资较少，水流条件较好，运行管理方便，施工条件较好等优点。故作为本阶段选定方案。（5） 推荐方案（III）主要工程量本工程主体工程主要工程量见表5-2-3表5-2-3主体工程主要工程量序号项目单位数量1234567土石方开挖浆砌石混凝土和钢筋混凝土169、帷幕灌浆固结灌浆钢筋钢材万m3万m3万m3mmtt10.6188.52056.1554230020002429.2387.55.3挡水建筑物5.3.1结构布置选定坝型为浆砌石重力坝，由河床溢流坝和左右岸非溢流坝组成，坝轴线为折线型。(1) 坝顶高程及细部结构坝顶高程由设计洪水位、校核洪水位情况下水库静水位加相应超高h值后选取最大值确定。h计算式为：h=2h+h0+he计算结果，设计洪水位情况下h=1.55m，校核洪水位情况下h=1.19m，将其与水库静水位迭加后，坝顶高程由校核洪水位情况控制。最后确定坝顶高程为262.90m。为降低坝底面的扬压力，提高坝体抗滑稳定性，加快施工进度，坝内设帷幕灌170、浆廊道兼排水，廊道宽3m，直墙高2m，为城门式半圆拱。廊道上游壁至坝体上游面的距离按不小于0.1倍水头控制，取为4.175m，廊道底部至基础面厚度为3m。具体布置位置及尺寸详见图册中的横剖面图。坝体防渗采用混凝土防渗面板。面板厚度在坝顶部采用0.5m，底部厚度采用1.2m.并与坝基齿墙连成一体。坝身排水管布置：铅直排水管位于混凝土防渗面板后2.4m。非溢流坝段由基础灌浆廊道至坝顶，溢流坝段在堰顶以下布置。排水管沿坝轴线方向布置的间距为3m，管径取为15cm。防渗面板缝距为15m左右。防渗面板伸缩缝的止水分为两道，第一道用紫铜片，第二道用塑料止水。两道止水及第一道止水片上游侧的缝面贴沥青油毛毡，171、在下游最高水位以下，坝内及廊道分缝处另加一道塑料止水片。（2）溢流坝布置河中溢流坝采用6孔1010m开敞式表孔泄流，表孔堰顶高程249.0m，闸门为弧形门，采用3套液压启闭机启闭。根据坝高地质情况及枢纽布置，下游采用底流消能。中墩及边墩厚均为2m。溢流坝上游面240m高程以上为铅直面，以下至坝底为1：0.15的斜坡。溢流坝下游堰顶面曲线采用WES曲线，直线段斜坡为1：0.75，反弧段的反弧半径为15m，坝底宽30.431m。溢流坝顶闸墩从上游至下游长20m，闸墩顶部设液压启闭机室。在下游侧设5m宽的坝顶公路桥。桥面高程与非溢流坝顶同为262.9m。为方便冲沙，延长水库使用寿命，在2#闸墩底下2172、41.0m高程设冲沙底孔，底孔直径1.0m。（3）非溢流坝布置非溢流坝基本剖面：上游面240m高程以上至坝顶为铅直面，以下至坝底为1：0.15的斜坡。下游坝坡为1：0.65，在256.3m高程以上至坝顶为铅直面。坝顶宽5m，兼作公路路面。（4）坝体分区材料坝体材料按不同结构要求进行选择，防渗面板采用C15号混凝土，溢流坝溢流面采用C20号钢筋混凝土，廊道壁采用C15号钢筋混凝土，闸墩采用C15号钢筋混凝土，坝基回填采用C10号混凝土，非溢流坝下游迎水面采用C15号混凝土预制块浆砌，坝体其余部分用C10号小石子混凝土砌块石。5.3.2稳定及应力计算（1） 荷载及荷载组合坝体主荷载为：自重、静水压173、力、泥沙压力、扬压力。由于坝前吹程短，仅0.96km，浪压力很小，故忽略不计。扬压力计算图形分为六部分，坝基帷幕处的折减系数为1=0.5，排水管处的折减系数为2=0.3。各主要荷载分布详见大坝剖面计算简图5-3-1。各种计算情况下的荷载组合为：正常蓄水位情况：自重+静水压力+泥沙压力+扬压力；设计洪水位情况：自重+静水压力+泥沙压力+扬压力+动水压力；校核洪水位情况：自重+静水压力+泥沙压力+扬压力+动水压力。（2） 坝体抗滑稳定及应力计算坝体抗滑稳定：坝基岩层走向垂直水流方向，倾向上游，倾角较大。根据坝轴线布置结合岩层产状和构造判断，基础内不存在深层滑动的可能性。坝体抗滑稳定分析仅计算坝基面174、上混凝土与基岩间的抗剪断安全度，其安全系数计算公式：k=参照岩石物理力学指标试验成果报告的抗剪断强度指标，设计计算时采用抗剪断摩擦系数f=1.0，抗剪断凝聚力c=0.7Mpa。依照浆砌石坝设计规范（SL25-91）的规定：基本组合情况k3.0，特殊组合情况k2.5。应力计算：以坝体与坝基的接触面为控制面，坝基面垂直正应力按材料力学公式计算：=稳定和应力计算成果见表5-3-1。表5-3-1坝段荷载组合计算情况抗滑稳定安全系数k坝基面垂直正应力（Mpa）yuyd溢流坝段基本组合正常蓄水位情况3.7330.0790.401设计洪水位情况4.4490.0560.282特殊组合校核洪水位情况4.0750175、.0200.374非溢流坝段基本组合正常蓄水位情况3.6070.0750.686设计洪水位情况4.2890.0550.543特殊组合校核洪水位情况3.9760.0610.496从表5-3-1可以看出，抗滑稳定安全系数k和坝基面垂直正应力均满足规范要求。5.3.3基础处理（1）开挖河床坝段以弱至微风化带作建基面，现河床高程228229m，开挖深度2.55.4m，其中河卵石开挖深度1.52.0m，建基面高程为223.6225.5m，两岸坝段以弱风化带中、底部作建基面，垂直开挖深度平均为3m左右。为了保证岸坡坝段的侧向稳定，岸坡坝段坝基平行坝轴线方向开挖成台阶状，平台宽度约为坝段宽度的1/3。开挖边176、坡：河床部分1：1，两岸坝段弱风化岩1：0.3。（2）基础固结灌浆为提高岩体的弹性模量，增加岩体的整体性和均一性，加强帷幕的防渗效果，在坝基上、下游应力大的部位和坝基裂隙发育和有泥化夹层的部位设置基础固结灌浆，深度为基础混凝土以下深入基础35m，整个固结灌浆总长度为2000m。（3）基础帷幕灌浆为了减少坝基渗漏，根据地勘提供资料，本工程需设计基础帷幕灌浆。通过坝内设置的灌浆廊道实施。帷幕深度以钻孔基岩压水试验值，透水率小于3L为控制标准。根据透水率的大小，河床最大帷幕深度为20m，两岸为15m。由于本工程最大坝高37.4m，属中坝。通过在I坝轴线钻孔，共作压水试验65段，其中有55段的透水率为177、1L3L。根据此值，帷幕灌浆可设单排孔，孔距3m。帷幕灌浆总长度 2300m。5.4泄水建筑物5.4.1泄水建筑物方案比较该工程坝址位于河道转弯处，受地形条件限制，河床部分可以布置泄水建筑物的最大宽度有120m左右。本枢纽校核洪水流量6034m3/s，下泄流量5773 m3/s。为了减少对右岸山脚的冲刷，溢流坝应偏左岸布置。结合坝顶闸门结构尺寸，对106m、109m及1010m三种闸孔形式进行了比较 。通过计算，106m的闸孔需布设11孔才能满足泄流要求，显然从地形地质条件考虑是不行的，从经济上比较是不合理的。对109m闸孔，分别以5孔、6孔、7孔、8孔及1010m6孔进行比较，比较后，推荐的178、总体布置，采用1010m6孔表孔溢流，堰顶高程249.0m。满足大坝设计、校核洪水溢流要求。消能方式，为避免下游严重冲刷，同时省去厂房与溢流坝相隔的一个坝段，减小厂房开挖量，且使尾水流态得到改善，经坝工水力学模型试验后，故本阶段设计采用底流消能。5.4.2工程布置根据多孔比较结果，本工程采用6孔溢流。堰顶高程249.0m，孔口尺寸1010m，设置6扇1010m弧形闸门。堰面曲线采用WES型幂曲线：y=。溢流堰的定型设计水头Hs取8m。k=2.0，n=1.85。该堰面曲线方程为y=0.853775161.85。坝体上游面铅直，堰顶原点与上游坝面之间用三圆相联，；圆弧半径分别为R1=0.5Hs=4179、.0m；R2=0.2Hs=1.6m；R3=0.04Hs=0.32m。各圆弧端堰顶至原点的距离分别为a=0.175Hs=1.4m，b=0.276Hs=2.21m，c=0.282Hs=2.26m。反弧半径R=15m，中心角=5225。中间直线线段坡度为1：0.75。5.4.3泄流能力计算泄流方式分成闸孔出流和自由出流。（1）闸孔出流闸门局部开启时闸孔泄流按下式计算：Q=0enb式中：e 闸门开启高度（m）； n 闸孔数，n=6 b 单孔闸净宽（m），b=10m； H0 堰上水头（m），H0=10m 0 闸孔自由出流流量系数 0采用武汉水电学院编水力计算手册公式： 0=0.6850.19公式使用范围180、0.10.75。单孔闸门不同开启度的泄流能力见表5-4-3（1）及图5-4-3。（3） 自由出流计算公式：Q=cmnb式中：n闸孔数，n=6b单孔净宽（m），b=10mm自由溢流的流量系数 因P1.33，可查水力计算手册得m值，其中定型设计水头时取md=0.49。 c侧收缩系数，按水力计算手册公式： c=1kN式中：H0堰前总水头 N侧收缩系数，单孔时N=2 b单孔净宽（m），b=10m k墩形收缩系数，按水力计算手册，根据不同的H0/Hd按3型墩头查得。自由泄流能力计算结果见表5-4-3（2）及图5-4-3。表5-4-3（1）闸孔泄流能力计算表上游水位（m）e/H开启度e（m）流量系数0单孔181、泄流量Q（m3/s）2592592592592592592592590.10.20.30.40.50.60.70.7512345677.50.6660.6470.6280.6090.5900.5710.5520.54393.3181.3263.9341.2413.2479.9541.2570.4表5-4-3（2）自由泄流能力计算表1010m闸孔上游水位m）H0/Hd堰上水头H0(m)流量系数m墩形收缩系数kNKN侧收缩系数c单孔泄量Q（m3/s）6孔泄量Q（m3/s）2502512522532542552562572582592602612622630.10.20.30.40.50.60.70182、.80.911.11.21.31.41.02.0345678910111213140.4040.4170.4280.4410.4530.4660.4720.4780.4840.4900.4960.5020.5130.5240.080.080.0650.050.0350.0250.0150.010.0050-0.005-0.01-0.013-0.0130.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.80.0160.0320.0390.040.0350.030.0210.0160.0090-0.011-0.024-0.0338-0.03640.9840.9680.183、9610.910.9650.970.9790.9840.99111.0111.0241.03381.036417.6150.5794.67150.02216.49294.26379.07471.42573.63686.35810.35946.511101.081260.0910630356890012991766227428293442411848625679660675615.4.4下游消能设计 （1）下游消能型式溢流坝堰顶高程249.0m，坝基高程225.5m，溢流坝高23.5m。设计洪水情况下，下泄流量为3889m3/s，下游水位为239.28m，校核洪水情况下，下泄流量为5773m3/184、s，相应下游水位为242.08m，堰顶只高出下游水位6.92m。因此，坝顶泄洪消能不能设计为挑流消能型式。只能采用底流消能型式。水跃计算公式：E0=+h1h2=1式中E0上游总水头（m）；h1临界水跃时的跃前水深（m）；h2临界水跃时的跃后水深（m）；q溢流坝单宽流量（m3/s.m）；溢流坝面流速系数，=0.95。跃前水深及跃后水深计算表下泄流量Q（m3/s）总水头E0（m）单宽流量q（m3/s.m）下游水深t（m）跃前水深h1（m）跃后水深h2（m）5773校核洪水36.2196.21716.584.03219.7313889设计洪水33.5064.81713.782.7816.218352185、6 30年一遇32.8058.76713.132.5415.428278231.5046.36711.722.03613.690224930.5037.48310.681.6612.332131228.5021.8678.620.999.44158326.509.7176.540.4526.303在上述各级流量情况下，当Q583.0 m3/s时，h2均大于t，产生远离水跃，当Q583.0 m3/s时，h2小于t，产生淹没水跃。因此，下游应建消力池。（2）消力池尺寸计算计算公式： 水跃长度：L=6.9（h2h1）；消力池长度Lk=0.8L消力池深度d=h2htZ式中水跃淹没度，取=1.05；ht186、消力池出口下游水深（m），Z消力池出口水面落差（m）。经对上述各级流量进行计算，当Q为校核洪水流量时，Lk=86.56m，d=5.7m；当Q=3889m3/s时，Lk=74.178m，d=5.5m；当Q=3526m3/s时，Lk=71.142m，d=5.35m。 根据对上述各级流量的计算，并参考1993年8月中南院所做的水力学模型试验。最后确定消力池长度为75m，深度为5.7m，宽度为70m。（3）下游流态复核由水力学及有关试验得知，底流消能的下游水流流态分界一般用五个界限水深表示，但第五界限水深即产生回复底流的界限水深尚不清楚。因此一般直接用第四界限水深ht4代替。当ht1tht4时，即当下187、游水深在第一界限水深和第四界限水深之间时，下游流态为面流，当tht1时，下游产生淹没底流，当tht4时，下游产生回复底流。下游界限水深计算表下泄流量Q（m3/s）577338893526278222491312583上游水位（m）261.71259.0258.30257.0256.0254.0252.0下游水位（m）242.08239.28238.63237.22236.18234.12232.04下游水深t（m）16.5813.7813.1311.7210.688.626.54单宽流量（m3/s.m）96.21764.81758.76746.36737.48321.8679.717第一界限水188、深ht1（m）19.61715.07614.12212.05810.4647.3064.254第四界限水深ht4（m）24.5218.84517.65215.07313.089.1326.62从上表计算可知，当下泄流量Q2782 m3/s时，下游产生淹没底流。当下泄流量小于2249 m3/s时，下游产生面流。各级流量情况下，均不会产生回复底流。5.5 引水建筑物设计5.5.1 引水建筑物的选定根据枢纽总体布置多方案的选择，最后确定厂房布置在坝后右岸河床中，采用在非溢流坝体中埋设三条引水道，引水道由进水口、钢筋混凝土管组成，每条长50.759m。经过方案比较，这种引水方式有如下优点：1、采用坝后189、式厂房，单机单管供水，操作运行、管理方便，设备投资少。2、钢筋混凝土矩形管，矩形管宽6.385m，高3.733m，衬砌厚1.0m，工程最小，造价低。引水管道短，进水口结构简单，三个独立的进水口，单机单管引水流量为45m3/s，引水道水头损失小，只有0.1m，相应电能损失也小。综上所述，本设计阶段采用坝体中埋设三条单独引水道引水。5.5.2 水力计算一、引用流量及流速单机引水管发电引用流量为45m3/s，引水管过水断面为：A6.3853.73323.835m2最大流速为：Vmax45/23.835=1.888m/s二、压力引水道水头损失计算引水道水头损失按机组满负荷运行，单机引用最大流量Qmax190、=45m3/s。水头损失包括沿程和局部水头损失两部分。起点为进水口，终点为管道末端。金属蜗壳水头损失已包含在水轮机效率中，故不计入。1、沿程水头损失hf计算采用公式：N_引水道糙率，钢筋混凝土管取0.014，则2、局部水头损失hj计算采用公式：局部阻力系数。查水力计算手册表格3、引水道水头损失计算步骤和成果见下表。最大水头损失0.1m。竹篙滩电站压力管水头损失计算成果表位 置断面尺寸iiRiR (4/3)VV2/2gLihfhj拦污栅8.266.150.390.890.040.3620.01进 口6.3853.73323.8420.241.181.241.890.180.10.02进口闸门段6191、.3853.73323.8420.241.181.241.890.1811.00.010.10.02转弯段6.3853.73423.8420.241.181.241.890.180.0620.01转弯段6.3853.73523.8420.241.181.241.890.180.0620.01管身段6.3853.73623.8420.241.181.241.890.1839.7590.020.030.075.5.3 进水口进水口采用矩形塔式结构，深式进水。包括进口段、闸门段、启闭台、框架式拦污栅。进水口长度11m，其中进口段4.7m，闸门段6.3m。进水口底板高程按最小淹没深度考虑：式中：h从闸192、门孔口顶算起的最小淹没深度（m）；C常数，对称引水时C0.55；V闸门断面的流速（m/s）；v=1.889m/sa闸门孔口高度（m）；a3.733m经计算，h=2.0m。所以，进水口底板高程发电死水位249.0最小淹没深度2.0闸门孔口高度3.733243.267m最后确定进水口底板高程为243.00m。、进口段采用三向收缩的圆弧喇叭口，上唇圆弧半径.0m，圆心角65229，上唇顶点高程250.00m，两侧边墩圆弧半径7.0m，圆心角为42236,每孔从8.266.1m2收缩到6.3853.733 m2，进口段前面设有整体框架式拦污栅。、闸门段断面为矩形，每孔断面净面积6.3853.733 m193、2，设有检修闸门一扇和工作闸门三扇。闸门井顶部高程246.733m。闸门井后设一个内径为1.3m的通气孔，通气孔总面积1.33m2，是引水管断面积的5.57%，符合的要求。、启闭台屋顶高程为276.40m，分两层布置，启闭机房底板高程272.40m，设三台启闭机启闭工作闸门，一台启闭机启闭检修闸门，进水口工作闸门为快速门，门型为平板钢闸门，操作方式是动水关，静水启。.5.4 压力管道进水口后接压力管道，压力管道总长39.759m，包括二个直线段和二个转弯段，二个直线段长19.913m，二个转弯段长29.92319.846m，转弯半径10m，转弯角度565122。整个压力管道均为矩形断面，断面尺194、寸为6.3853.733m2（宽高）,采用C20钢筋混凝土结构，衬砌厚度应在管内径的1/81/10,确定厚度为1.0m。压力管道大部分均埋设于坝体内，经配筋计算，配双层钢筋，受力钢筋配25200。5.6 厂房、开关站及办公室生活区建筑5.6.1 厂区布置 一、厂区布置原则： 1、厂区布置是整个工程枢纽布置的一个重要组成部分。厂区主要包括：主厂房、副厂房、引水管道、尾水渠、升压站、厂内生活行政区和对外交通等。厂区布置是确定它们的相互位置，并与电站枢纽中其它建筑物的布置协调一致，使整个枢纽布局经济合理。2、在厂区布置中，最重要的是主厂房的布置，因为它与枢纽中其它建筑物关系密切，并且它决定着副厂房、195、升压站及开关站等的布置。主厂房应建在良好的岩基上，以满足强度和稳定的要求，其位置还应考虑对外交通与出线的方便。根据地形、地质条件及枢纽布置方案，电站为坝后式地面厂房。压力水管轴线垂直于厂房纵轴线。进厂公路可直接进入厂房。施工运输、设备进厂均较方便。厂房布置在大坝下游河床右侧，与大坝右端用导水墙联接。升压站布置在厂房右端，地面高程240.5米。综合楼布置在右坝端公路旁。5.6.2 主、副厂房布置1、主厂房布置：厂房由主机间、安装间和副厂房三部分组成，主机间装有三台水轮发电机组，为轴流式立轴水轮机，由厂家提供的产品技术资料：水轮机为：ZZ920-LH-220发电机为：SF11000-18/3250196、机组单机容量11000KW，总装机为33000KW；根据机电设备布置要求，主厂房净跨13.5m，主机间和安装间总长度47m，其中主机间长33.8m，安装间位于主机间右侧，长13.2m，宽度与主机间相同，安装间高程为240.5m，发电机层高程为237.0m，水轮机高程为231.53m，进厂大门布置在安装间正面。尾水管底板高程为224.042m，主厂房屋顶高程253.7m,吊车梁面高程249.0m，主厂房布置有行车：50T/10T，Lk=13.5m。厂房为现浇钢筋砼框架结构。梁、板、柱都为整体浇筑，采用C25砼。2、副厂房布置：由于该厂房受地形条件限制，且防洪水位较高，结合总体布置方案，同时综合考197、虑施工、运行、管理及通风采光等因素，副厂房布置在主厂房的下游，共为两层，平面尺寸为33.88.4m，控制室楼面高程为240.5m，层高为4.5m，屋顶全部吊顶，该层布置有主控室、高低压开关室、工具室等。电缆夹层楼面高程为237.0m。5.6.3 厂房装饰整个厂房外墙全部采用白色霹雳砖饰面，窗户采用白色铝合金框绿色玻璃，大门采用钢制，其他的门采用白色铝合金绿色玻璃地弹门。厂房内墙粉刷采用888仿瓷涂料，中控室采用瓷质墙裙0.9m高，其余房间做0.15m高扫脚线。所有楼面都采用水磨石地面。屋顶采用坡行斜天沟，外饰红色琉璃瓦。5.6.4 升压站根据该电站地形条件，升压站采用露天式布置，根据厂区总体布198、置方案，升压站布置在厂房右侧，地面高程240.5m，占地面积：1328m2，场内布置有一台主变：SF9-40000/121，以及出线构架等电气设备。5.6.5 综合楼设计综合楼为三层。办公室、会议室、住宿结合为有机体，功能齐备、使用方便。总建筑面积为600平方米。房间均采用铝合金门窗，会议室做木墙裙及铝合金龙骨吊顶。楼梯外采用绿玻璃幕墙，窗户面积较大，充分满足采光和通风要求。在立面上，外墙面主色调为白色，在绿色环绕的花园式厂区显示出清新的风格，并且采用坡形天沟，外贴红色水泥瓦，冷暖色调对比鲜明。5.6.6 厂房整体稳定及地基应力计算1、厂房整体稳定计算根据地质建议厂房砼与基岩接触面抗剪断强度指199、标：f=0.7, c=0.6MPa。地基1）垂直荷载厂房一期砼自重G1=165000KN厂房二期砼自重G235000KN机电设备重G33600KN进水管、蜗壳及尾水管内水重G4=7200KN扬压力W校核138086KN W设计131976KN2）水平荷载厂房左侧校核洪水静水压力P校核53120KN厂房左侧设计洪水静水压力P设计48523KN风压力P13100KN厂房的整体稳定按公式：K=(f（G-W）+cA)/ P计算。基本组合：G1、G2、G3、G4、 W设计、P设计、P1代入计算得K13.793 满足规范要求特殊组合1：G1、 W设计、P设计、P1代入计算得K13.132.5 满足规范要求200、特殊组合2：G1、G2、G3、G4、 W校核、P校核、P1代入计算得K12.522.5 满足规范要求2、厂房地基应力计算厂房基岩抗压强度根据地质推荐值，取为40MPa。地基应力采用材料力学偏心受压构件公式计算： 式中：基底最大应力， 基底最小应力，B基础宽度，偏心距。经计算980.75KPa0 满足要求5.7工程观测5.7.1观测设计原则竹篙滩水电站工程为等工程，主要建筑物有：大坝、电站厂房、消力池等，根据枢纽的地质条件和建筑物的结构特点，为了监测枢组建筑物的安全运行，及时了解各建筑物的运行装量，确保大坝安全可靠运行机制，建立以安全监测为主的自动化安全监测系统，为大坝在施工期、运行初期和正常运201、行期的安全运转提供连续评估所需要的资料。观测对象以大坝、电站厂房为主，含其它建筑物布置必要的监测设备。观测设计遵循以下原则：（1）严格执行混凝土大坝安全监测技术规范（SDJ336-89）、混凝土重力坝设计规范（DL5108-1999）及国家大坝监测与管理的有关文件。（2）以自动监测为主，自动监测与人工监测相结合。（3）在满足规范要求的精度的前提下，力求观测方便、直观、各观测值能相互对比、校核。（4）在较全面反映建筑物实际工况的基础上，监测项目力求少而精，有针对性，突出重点，抓住要点。（4）在观测断面选择及测点布置上，注意地质构造和受力条件复杂的结构，兼顾仪器分布的均匀性。（6）仪器精密可靠，长202、期稳定性好，便于进行自动化观测，并易于安装和维护，在同类工程上有成功用的先例。（7）能兼顾施工期的观测，可以从施工开始就积累各建筑物的观测数据，掌握其工作状态变化过程。5.7.2观测项目竹篙滩水电站工程安全监测项目主要有坝顶水平位移观测、坝顶垂直位移观测和环境（上、下游水位、水温、气温）等观测。（1）坝顶水平位移观测采用经纬仪视准线发，视准线平行于坝轴线。工作基点分别布置于两岸山体岩基上，要求便于观测且施工、运行期均不受破坏，并于两个工作基点延长线上，各设一个校核节点。视准线上的测点在溢流坝段每个闸墩上设一点，挡水坝段每个坝段于下游坝肩上设一点。（2）坝体总垂直位移观测采用精密水准仪观测。于坝203、址附近稳定岩上设置起测基点及水准基点。基点高程均由国家水准点用二等水准引测。垂直位移测点与水平位移点设于同一标点桩上。垂直位移观测与水平位移必须配合进行，并应同时观测上、下游水位。（3）上、下游水位观测电站设有上、下游水位计室，用智能水位计自动遥测。上、下游水位计测管均应伸入最低水位以下0.5m。另外在枢纽建筑物的上、下游垂直墙面上各设置一个喷磁水尺以辅助观测，水尺高程由坝区水准基点用二等水准引测，并每半年校测一次。（4）气温、水温观测气温水温设置专门观测室，电脑自动记控，按相关规定进行观测。5.7.3主要观测仪器及设备竹篙滩水电站工程主要观测仪器及设备见表5.7.1。表5.7.1 主要观测仪204、器及设备表序号设备名称及型号单位数量备注一倒垂线1电容式双向垂线坐标仪台22垂线瞄准器（光学校正仪）台2人工比例3倒垂装置套24219倒垂孔M80二坝顶引张线1电容式单向引张线仪台102引张线测点箱（包括浮船等设备）台10双管不锈钢3引张线端点设备套14110引张线保护管M200镀锌570电缆保护管M200镀锌三坝顶静力水准1电容式静力水准仪及附件台42静力水准目视读数装置台13静力水准测点箱套4不锈钢450露天保护管M200镀锌四数据采集单元（DAU）1DAU工作箱（含UPA、防雷器、接线端子、加热器等）套42NDA1104智能数据采集模块台13NDA1303智能数据采集模块台54NDA15205、14智能数据采集模块台15NDA3100防雷RS-232-RS-485转换器个1五其它1通讯电缆M8002电源电缆M6003传感器信号电缆（五芯屏蔽水工电缆）M8004传感器信号电缆（三芯屏蔽）M6005计算机台1工控机6打印机台17UPS（1KVA）台18数据处理软件套36 水力机械6.1 水轮机及其附属设备6.1.1电站基本情况竹篙滩电站位于沅水水系酉水支流花垣河下游，距花垣县城1.5km，电站总装机容量33000kw。电站最大水头30.0m加权平均水头28.5m电站最小水头20.0m保证出力3894kw装机容量33000kw多年平均发电量10359万kw.h年利用小时3139h厂房最低尾206、水位229.0m6.1.2机组机型选择及参数确定1）水轮机型式选择根据该电站水头范围（2030m）和厂家机型等有关资料，适合于本电站的机型有轴流转桨式ZZ920和混流式HL157，因轴流转桨式机型比转速高，机组价格较混流式低，两机型效率相当，因此轴流转桨式机型经济性好于混流式机型，故本电站推荐轴流转桨式机型ZZ920。2）机组单机容量、台数选择由于电站保证出力较低为3894kw，故本电站单机容量不宜太大，宜为保证出力的2.53.0倍，故单机容量选为11000kw，即本电站装机为3台。3）水轮发电机组型号及参数确定据本电站单机容量11000kw、ZZ920机型的最优单位流量、最优单位转速等参数，207、通过计算比较，推荐水轮机参数如下：型号：ZZ920-LH-220最大水头：30.0m额定水头：27.5m最小水头：20.0m额定转速：333.33r/min飞逸转速：590r/min额定出力：12950kw额定流量：45.0m3/s额定效率：93.0转轮联轴重：21t水轮机总重：85t发电机型号: SF11000-18/3250额定容量:11000kw/12941kVA额定电压: 10500V额定电流：712A功率因数：0.85额定频率：50Hz额定转速：333.33r/min飞逸转速：590r/min效率: 98.0飞轮力矩：3000KN.m2机组最大起吊重量：43t发电机总重：120t6.208、1.3水轮机安装高程确定本电站尾水与下游狮子桥电站水库水位衔接，其最低水位为229.0m，电站厂房50年一遇设计流量为3889m3/s，相应洪水位为239.28m；100年一遇校核流量为4366m3/s, 相应洪水位为240.08m。据机组设计工况和最大工况气蚀系数、最大吸出高度公式Hs=10-900-1.4H，吸出高度Hs取-0.2m，因此竹篙滩电站的安装高程为228.8m，尾水管淹高深度大于0.5m。6.1.4水轮机附属设备的选择1）进水主阀选择因电站为坝后式电站，故无需装设主阀。2）调速器的选择对水轮机调速功A=30Q进行计算，得调速功A=116910Nm，故选定大型微机调速器，其型号为209、WZT-120-4.0，配HYZ-2.5-4.0油压装置。6.1.5水轮发电机组调保计算电站调保计算主要采用小型水电站机电设计手册中的调保计算公式和参数：水流惯性时间常数TwLV/(9.81H)机组惯性时间常数TaGD2n2/(365N)间接水锤的末相水锤Z=（）/2蜗壳末端相对水锤压力升高wLVwZ/LV尾水管进口断面水锤压力降低LVvZ/LV尾水管进口断面的真空值HvHs+V2/(2g)+H机组速率上升值0Cf0182NTs/(GD2n2)Cf=(1+Zp)1.5水流惯性时间常数TwLv/(9.81H)机组惯性时间常数TaGD2n2/(365N)竹篙滩电站发电流道为单机单管，水流经长46m210、，截面6.3583.733m的砼矩形管至水轮机发电。经调保计算，当机组甩全负荷时其调保计算成果见下表。 调保计算成果表项目指标单位设计工况校核工况发电水头m27.530.0发电流量m3/s45.043.0发电出力kw1295012950Tws0.910.79Lvm2/s245234Lv/Hm/s8.907.80Ta/Tw5.185.92Tw/Ta0.190.17Tss5.05.0/4.83蜗壳压力上升%14.813.3机组速率上升%35.636.0尾水管真空度m6.526.26从调保计算成果表可以看出，当设定合适的导叶关闭时间5.0s， 蜗壳压力上升值、机组速率上升值都在调保计算的标准之内，水211、流惯性时间常数w、Ta/Tw和 Tw/Ta都同时达到标准，调保计算能通过。6.2 辅助机械设备6.2.1主厂房起重设备及参数据水轮发电机组最重件重量（43t）选择行车额定起吊重量，据主厂房设备布置的要求选择行车的跨度，故本电站选择一台50t/10t双梁桥式起重机，跨度13.5m。6.2.2透平油系统和绝缘油系统电站设置透平油系统和绝缘油系统。透平油系统主要供给机组轴承油槽和调速器油压装置，一台机组的用油量约为7.0m3，故透平油系统油罐容积选择8.0 m3，数量2个，一个作净油罐使用，另一个作运行油罐使用；绝缘油系统同样考虑2个8.0m3油罐。透平油库和绝缘油库以及油处理室设于主厂房内安装场下212、面，本电站设有常规的油处理设备，但不设油化验设备。其油处理设备有：一台真空滤油机ZLY-50，两台压力滤油机LY-100，两台烘箱183型，两台齿轮油泵KCB-50型。6.2.3技术供水和排水系统1)技术供水系统a.技术供水：因本电站的水头在3020m之间，为中水头电站，技术供水水源取自闸门前进水口，数量2个，2水源互为备用，自流供水方式。水源经1个滤水器过滤后供3台机组技术供水。技术供水的总管直径为Dg200，保证机组各设备的水量供给。技术供水的对象有：水轮发电机组轴承、空气冷却器等,另还有一些主副厂房的生活供水等。b.消防供水：电站消防供水对象主要有发电机消防、主副厂房消防、油库消防、变压213、器消防等。室内消防栓设置4个。消防水源取自技术供水总管，经消防泵加压后供各消防栓使用。消防泵的型号为XBD4/15，其流量为15L/s，扬程为40m，数量1台，配带电机功率15kw。另在主副厂房、电站综合楼和油库等处设置多个化学灭火器， 以供小范围火灾之用。2)排水系统a.厂房排水：厂房排水分厂房渗漏排水和厂房检修排水。 渗漏排水的对象主要是各层渗漏水、水机各阀件漏水、主厂房生活污水等。检修排水的对象主要是机组检修时尾水管的积水、进口闸门、出口闸门的漏水等。在主厂房安装场最底部布置有厂房集水井，本电站把检修排水和渗漏排水合二为一，整个厂房排水共设置2台自吸排污泵，工作时互为备用。渗漏排水时水泵214、起停由液位信号器控制，检修排水时水泵由手动控制。该水泵型号为ZW100-100-20型，其流量为100 m3/h，扬程为20m，配带电机功率11kw，自吸高度5.5m。b.厂区排水：本电站厂区地面高于厂房校核洪水位，故无需考虑厂区排水。6.2.4压缩空气系统电站高压供气对象有调速器油压装置，高压气系统压力采用4MPa，系统选用2台WF0.3/40型空压机工作，互为备用，气机排气量0.3m3/min，工作压力4Mpa，电机功率7.5kw，选用1m3气罐1个，整个高压气系统采用自动控制。低压气系统的供气对象有机组制动供气和少许吹扫供气， 据机组制动用气量（2.0L/s）和各设备的用气量，选定低压气215、罐的容积为4.0m3一个，S100型的低压气机两台，两台气机互为备用，气机排气量1.0m3/min，工作压力0.7Mpa，电机功率7.5kw，整个低压气系统采用自动控制。6.2.5水力监测系统为监视电站和机组运行情况，电站按下列测量项目设置相应的水力测量仪表。1)上、下游水位和毛水头；2)水轮机工作水头和通过水轮机的流量；3)压力钢管和蜗壳进口压力；4)机组顶盖压力真空测量；5)尾水管进口真空压力和出口压力；6.2.6机修设备选择据电站的装机规模（311000kw）和该电站离花垣县城的远近，在厂内配置机修设备：机修设备配置表名 称型 号单位数量普通车床CT6140型台1台式钻床Z4016型台1216、手提式砂轮机S3S-100型台1台式砂轮机S3ST-150型台1焊接变压器BX1-330型台1手提电钻JLZ-MH-13A型台1电焊及气焊工具套1钳工工具套1量具套1手拉葫芦SH1,SH3,SH5个各1螺旋千斤顶LQ-5型个4氧气瓶 个46.3通风采暖系统本电站的发电机冷却为密闭循环，主厂房分为四层，层与层之间都有楼梯和吊物孔相通，通风方式采用自然通风。中央控制室装换气扇和柜式空调机，水机值班人员配置电扇。在冬季，必要时主厂房可打开发电机暖窗进行取暖，以维持室温在15以上。值班人员配红外线电热辐射板取暖，其型号为HDO-6J。6.4 水力机械主要设备布置6.4.1主厂房的长度为使主厂房布置尽量217、紧凑合理， 机组间距同时考虑尾水管层、蜗壳层、水轮机层和发电机层水工结构及机电设备布置要求，取10.0m；端机组距考虑通道及水工结构尺寸要求，取6.0m；安装场长度考虑机组安装检修四大件时最紧凑布置，取12.5m；本电站装机3台，因此主厂房的总长度为47.0m（包括水工结构尺寸）。6.4.2主厂房宽度主厂房的宽度考虑机电设备布置、各通道布置以及起重机的跨度规格等因素，取排架内空尺寸13.5m，排架上的行车跨距为13.5m。6.4.3主厂房的高度据机组安装高程228.8m，则尾水管底板高程为224.042m，水泵房227.5m及检修廊道地面高程226.7m，水轮机层地面高程231.53m，发电机218、层的地面高程为237.0m；因厂区在下游校核洪水位之上，安装场与厂区协调布置，地面高程同为240.5m，考虑起吊最长件水轮机转轮联轴，轨顶高程为249.0m，考虑起重机高度及相应安全距离，大梁底面高程为252.4m，主厂房净高为28.4m。6.4.4主厂房的布置在主厂房的最底部布置有集水井；在集水井的上部布置有水泵房，该水泵房布置有2台自吸排污泵，该水泵房由进人孔可下至集水井，有楼梯上至水轮机层；在水轮机层，安装场下面布置油库油处理室，下游侧副厂房下面布置空压机室和技术、消防供水室，从水轮机层左端有楼梯下至尾水管检修廊道，由左右两端楼梯可上至发电机层，在发电机层除布置3台机组外，还布置有3台调219、速器及3台油压装置，在1#、2#机组之间布置有吊物孔，机组的下游布置有机旁屏；从发电机层上楼梯可到安装场，安装场开有转子轴孔，发电机层上方布置有1台50t/10t桥式起重机，采用操作室控制。7 电气工程部分7.1 水电站与电力系统的连接该工程位于花垣县境内的酉水支流花垣河上，为坝后式电站，电站建成后其电能全部送给电网，该站容量在电网中所占比重较小，不起主导作用。电站安装三台 11000KW的立式水轮发电机组，发电机电压10.5KV。根据花垣县电力系统的接线情况，该站采用110KV线路送出，在花垣220KV变电站并网。送电距离约4KM。7.2 电气主接线7.2.1主接线选择：7.2.1主接线方案220、比较：根据电站的特点和装机容量、台数、电压等，拟定以下二个方案进行技术经济比较，见表1。方案一：发电机电压侧采用单母线接线，三台机组均接在10.5KV母线上，设一台主变压器，主变容量为40000KVA，厂用变压器接在10.5KV母线上，110KV侧采用变压器-线路组接线。方案二：发电机电压侧采用单母线接线，三台机组均接在10.5KV母线上，设置二台主变压器，主变容量均为20000KVA，厂用变接在10.5KV母线上，110KV侧采用单母线接线。综合表中的两个方案, 方案一的技术性仅仅表现在可靠性和灵活性较方案二稍差, 其他方面的技术性都基本相同。而方案一的综合投资比方案二少137万元，年运行费221、也少17.59万元。根据业主的意见，本次设计推荐方案一作为该电站的电气主接线。 7.2.2 厂用电及坝区供电电站厂用电电压均采用380/220V三相四线制供电。选用一台S9-250/10.5/0.4KV厂用变压器，接在发电机10.5KV母线上。另选用一台S9-250/10/0.4KV备用变压器，接10KV联络线。7.3 主要电气设备选择7.3.1 短路电流计算 本次计算按最大运行方式的三相短路电流进行计算，取基准容量为Sj100MVA，基准电压为Uj平均电压，电网归算至接入点容量按无穷大计算，阻抗标么值取0.2。短路电流计算系统单线图、系统正序阻抗图、 计算成果如下：短路电流计算成果表短路点 222、编 号 短路点平均电压 分 支 线 名 称 短路电流有名值(KA) ich (KA) S(MVA) t=0t=0.2t= d1 115KV 电 网2.3682.3682.368 1F0.2510.1970.196 2F0.2510.1970.1963F0.2510.1970.196 合 计3.1212.9592.9567.96621.6 d2 10.5KV 电 网11.58911.58911.589 1F4.2432.8692.219 2F4.2432.8692.219 3F4.2432.8692.219 合 计24.31820.19618.24662442.257.3.2 主要电气设备选择主223、要电气设备选择是根据技术先进、经济合理、运行维护方便和安全可靠的原则进行选择。并符合有关规程规范的要求。主要电气设备的技术参数均按正常工作条件进行选择，并按短路状态校验电气设备的动、热稳定，两者同时满足要求。主变选用SF9-40000/12122.5%/10.5KV，节能型变压器，S=40000KVA，110KV开关采用六氟化流断路器，10.5KV配电装置选用KYN28型中置式手车开关柜，柜内选用VS1型真空断路器。电站设备选择及校验结果见电气主接线图及电气设备材料表。 电站主要电气设备材料表专业：电气一次序号 名 称 型 号单位 数量 1主变压器SF9-40000/121 台 1 2厂用变压224、器S9-250/10.5 台 1 3备用变压器S9-250/10 台 1 4六氟化硫断路器LW29-145/T3150-40 台 1 5避雷器Y10W-100/260 组 1 6避雷器Y1.5W-72/186 只 1 7避雷器HY5WZ1-17/45 组 1 8隔离开关GW5-110III(D) 630A 组 1 9隔离开关GW5-110III 630A 组 1 10隔离开关GW13-72.5/630A 只 1 11熔断器RW11-10 组 1 12电压互感器TYD-1103-0.02H 组 1 13电流互感器LVQB-110 300/5 组 1 14高压开关柜KYN28A-12/005 台 225、1 15高压开关柜KYN28A-12/004 台 3 16高压开关柜KYN28A-12/007（改） 台 3 17高压开关柜KYN28A-12/054 台 3 18高压开关柜KYN28A-12/039（改） 台 3 19高压开关柜KYN28A-12/041 台 1 20高压开关柜KYN28A-12/001 台 1 21低压开关柜GGD 台 3 22动力配电箱个5 23照明箱个3 24照明灯具及其设施套1 25高压电力电缆YJV 325 10KV 米60 26高压电力电缆YJV 3240 米270 27低压电力电缆米2000 28铝母线12510 米180 29钢芯铝绞线LGJ-185 米100226、 30电缆(母线)桥架 吨3 31接地钢材 吨 57.4 防雷与接地7.4.1 防雷保护直击雷保护: 根据SDJ电力设备过电压设计规程有关规定,电站直击雷保护范围为: 主变压器、开关站电气设备、出线构架等，防直击雷过电压保护，采用1基24米高独立式避雷针, 全站户外配电装置均在其保护范围内。线路入侵波的保护：电站至并网点送电距离约4公里，全线架设地线保护；110KV母线、主变低压侧、主变中性点及10.5KV母线均装设避雷器；由于发电机均采用电缆出线，且无直配线，因此不另设发电机防雷保护。电站的主辅建筑物的防雷保护按照建筑物和构筑物防雷的有关规定进行，在屋顶设置避雷带。7.4.2 接地电站的接地227、装置按照规程规定, 设置配电装置主接地网，且主接地网与主、副厂房及水工建筑物基础钢筋结构相连，构成一个整体的闭合接地网。厂内接地主干线、设备接地引下线，均采用440扁钢。独立接地网接地主干线采用直径10mm圆钢, 埋深0.6米。接地电阻要求分别如下：主接地网接地电阻0.5欧姆；独立接地网工频接地电阻10欧姆。7.5 综合自动化7.5.1 概述本工程主要以上网发电为主,负荷全部送往电网, 由电网进行调度管理。运行管理方式为“无人值班，少人值守“，控制方式采用全计算机监控。电站设中控室。7.5.2 电站计算机监控系统7.5.2.1 系统总体结构及主要设备配置1) 系统总体结构本次设计拟MTC-3型228、综合自动化系统.该系统采用分层分布开放式系统结构设主控级和现地控制级两层。主控级设二台主机兼操作员工作站和一台通讯工作站，GPS卫星时钟等。现地单元控制级由三套机组LCU， 1套公用LCU和一套多对象自动准同期装置组成。机组单元控制级以可编程控制器为核心组成的控制系统。机组辅助设备，如励磁、调速器、温度巡检仪、主阀、机组制动电磁阀及调速器油泵电机等，均由现地控制单元进行控制，主控级与单元控制级之间采用光纤以太网连接，采用双网结构。2）主要设备配置主机兼操作员和通讯工作站：a. 配置二台主机兼操作员和一台通讯工作站，工作站配21”液晶显示器、通讯设备等。b. 配置光纤网络设备一套。c. 配置一台229、打印机。d. 配置一套GPS卫星时钟系统。e. 配置逆变电源一台f. 三台机组各设一套LCU屏。每套LCU均以可遍程控制器为核心组成的控制系统。屏内包括温度巡检装置、转速信号装置、开关电源和输出继电器等。g设公用屏LCU屏一块，（含自动准同期装置1套）。h13号机各设保护测控屏一块，包括13号机发电机保护测控装置。i. 主变-线路保护测控屏一块，包括主变保护测控装置，110KV线路保护测控装置。7.5.2.2系统功能1） 主控级功能实时采集电站主要设备的运行状况，参数，对电站各控制点和监视点进行自动安全检测、越限报警，事件顺序记录，事故、故障报警、事故语言报警；具有界面灵活友好的人机接口，以及230、对外通讯和各种运行统计报表生成和打印记录手段；实现自动发电控制和自动电压调整控制；实现水轮发电机组的自动顺序起、停控制；有功、无功调节、断路器以及其它自动保护控制功能。对计算机监控系统设备能进行实时在线自诊断，保证系统长期稳定的工作。2） LCU主要功能每台LCU均是一套完整的计算机控制系统。与系统联网时，作为系统的一部分，实现系统指定功能。而当与系统脱离时，则能独立运行，实现LCU的现地监控功能。LCU的主要功能如下：a. 各种数据采集与预处理功能。b. 数据通讯与网络通讯功能。c. 运行工况的转换。d. 事件顺序记录。e. LCU现地人机联系功能。f. 系统硬件及软件诊断与自恢复功能。g.231、 时间同步功能，h. 各种监控保护功能（含励磁、调速器、温度巡检仪、闸阀（蝶阀）、机组制动电磁阀及调速器油泵电机控制等）。7.5.2.3二次设备布置中控室布置：电站设计算机控制台一个，保护测控屏四面，公用LCU屏一面（含自动准同期装置1套），直流电源（200AH）屏四面，交流电源屏三面，共计：十二面。 机旁布置：机组LCU屏三面，励磁屏六面，刹车屏三面。7.5.3 机组励磁方式为了保证机组的调压精度和发电机运行的稳定性，机组采用可控硅静止励磁方式。采用微机型励磁调节器。7.5.4 调速器及主要自动化元件为与本站微机监控系统相适应，选用微机型调速器，它能接受微机监控系统发来的指令进行调节，其开停232、机、功率调整、及油泵电机的自动控制均由机组LCU来完成。全站自动化元件配置和选型与计算机监控方式相适应，满足机组和公用设备自动控制要求。7.6 继电保护和自动装置本站内继电保护及自动装置按照电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-92进行配置。7.6.1 发电机微机保护保护配置: a. 纵差保护 b. 复合电压闭锁过流保护 c. 过电压保护a. 失磁保护b. 过负荷保护c. 转子一点接地保护d. 电压回路断线信号7.6.2 主变微机保护保护配置:a. 纵差保护b. 复合电压启动过流保护c.中性点零序电流保护d. 瓦斯保护（本体和有载调压瓦斯保护） e. 温度保护f. 过负荷保护g.233、 10.5KV母线单相接地信号3U0h. 电压回路断线信号i. 压力释放伐动作信号7.6.3 110KV线路微机保护：保护配置：a. 光差保护 b. 相间及接地距离（方向）保护 c. 零序电流（方向）保护 d. 三相一次自动重合闸7.7 测量及信号系统电测量参数配置按电力装置的电测量仪表装置设计规范GBJ63-90规程配置：通过微机监控装置实现及显示信号系统：包括事故、故障、断路器、隔离开关位置，机组运行状态等信号，上述信号均进入微机监控系统，当设备发生事故或故障时，操作员工作站发出报警音响或报警语音，同时在液晶显示器上显示设备的事故或故障类型，以便运行人员及时处理。对开关位置信号，在液晶显示234、器画面上，以不对应闪烁和报警闪烁的方式显示。7.8 同期系统本电站选择以下各处为同期点：发电机出口断路器、主变高压侧110KV断路器。同期方式：手动、自动。全站设一套微机自动准同期装置。7.9 直流系统该电站设置一套220V 200AH高频开关直流电源系统。提供控制，保护、操作、自动装置及事故照明电源。由四块屏组成，配有微机监控单元及微机绝缘监测模块。7.10 公用设备控制全厂公用设备主要有低压气机、排水泵、供水泵等，其操作采用自动方式，由公用LCU完成。设 备 材 料 表专业：电气二次序号名称型号规格单位数量备注一监控系统套1主机CPU：Pentium4主频：2.0G内存：512MB硬盘：8235、0G软驱：1.44MB光驱：52XCD键盘：标准键盘鼠标：3键式2串口1并联音箱：1对台2液晶显示器21台2微机工作台大型张1逆变电源2000VA台1GPS卫星时钟套1打印机台1网络设备光纤接口设备及光缆等套1系统软件MTC-3套1二机组LCU屏块3可编程控制器OMRON:电源模块1块CPU模块 1块开关量输入模块 按需配置开关量输出模块按需配置模拟量输入模块按需配置通讯模块1块其它辅件1套套3就地操作指示设备操作开关、信号灯、测量仪表等套3微机温度巡检装置WWJ-1A只3微机转速信号装置机组厂家配，预留安装位置只3开关电源及出口继电器套3屏体及辅件2260800600mm屏3设 备 材 料 236、表专业：电气二次序号名称型号规格单位数量备注三公用LCU屏块1可编程控制器OMRON:电源模块1块CPU模块 1块开关量输入模块 按需配置开关量输出模块按需配置模拟量输入模块按需配置通讯模块1块其它辅件1套套1微机多点自动准同期装置套1手动准同期装置含整步表、同期继器、合闸把手等套1就地操作指示设备操作开关、信号灯、测量仪表等套1开关电源及出口继电器套1屏体及辅件2260800600mm屏1四13#机保护测控屏块313发电机差动保护单元DMP-320F台313发电机后备保护单元DMP-320F台313发电机失磁保护单元DMP-323F台313发电机接地保护单元DMP-324F台3屏体及辅件22237、60800600mm屏3 五主变线路保护测控屏1主变差动保护单元DMP-320B台1主变后备保护单元DMP-321B台1设 备 材 料 表专业：电气二次序号名称型号规格单位数量备注主变测控单元DMP-322B台1110KV线路主保护单元DMP-361B台1后备保护单元DMP-362B 台1屏体及辅件2260800600mm屏1六电源屏4充馈电屏高频开关电源充电模块屏2电池屏（免维护铅酸电池）200Ah/220V ，2V/节屏2七微机励磁屏块3由主机厂配套八低压气机控制箱1200 500*600mm(HWT)个1九供水泵控制箱1200 500*600mm(HWT)个1十排水泵控制箱1200 50238、0*600mm(HWT)个1主变端子箱JXW-11200 500*600mm(HWT)个1十一十二电气试验设备按（水电站电气试验表设备配置标准）四级配置套1十三控制电缆KVV-101.5km3十四控制电缆KVV-102.5km3十五动力电缆VV-2X6km1十六屏蔽电缆KVVP-10X1km1十七阻燃屏蔽电缆ZR-2X1.5km17.11.1 行政通讯本站设程控电话二部。以实现厂内生产管理及与外部的通信联系。同时又作为系统通信的备用通道。7.11.2 生产调度通讯载波通道及电力线载波机工作频率，高频阻波器阻塞频率及设备选择应根据桑植县载波通讯系统的统一规划进行。其中：电力线载波机不设置专门的通239、信机房，电力线载波机设置在标准GGD屏内安装在中控室。附：主要设备材料表主要设备材料表工程名称：竹蒿滩水电站工程 专业：通信编号名称型号规格单位数量备注1电力线载波机台12高频阻波器台13结合虑波器台14接地刀闸GN台15高频电缆SYV-75-9m1006录音电话机TCL部17电话机TCL部28通信电缆HYA-1020.5m509电话线21m20010程控电话门2117.12 电气设备布置7.12.1 主厂房电气设备布置 电站的水轮发电机组为立式机组。主厂房内布置机组LCU、励磁屏、刹车屏、检修动力箱。7.12.2 副厂房电气设备布置副厂房位于主厂房下游侧，发电机层为电缆夹层，高压室、厂变及励240、磁变小间、中控室、工具室等高于发电机层3.5米。中控室布置有低压屏、微机监控屏、直流屏、微机控制台及液晶显示器、打印机等。发电机及主变低压侧开关柜、10.5KV母线PT柜、励磁变柜、机端PT柜、厂用变柜单列不靠墙布置在高压室。厂变及励磁变布置在专用小间。7.12.3 升压站电气设备布置升压站布置在主厂房右侧，与安装场及高压室同高程。长约28米、宽约13米，电站进厂公路从旁通过，便于运输主变及电气设备。主变低压侧采用铝排进线，从高压室经母线隧道引至主变，110KV配电装置按中型布置, 一个出线间隔, 构架宽8米, 高8米。8、金属结构金属结构包括泄洪、冲沙、发电三大部分。8.1泄洪部分闸门及启闭241、机泄洪部分的金属结构，包括泄洪闸工作门6扇，泄洪闸门采用液压启闭机3套。每孔溢洪道上安装一扇泄洪工作门，闸门的型式为弧形闸门，动水启闭，并允许局部开启。闸门按10m，高10.3m，面板曲率半径13m，闸门底槛高程249m，支铰高程257m，每2扇泄洪闸门配一套液压启闭机，液压启闭机安装在启闭机室内，启闭机室布设在溢流坝顶闸墩之上，底板高程为262.9m。8.2发电部分闸门及启闭机发电部分金属结构包括，进水口工作门3扇，进水口检修门1扇，进水口拦污栅3套，尾水闸门3扇，工作闸门采用QPK-63启门机3台，检修闸门采用TQ163启门机1台，尾水闸门采用TQ225启门机一台。进水口工作门为快速门，孔242、口宽6.385m， 高3.733m，设计水头18.71m。门型为平板钢闸门。操作条件为动水关，静水启，每台水轮发电机组压力管前设一扇工作门，一扇检修门，一扇拦污栅，可以吊出正常水位进行检修，工作门上设有启闭机室，底板高程262.9m。三台水轮机组尾水管出口处共设一扇尾水闸门，闸门处孔口宽6.579m，高2.404m，设计水头5m，门型为平板钢闸门，用TQ225移动式电动启闭机操作，安装在启闭机室里，底板高程240.5m。8.3冲沙孔闸门及启闭机 冲沙孔闸门设于2闸墩前缘，孔口尺寸为11m2，底板高程241.0m。闸门为潜孔式平板钢闸门，设计水头20.71m，闸门尺寸1.61.3m。启闭机室设于243、2闸墩顶部，启闭选用一台QPQ25t固定式启闭机。金属结构设备规格和工程量汇总表编号名称型式规格单位数量重量（t）共重（t）一123二4567891011121314三151617泄洪部分泄洪道工作门溢洪道工作门埋件启闭机发电站部分进水口检修门进水口检修门埋件进水口拦污栅进水口工作门进水口工作门埋件进水口工作门启闭机进水口检修门启闭机尾水闸门移动启闭机轨道尾水门启闭机尾水门埋件冲沙底孔冲沙底孔工作门启闭机工作门埋件弧形闸门液压启闭机平板钢闸门平板钢闸门QU100平面钢闸门固定式1010.3m74.2mQPK63TQ1637.22.8mTQ2251.61.3QPQ25扇孔套扇孔套扇台台台M台台套244、扇台t66313333311701311135.5518.535.518.556.526.01.02133018.5916.555.5156.53.266.01.0以上闸门、埋件等合计380.2吨。9 消 防9.1工程概况及其特征9.1.1工程基本情况竹篙滩电站为泾流式坝后电站，水库为日调节水库，电站装机3台11000kw立式水轮发电机组，发电机层与安装场不在同一高程，厂区高程在下游校核洪水位以上。9.1.2主要生产场所的布置电站厂房为地面式，布置在河道右岸，安装场与厂区同高程并在下游校核洪水位之上，发电机层低于安装场3.5m，副厂房布置在主厂房下游侧。厂址对外交通为公路，可直接通至安装场。主245、厂房全长47m，宽15.5m，布置有3台混流立式机组，机组间距10m，安装场与发电机层为不同高程，油、水、气系统设备布置在主副厂房内，机组加排油在安装场下油库进行。副厂房布置在主厂房下游侧，主控室布置在下游洪水位之上，升压开关站布置在主厂房右侧。9.2工程消防设计9.2.1消防设计依据和设计原则消防设计依据1) 水利水电工程设计防火规范SDJ278-902) 建筑设计防火规范GBJ16-87（2001年版）3) 水力发电厂厂房采暖通风和空气调节设计规范SDJQ1-844) 火灾自动报警系统设计规范GB50116-985) 建筑灭火器配置设计规范GB是40-90（1997年版）6) 电力设备典型246、消防规范DL5027-93设计原则1) 贯彻“预防为主、防消结合”的方针，严格执行规范及有关政策。2) 建筑结构材料、装饰材料等均须用非燃烧性材料。3) 建筑物的布置、交通道路的组织、厂内的交通满足防火要求。4) 利用水利水电工程水源充足的特点，充分发挥消防优势。5) 设备选用经国家有关产品质量监督检测部门检验合格的产品，并要求安全可靠、使用方便、技术先进、经济合理。9.2.2消防总体设计方案厂房对外交通主要是公路，厂房消防主要靠自身解决。对设在主厂房内的油库、油处理室，用防火墙与主设备局部分隔，每个分隔均设有向外开启的防火门。枢纽建筑物室内外均设有消防给水系统，该系统水源由消防泵供给。满足消247、防水量和水压的要求。在主变压器下面设有集油坑和事故排油管，直接通往事故油池；主副厂房均配置干粉灭火器，并在油库、油处理室、开关站等处设置推车式干粉灭火器和砂箱。在主厂房桥式起重机上配置4个手提式干粉灭火器。本站采用自然通风的方式。电站设有火灾自动报警系统和消防联动系统，系统在功能上相互独立，采用二线制。火灾自动报警系统与全厂计算机监控系统相联。消防用电设备电源按二级负荷供电，采用单独的供电回路，在发电机起火时仍能保证消防用电。9.2.3主要建筑物火灾危险类别及耐火等级根据本枢纽各建筑物布置的设备和用途，按照水利水电工程设计防火规范SDJ278-90、建筑设计防火规范GBJ16的规定，确定枢纽内248、各建筑物的火灾危险类别及耐火等级。9.2.4建筑物消防设计1）防火分区和防火墙、防火门设置主厂房结构为钢筋混凝土结构，各部分的结构件如柱、梁、板等均能满足耐火等级一级和二级的要求。根据规程规定，主厂房作一个防火分区，油库、油处理室作一个防火分区，用防火墙、防火门将其房间分隔。其它副厂房火灾危险性类别和耐火等级分别为丁级和二级，因此只设置为一个分区。对于不同电气设备的房间设置单独的防火分区。对每个防火分区设置两个防火门。当一些房间其长度小于7m只设置一个防火门。2）安全疏散本枢纽对外交通较方便，消防车能直接到达厂区。电站主厂房可由进厂大门疏散至户外。开关站位于主厂房右侧，为户外式布置。安全疏散用249、的门均向疏散方向开启，门净宽不小于0.9m，主副厂房内设备前的走道均不小于1.2m。楼梯净宽不小于1.5m，坡度不大于45度。3）建筑物灭火器的配置建筑物灭火器采用2.0kg的磷酸胺盐干粉灭火器，除油库、油处理室火灾种类按A类考虑外，其余各处均按B类火灾及带电火灾考虑。主副厂房大部分区域火灾危险性类别为丁类，轻危险级，对厂房各场所单独计算灭火器的配置。9.2.5机电设备消防设计1）主变压器本电站安装1台主变压器，主变压器下设置集油坑，坑内铺设卵石，卵石粒径为5080mm，铺设厚度不小于250mm。主变压器集油坑设一根DN100的排油管，发生火灾时主变压器的绝缘油及消防用水可排入事故油池。2）水250、轮发电机组消防发电机采用压力水喷雾方式。在定子线圈两方各装设1根灭火供水环管，环管上每隔1.5m布置喷头一个，灭火水压不低于0.3Mpa，灭火流量不小于4L/min，发电机消火水管与全厂消防总管相连。发电机内设有火灾报警器，用于监测发电机火灾。3）中控室、配电装置室的消防中控室布置于主厂房下游洪水位以上，对不同功能的房间均用防火墙隔离。在长度大于7m的房间均设有两个向外的出口，其门为向外开启的丙级防火门。在高压开关室、中控室等处设置手提式干粉灭火器。4）电缆及母线消防动力电缆与控制电缆分层或隔开敷设，并设有耐火隔板，电缆穿越楼板、隔墙的孔洞和进出开关柜、配电屏、控制屏的孔洞以及靠近充油电气设备251、的电缆沟盖板缝隙处均采用非燃烧性材料封堵。对所选用的动力电缆和控制电缆全部采用阻燃电缆。5）油库及油处理室的消防油罐及油处理设备分别布置在油库和油处理室内，用防火隔墙进行分隔。油库和油处理室的门均向外开启防火门，净宽大于0.9m，在油库出入口设置挡油坎，在门外设置手推车式干粉灭火器和砂箱。油库内设置水喷雾消防系统，用于油库及油处理室的消防。油库及油处理室、烘箱小间的电源开关设置在门外，灯具和电机采用防爆型电器。9.2.6事故排烟系统设计事故排烟系统结合厂房通风系统综合考虑，一旦发生火灾时，开启相应的防火阀，进行灭火。待火扑灭后，打开排烟风机进行排烟。9.2.7消防电气和火灾自动报警系统设计1)252、 消防电源及配电系统设计消防用电设备电源按二级负荷考虑，采用单独的供电回路，以保证其用电的可靠性。消防电源配电电缆采用阻燃电缆。电站设有事故照明箱，电源取自交直流切换屏，在正常情况下，交直流切换屏由厂用电母线供电。在事故情况下自动切换由蓄电池供电，蓄电池供电时间不少于20min。在电站主要场所均设有事故照明、主副厂房及安全出口处均设有火灾事故照明安全疏散明示标志，并采用蓄电池作为备用电源。2) 火灾自动报警系统设计为了及时发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保障人员及设备安全，根据“预防为主，防消结合”的方针，本电站将装设火灾自动报警系统。火灾自动报警系统的设计遵照火灾自动报警系统设计规范（G253、B50116-98）进行。在中控室内装设火灾报警控制柜，柜内装有智能火灾报警控制器，按照规范要求在电站现场装设感烟探测器、感温探测器、火焰探测器、声光报警盒、手动报警按钮等火灾探测设备。在电缆夹层敷设缆式报警探测器。发电机内火灾探测器由发电机组厂家配套提供，通过编址输入接口模块接入全站火灾自动报警系统。在变压器，电缆桥架上敷设缆式报警探测器，以监视变压器、电缆的火警情况。火警控制器主电源采用220v交流电源，由厂用电供给，另外，控制柜内部设有一组24v蓄电池作为备用电源。当主电源消失时，备用电源自动投入。火灾报警系统应具有与计算机监控系统进行通信的接口。10 施工组织设计10.1 施工条件10254、.1.1 施工特性竹篙滩水利水电工程坝址位于洞庭湖区沅水水系酉水支流的花垣河上，距花垣县城1.5公里。即东经即东经1092752，北纬283540。坝区陆地交通十分方便。坝址左岸已有交通部门的简易公路通至上游清水乡园艺场2公里；右岸已有历史上形成的群众性采石简易公路，小型车辆可以畅通至县城与207国道线连接。花垣县城汽车站至吉首71公里；至保靖县城26公里；至长沙574公里；至辰溪192公里；至古丈128公里。枝柳铁路通过吉首。由吉首至怀化103公里；至辰溪156公里；至株州550公里；至长沙601公里；至湖北枝城339公里；至大江口178公里。河道水浅，滩多，不便航行，一般仅通12吨船只，且255、上游茶峒红卫水电站和下游狮子桥水电站均已建坝，未设通航设施。主要运输是公路、铁路。坝址地形呈“V”型河谷，左岸坡角1540，山头标高305.4m，右岸坡角1030，山头标高326.5m，河床水位229.3m，其水面宽度为70m，水深0.51.0m，河床左侧基岩裸露，右侧砂卵石覆盖层厚2m。坝址区岩层单一，坝址基岩为奥陶系中统宝塔组中厚层瘤状泥质灰岩。岩层产状，走向4050，倾向北西（上游），倾角4050，为横向河谷，岩石一般较坚硬，风化较浅，岩溶发育微弱。坝址断层一般规模较小，除坝下100m处F1断层处，均为小规模封闭型断层，胶结良好。无大规模的构造线穿过坝址，无大断裂，两岸稳定。本枢纽工程主256、要建筑物有浆砌石重力坝，坝后式厂房，升压站，及坝顶公路桥。主体工程量土石方开挖10.618万m3，混凝土6.1554万m3，浆砌石8.5205万m3（不包括临时工程）。坝址河床较窄，在上游1.5至2公里的竹篙滩寨子和清水乡园艺场，和下游12公里的清水乡水电站以上，均有较宽阔的台地，高出正常蓄水位10m以上，可作为施工场地的布置。该工程属中型，历时三个枯水期，施工强度也大，拟定以机械化为主，人工为辅的施工方法。本工程总施工期为二年半，为确保工期，提前发电，建议开工前完成以下工作：1、坝址左右岸公路改造及供电水和通讯线路。2、完成施工导流明渠改建。3、增大清水过车轮渡吨位。4、部分临建施工用房。5257、整平施工场地。10.1.2 自然条件花垣河发源于贵州省松桃县境内的三角塘白马泉，流域总集雨面积2742.5平方公里，全长183.3公里。流域内有花垣、松桃二个县级气象站。坝址以上控制流域面积2151平方公里，占花垣河全流域面积的78.4%，流域范围属中亚热带湿润季风区，气候温和，雨量充沛，多年平均气温为16，年平均降雨1421.7mm，多年平均流量57.35秒立方米，多年平均产水量18.8亿立方米。汛期410月，占全年水量的79.96%，其中以6月降雨量最大，为212.4mm。详见表10.1-1，10.1-2，10.1-3。表10.1-1 花垣站历年月平均降水量月一月二月三月四月五月六月七月258、八月九月十月十一月十二月全年平均降水量30.846.380.1171.7208.6212.4171.6159.1111.1118.268.835.81421.7表10.1-2 历年最大日降雨量站 名资料年限最大日降雨量出现日期备注花垣县气象站1956-1980153.41980.8.4表10.1-3 河水水温特性表站 名资料年限最高水温最低水温平均水温花垣县气象站5772314.217.7风向多受地形影响，一般为东北或东西向较多，瞬时极大风速为20m/s。多年平均无霜期为269.2天，多年降雪日数为11.5天，一般于12月中旬开始降雪，次年2月终雪，一年最多降雪达23天（1956年11月195259、7年3月），最少降雪日数仅3天（1977年12月1978年1月）。多年平均雷电日数为59.2天，一年最多雷电日数为78天（1969年），一年最少雷电日数为45天（1966年），多年平均地温18.6，日极端最高地温57.2（1966年7月21日）。10.1.3 材料、设备、劳动力与生活供应条件该工程主要建筑材料砂石及块石料，分布在坝址上、下游2公里范围内，有4处，其中坝址上游有竹篙滩村寨和清水乡园艺场及双龙潭3处，储量共计384万m3。另外在下游2公里范围内，猫鹰附近1处，储量320万m3以上可供开采。土料场1处，在坝址上游100m淹没区稻田里，储量30万m3以上，可供采运。以上料场均有简易公路260、通过，只需扩宽路面，加以改造。运输较方便，开采容易，覆盖层浅，储量、质量能满足设计要求。除竹篙滩寨子上游料场外，其余均不受洪水影响。在施工期中，只要把握枯水季节，开采任务可以完成。砂石料情况详见表10.1-4。所有的施工机械设备均由施工单位自备。普通工人由花垣县和保靖县解决。外来物质，水泥采用我省辰溪水泥厂和古丈县河西水泥厂供给，钢材由县物质部门采购。施工用电由州电网解决，目前州电网已在花垣县花桥村建有110千伏变电站，工地用电由花桥变电站直供35kv输电线路6km，至工地变电站，再架设10kv配电线路至各个生产区。另设备用菜油发电机组，解决特枯期临时缺电。施工人员生活物质，以湘西自治州当地供261、应为主，保靖、花垣作为补充。表10.1-4 竹篙滩坝址土、石料场储量及运距编号料场名称距坝址里程（km）储量（104m3）备注A-1B-1B-2B-3B-4竹篙滩淹没田清水乡园艺场竹篙滩寨子以上双龙潭猫鹰组0.20.511.511.51.21.51.11.33014214253320砂石粘土深灰色泥质石灰岩致密坚硬泥质石灰岩致密坚硬娄山关群白云岩宜制人工砂娄山关群白云岩宜可加工人工砂10.2 施工导流10.2.1 设计条件拟选定的折线砌石重力坝，右岸坝后式地面厂房，作为选择施工导流方案的主要依据。坝址所在河段为“V”型河槽，河床及两岸基岩均已裸露，河床地形左边高于右边，基岩高程在226.722262、8m，主河道地偏河床左侧，坝址地处急滩下缘，弯道顶部给施工导流带来得天独厚的自然条件。且左岸河床已修通明渠发电，断面尺寸35m，坝址河床枯水期水面宽在5070mm，因此具备设备横向围堰进行明渠导流的地形条件。根据历年水文系列资料，其洪水规律：在当年的10月至次年的3月时段里，多年月平均流量50.3m3/s以下，划为枯水期，57月时段，多年月平均流量75.4m3/s以上，列为洪水期，其他4、8、9月为中水期，详见表10.2-1，表10.2-1 竹篙滩电站月平均流量特性表月份平均流量（m3/s）均值（年）水量分配（%）一18.4102.6二22.4133.2三31.0124.4四75.41410.263、7五1091215.6六1201417.1七92.81413.3八65129.3九47.5136.78十50.3167.18十一44.4146.34十二23.9133.41全年58.510010.2.2 导流标准及导流方式根据部颁发SL252-2000，水利枢纽工程等级划分规定，上级审定竹篙滩水电站属三等工程，相应的临时水工建筑物为五级。导流建筑物设计洪水标准，临时工程标准，土石建筑物为105年一遇洪水重现期，混凝土（浆砌石）建筑物为53年一遇洪水重现期，竹篙滩电站施工导流临建工程采用标准：第一期，土石围堰工程按5年一遇洪水流量设计，浆砌石围堰工程按3年一遇洪水流量设计。第二期，土石围堰工程按264、5年一遇洪水流量设计，浆砌石围堰工程按3年一遇洪水流量设计。施工导流方式，作了三个不同的导流方案比较：（一）分期导流方案。先围右岸，后围左岸，第一期由左岸50%河床并清除水电站引水渠土方导流。第二期右岸留4个5.55m底孔导流。（二）明渠导流方案。第一期、第二期全部用明渠导流。（三）全部隧洞导流方案。第一期、第二期全部用隧洞导流。洞内工程量大，造价高，施工期较长。分期明渠导流方案即利用已有明渠通过坝身一段45m，改为底孔，尺寸66m，一期主体工程及导流工程施工均较方便，底涵封堵也较为方便简单。分期围堰，先围右岸，后围左岸。采用左岸坝上预留4个55m导流底孔，作为二期导流，底孔多，封堵麻烦，工程265、量大，以上三者相比，选定明渠导流方案作为推荐方案较合理。详见表10.2-2及表10.2-5表10.2-2 导流方式的方案比较表比较项目分期导流方案明渠导流方案隧洞导流方案导流建筑物主要工程量(m3)基础开挖土石方隧洞挖石方明渠挖石方浆砌石浇筑混凝土3938M5.0砂浆砌块石7024464682472061162621108780405065861567导流建筑物施工条件导流工程完建后，施工条件估算造价（万元）一期先围右岸二期围左岸主体工程施工分为二期、围堰施工，干扰大坝施工76.0左岸明渠利用现有明渠扩大改造，施工方便，基坑范围大，明渠封堵量小大坝施工干扰小83.0左岸隧洞导流隧洞88.5m，266、长160m，洞挖、明挖、工程量大。大坝施工干扰小148导流时段的确定根据坝址区水文流量特性及分期施工的规模（表10.2-3），可以看出，在同一频率与相同的导流条件下：十年一遇全年的洪水流量2010m3/s；12月1日3月15日的洪水流量152 m3/s；11月4月10日527 m3/s，流量相差34.5倍，因此不可能采用全年洪水流量来设计导流工程，只能采用枯水时段洪水流量设计围堰。而枯水时段洪水流量也相差3.5倍以上。围堰高度相差23m。根据采用明渠导流，只有1孔66m底孔导流的特点，选定枯水时段10月1日3月31日施工期为5个月。由坝基开挖及回填至水面的工程量，计划施工强度选用5个月的枯期满267、足要求。竹篙滩坝址施工时段洪峰流量频率，见表10.2-3。表10.2-3 竹篙滩坝址施工时段洪峰流量频率时段频率（%）10.13.3110.14.1510.14.1510.153.1511.13.3111.14.1012.13.1512.14.10全年0102033.350881715543402294917765603483367440805485362269188561450337253175651527399304213182152120947247137728221014629402330176013661100表10.2-4 竹篙滩水电站年月洪峰流量频率计算成果表月份频率（%）一二三268、四五六七八九十十一十二全年5102133.35014810463592114211281384135325816710765122096170950735013701170959784624183015501250100078627602010129079343214201100777529343987745503344197826626429282175539413289198124146112785336276020101290793432表10.2-5 施工导流方案比较导流方案分期导流明渠导流隧洞导流枯水时段10月1日3月31日设计频率33.3%（3年一遇）设计流量402m3/s402m269、3/s402m3/s围堰型式浆砌石浆砌石浆砌石上游水位231.5m231.5m231.5m下游水位230.47m230.47m230.47m河床束窄度50%上游围堰高程232m236.5m237.5m下游围堰高程230.97m230.97m23.97m截流时间19第一年11月要求大坝上升高程第一年242m第二年250m第三年260m预留缺口准备渡汛预留缺第一年20m口宽度第二年55m第三年34m根据表10.2-5可见，施工导流采用明渠导流方案，技术上可行，经济合理。明渠断面尺寸66m，进口底板高程229m，出口高程228m。现将导流工程特性列表10.2-6。表10.2-6 施工导流工程特性坝 270、型浆砌石重力坝，坝后式地面厂房导流方式施工时段设计频率设计流量明渠导流方式19第一年10月1日3月31日33.3%402 m3/s水位上游（m）下游（m）236230.47围堰高程上游（m）下游（m）236.5（河床226.5m）230.97（河床226m）围堰高度上游（m）下游（m）104.97平均流速(m/s)8.75810.2.3 导流建筑物型式导流工程（均为浆砌石围堰）经过水力稳定计算确定：上游围堰顶高程236.5m，顶宽1.5m，最大底宽4.5m，最大高度10m。下游围堰顶高程230.97m，顶宽1.5m，最大的底宽4.5m，最大围堰高度4.97m。用混凝土封堵预留1个bh=66m底271、孔。表10.2-7 施工导流工程量汇总表项目土石明挖（m3）草袋粘土围堰（m3）混凝土（m3）浆砌石（m3）备注一期上游围堰下游围堰1146076401800140057501850二期明渠封堵316合计191003200316760010.2.4 导流工程施工选定明渠导流的导流工程施工，明渠扩宽加深，石方开挖5876m3，采用风钻打孔，普通爆破施工。挡水围堰采用人工和机械化施工。浆砌围堰采用自卸汽车运料，0.81.0m3容量的移动式拌和机拌制砂浆、人工砌石。围堰施工程序：先期用草袋粘土围好上，下游临时围堰，改建好左岸明渠，再作好上下游浆砌石固定围堰。后期采用坝上预留的1个明渠改为底孔66m进272、行导流。围堰建筑材料：土料、右岸坝址上游0.5公里运库内淹没区田里系取土料，采用1-1.2m3斗容挖掘机装车，512t自卸汽车运输。石料从B.1#料场取料，用512t自卸汽车运输，用装载机装车。围堰施工进度，从第一年9月初9月底开挖扩建好明渠，10月1日31日即一个月完成围堰，砌筑浆砌石245m3/日。上下游围堰填筑设计高程分别为236.5m和230.97m。计划在第四年2月上旬下闸封堵预流导流孔蓄水发电。基坑排水分别考虑初期排水和经常性排水。计算初期排水流量，只采用截流流量时水深，按下式计算：Q初期=1466（m3/s）式中：W基坑积水面积（m2） h基坑内平均水深（m） T抽水时间，324273、=72小时。拟选用抽水设备11台抽水总量1530m3/h满足要求。见表10.2-9。一期围堰施工机械设备和总动力见下表10.2-8。名称11.2m3挖掘机100HP推土机812t自卸汽车劳动力单位数量台1台2台5人45表10.2-9 抽水设备技术经济参数表型号数量（台）流量（m3/小时）扬程（m）转速（转/分）功率（千瓦）效率（%）吸出高（m）重量（Kg）3BA-94BA-126BA-86BA-126BA-8A合 计221244590140160800153032.634.635.944.521.3290029001450145014505.514.82514.733.071.57875816274、9.555.86.37.95.250128166146166初期排水，要合理布置水泵站，当水泵吸出高度满足要求时，水泵站可布置在下游围堰上。基坑积水排干后，接着进行经常性排水，包括围堰渗漏水、降雨、施工废水。表10.2-10 竹篙滩坝址84月平均流量（经验频率） 月P/（%）891011121234351020217.0161.3145.0103.0139.0122.099.072.0125.5113.595.575.8100.090.077.062.059.050.540.031.541.036.029.123.045.241.336.030.081.068.554.041.0188.817275、1.0147.0122.510.3 主体工程施工10.3.1 大坝施工坝址位于“V”型河谷，两岸山势边坡较缓，左岸坡角为1540之间，右岸为1030，因此，施工撑地狭窄。坝址段河道为转弯道顶部，河床部分基岩裸露，岩石较完成，风化不深，根据钻探资料，左岸强风化35.5m，右岸为34m。弱风化深左岸为24m，右岸为15m。河床强风化1m，弱风化3m。坝区地层单一，坝址基岩为奥陶系中统宝塔中厚层瘤状泥质灰岩。大坝由浆砌石溢流坝段和非溢流坝段组成。中间为溢流坝段，左右为非溢流坝段。混凝土拌和站设置在右岸上游，距坝址约100m，260m高程处，利用山坡地形分四层布置，上层268m为成品运输公路，利用自卸276、汽车倒入263m的成品贮料到仓，再经258m四台JF1000型锥形翻倾出料搅拌制混凝土，卸至253m，用自卸汽车经公路运到浇筑仓面边，倒入混凝土卧罐，经Q212型汽车吊入仓，其工艺流程为：上游砂石料贮料仓骨料称量拌和机出料混凝土卧罐浇筑块预留爆破参数，根据国内一些工程经验，孔距也径比a/d一般为812，即孔距为也径的812倍，具体情况需在施工前根据爆破试验而定。弃碴场规划：大坝、厂房开挖岩石出碴，左岸运至上游300m处淹没区内，右岸运至上游200m的冲铺平作料场。都运往库内死水位249m以下淹没区，不占用耕地。根据本工程等级结合实际情况，采用半机械化形式施工，为此，当第一年10月围堰截流后，紧277、接河床坝基础开挖，由于右岸工程处于滩地，施工较为方便。在浇筑的同时，在下游坝址上每隔10米一段浆砌石墩，作为塔机桥墩，桥墩尺寸81.58m（1hb），桥墩高程为238m，再按装塔机轨道，以便吊运浇筑坝的混凝土，为此坝体混凝土入仓，先采用汽车吊，后采用QT80型塔机经混凝土卧罐吊入仓。根据上述情况，溢流坝段为小石子混凝土砌块石重力坝浇筑，采用短间歇，薄层浇筑均匀上升，以减少混凝土水化温升，同时为防止气温骤降产生表面裂缝和减小上下层温差，改善层间应力起到积极的作用，因此，根据坝址气温特性，在基础约束区及非约束区，层间及相邻块的间歇时间分别考虑如下：（一）层间间歇时间混凝土浇筑部位层厚（m）春秋季3278、5月 910月夏季68月冬季122月基础约束区非约束区1.01.5510天610天35天平均间歇为6天，最长不超过10天，以便尽量减少上下层间差和上下层弹差，减少顶面开裂机会和上下层的约束应力，使整个坝体温度应力较为均匀。（二）相邻块间歇时间冬季（122月）夏季（68月）春秋季（35月，911月）4天3天3天相邻间歇时间，主要考虑浇筑前的准备工作和拆模的允许时间（混凝土达到2.5MPa）。浆砌石重力坝非溢流坝段，砌石采用B-1#岩场岩石，3.5T自卸汽车装运至坝边。用汽车吊和QT80-1型塔机吊上坝体，用小石子混凝土砌筑。（三）灌浆工程施工本工程坝基灌浆包括基础固结灌浆和基础防渗帷幕灌浆。固结279、灌浆，分两期完成。其中一期完成河中，二期完成岸山坡。帷幕上游区基岩固结灌浆在基础部位混凝土浇筑后并达到一定强度时进行。为减小对混凝土浇筑的影响，其它部位基岩固结藻浆可在基础开挖后，用0131型手风钻钻孔，高压水冲洗后，采用孔内循环式灌浆方式进行，基岩防渗帷幕灌浆，坝体未挡水前在廊道内用100型岩心钻机钻孔。高压水冲洗后，采用循环式灌浆方式进行。灌浆材料，灌浆液配合比及施工所需参数，如灌浆压力等必须在施工前通过灌浆试验论证后选定。10.3.2 厂房、开关站施工厂房、升压站均为地面式工程，石方开挖选用手风钻造孔分层预裂爆破方法进行施工。运碴用装载机装车。自卸汽车运至上游。混凝土浇筑。采用拌和机拌和280、。自卸汽车运输，混凝土浇筑由下至上分层进行，采用整体提升钢模施工。开挖工艺流程：造 孔 爆 破 装 车 运 碴上游库风淹没区XJ-100型毫秒爆破Z4-2装载车自卸汽车10.4 施工交通运输10.4.1 基本情况本枢纽工程距自治州州府所在地吉首市公路71公里，吉首火车站铁路路程距怀化103公路，辰溪156公里，大江口178公里，株州550公里，长沙市601公里，湖北枝城339公里。现有山区简易公路，经过坝址区左右岸直至各砂石料场。及库区至清水乡园艺场，至花垣县城花垣河坝址。上下游已建成茶洞红卫水电站、狮子桥水电站，没有通航四要求。根据枢纽工程所在河道的水文特性及其他现实情况，只能选用公路与铁路联运方案。施工对外公路，坝区至花垣县汽车站3公里，是进场的唯一公路。10.4.2 对外交通运输本工程对外交通有枝柳铁路通过吉首，外来物资可以由吉首转运工地，也可以由古丈县罗依溪站经水路转运工地，考虑到吉首是州府所在地，州水电物资供应站已有仓库储存转运，故运输方案拟定为：水泥、粉煤灰、钢材（筋）、炸药、油料和生活物质直接从吉首用汽车运至工