论文部分内容阅读
【摘要】介绍了东焦河水电站概况及坝址区的地质条件，通过对坝址、坝型比较和分析，确定在中坝址建浆砌石重力壩的可行性和合理性。
【关键词】坝址；坝型；选择；东焦河水电站
1、概况
东焦河水电站位于晋城市泽州县金村镇寺北庄南的丹河干流上，距晋城市区15公里，是泽州县山河镇小水电代燃料项目区的电源工程。电站枢纽最大坝高55.1m，总库容2288万m3，坝址以上控制流域面积2359km2。电站装机1500kW。
2、坝址区工程地质条件
2.1地形地貌
坝址区位于河流“S”型的中下部，属侵蚀性河流，河床及两岸基岩裸露，仅在右岸发育有一级阶地，中坝线阶地底部高程603.5m，上坝线阶地底部高程580m，下坝线阶地底部高程565m，由于受洪水和层间渗水影响，两岸高程574～578m以下坡度较缓，坡角29°，以上基岩陡立。
2.2地质构造
受区域地质构造影响，坝址区节理裂隙发育，坝基节理发育有两组：一组走向23°，垂直河床，倾角近直立，张开度1～30cm，靠近河床部分为冲积粉细砂、粉土充填，远离河床被方解石脉充填；一组走向117°，大致平行于河床，倾角87°，张开度0.1～50cm，部分为主河道，被粉土、粉细砂充填。根据左坝肩开挖揭示，节理有一组：走向85°～97°，倾角近直立，共发育5条，在597m高程张开度10～40mm，在585m高程张开度5～15mm，右坝肩节理发育有三组：一组走向3°，一组走向93°，一组走向343°，均呈闭合状，倾角近于直立。
2.3水文地质条件
坝址地层为O1白云岩、白云质灰岩，岩溶不发育，可视为相对隔水层，但层理和节理的存在，导致其失去隔水性。坝址左岸高程574～578m，受大气降水和岩层倾向、节理控制，沿层理面有水渗出，且钻孔水位高于河水位，为地下水补给河水，在河床底部，节理发育，部分在主河道，地表水沿节理裂隙补给地下水。
3、坝址选择
东焦河水电站枢纽坝址，根据地形、地质条件选择了三处坝址进行比选。上坝址位于晋焦高速路丹河大桥下游1700m处，中坝址距上坝址约700m，下坝址位于中坝址下游400m处，为了在同等条件进行比较，采用相同正常蓄水位605m，以及电站厂址位置不变的条件下对三处坝址区的地形、地质、建筑物布置、工程量及投资等条件下进行比较。
3.1地形、地质
上坝址河道宽约50m，河底高程565.0m，正常蓄水605m高程处河谷宽约100m，左岸岸坡基岩裸露，坡度约45°；右岸在高程590m以下基岩裸露，岸坡较陡，以上岸坡为厚2～8m的覆盖层；大坝基础基岩裸露，节理裂隙发育一般，岩体较为完整。
中坝址河道宽约60m，河底高程558.0m，正常蓄水位605m高程河谷宽130m。两岸岸坡陡峭，岩基裸露，岩体节理裂隙较发育，微风化。坝基基岩完整，仅有一些流蚀槽坑。
下坝址距中坝址约400m，河谷宽约180m，河底高程555.0m，河床右岸冲积物覆盖厚度2～5m。左岸岸坡陡峭，岩体裂隙较发育，右岸岸坡岩体较为破碎，且溶洞发育，一般在0.2～1m范围。
3.2建筑物布置
三处坝址的河谷地形都较狭窄，具备建坝条件，三处坝址均按重力坝设计。
上坝址最大坝高53.1m，坝顶长149.3m，溢流坝长52m，正常蓄水位605m，坝顶高程613.10m。进水塔布置在上游右岸岸坡，引水隧洞长435m，压力管道长88m。
中坝址最大坝高55.1m，坝顶长198.5m，溢流坝长66m，正常蓄水位605m，坝顶高程612.10m。引水系统同上坝址。
下坝址河谷最宽，正常蓄水位605m时河谷宽约180m，较上坝址和中坝址均较宽，右岸岸坡岩体破碎，溶洞发育，将造成岸坡开挖工程量增大，枢纽最大坝高61.1m，坝顶长261.3m，溢流坝长71m，正常蓄水位605m，坝顶高程612.10m，下坝址筑坝无须开凿隧洞，直接利用压力管道从水库取水，压力钢管长度30m。
3.3工程量及投资比较
上坝址与中坝址工程地质条件较好，下坝址工程地质条件较差，而且工程量较大，投资也最大，不宜选用。上、中坝线各有优缺点，上坝线工程量较小，总投资也较中坝线少226.08万元，但水库库容较中坝线少近300万m3，经调节计算年发电量较中坝线方案少200万度，而且上坝线上坝公路修筑受地形条件限制，难度较大，在水库运行管理上存在诸多不足之处，中坝线不仅距珏山风景区近，而且下游河道相对开阔，增加了水面对今后的旅游开发也将起到积极作用。经综合分析比较，选用中坝址方案。
4、坝型选择
枢纽工程由挡水坝、泄水建筑物等组成。可选用浆砌石重力坝、混凝土重力坝和浆砌石拱坝三种坝型进行比较。
根据坝址区地形、地质工作的进一步勘测发现，虽坝址处河谷宽高比约3.1，适宜修建重力式拱坝，但坝址右岸基岩埋深较大，拱端需修建重力墩和较长的挡水坝，拱作用不甚明显，坝轴线较长，坝体肥厚，因此本阶段不考虑拱坝坝型，就浆砌石重力坝和混凝土重力坝两种坝型进行分析比较。现将坝区的布置介绍如下：
4.1浆砌石重力坝及枢纽布置
根据坝址地形、地质条件，设计砌石重力坝坝顶宽8.0m，坝顶长198.5m。冲沙闸布置在大坝右岸，设两孔。泄洪采用坝顶溢流，堰面为“WES”实用堰，溢流坝段长66m，溢流坝段最大坝高48m，最大坝底宽45m，溢流堰顶高程605.00m。非溢流坝顶高程612.10m。消能形式采用挑流消能，挑流坎高程为567.00m，反弧圆心角53°，挑射角20°，反弧半径8.5m，最大挑距77.68m，最大冲坑深度9.74m。上游面坡度为1：0.15，下游坡为1：0.75。
4.2混凝土重力坝及枢纽布置
混凝土重力坝的布置型式与砌石重力坝布置形式基本相似，坝顶宽8m，坝顶长198.5m，溢流坝长66m，溢流坝最大坝高48m，最大坝底宽41.8m，溢流堰顶高程605m，堰面采用“WES”曲线。下游挑坎高程567.0m。非溢流坝最大坝高50.1m，最大坝底宽36.17m，下游坡为1：0.7。坝顶高程612.1m。冲沙闸布置型式与砌石坝相同。
4.3坝型比较
按照上述布置情况，从坝址地形、地质条件，筑坝材料和施工条件，工程量和总投资对三种坝型进行技术经济比较如下：
首先地形、地质条件，坝址区地形、地质条件较为优越，两岸及坝基岩体裸露，地基承载力高，比较适合修建砌石坝或混凝土坝。从施工条件来讲，本工程库区范围内石料及砂砾料分布广泛，但混凝土细骨料十分缺乏，细骨料只能通过人工制备或从外购买，同时混凝土坝需要的拌和设备和运输设备较多，使得工程临建费用增加和工期加长，浆砌石重力坝施工技术要求比较简单，施工设备也相对简单。施工用料当地材料能够满足要求。
从工程投资来说混凝土坝投资比砌石重力坝投资多59.12万元。综合分析比较该坝址修建浆砌石重力坝是经济可行的。
5、结语
本文对三处坝址三种坝型进行综合选择。确定了坝址及坝型。在实际工作中工程地质条件在选址中占有极其重要的地位，同时应根据河道的地质和自然条件，结合与坝型特点相关的影响因素，来选择合适的坝型。
作者简介
闫根根（1981—），男，山西晋城人，学历：专科，职称：助理工程师。主要研究方向：水利工程。
【关键词】坝址；坝型；选择；东焦河水电站
1、概况
东焦河水电站位于晋城市泽州县金村镇寺北庄南的丹河干流上，距晋城市区15公里，是泽州县山河镇小水电代燃料项目区的电源工程。电站枢纽最大坝高55.1m，总库容2288万m3，坝址以上控制流域面积2359km2。电站装机1500kW。
2、坝址区工程地质条件
2.1地形地貌
坝址区位于河流“S”型的中下部，属侵蚀性河流，河床及两岸基岩裸露，仅在右岸发育有一级阶地，中坝线阶地底部高程603.5m，上坝线阶地底部高程580m，下坝线阶地底部高程565m，由于受洪水和层间渗水影响，两岸高程574～578m以下坡度较缓，坡角29°，以上基岩陡立。
2.2地质构造
受区域地质构造影响，坝址区节理裂隙发育，坝基节理发育有两组：一组走向23°，垂直河床，倾角近直立，张开度1～30cm，靠近河床部分为冲积粉细砂、粉土充填，远离河床被方解石脉充填；一组走向117°，大致平行于河床，倾角87°，张开度0.1～50cm，部分为主河道，被粉土、粉细砂充填。根据左坝肩开挖揭示，节理有一组：走向85°～97°，倾角近直立，共发育5条，在597m高程张开度10～40mm，在585m高程张开度5～15mm，右坝肩节理发育有三组：一组走向3°，一组走向93°，一组走向343°，均呈闭合状，倾角近于直立。
2.3水文地质条件
坝址地层为O1白云岩、白云质灰岩，岩溶不发育，可视为相对隔水层，但层理和节理的存在，导致其失去隔水性。坝址左岸高程574～578m，受大气降水和岩层倾向、节理控制，沿层理面有水渗出，且钻孔水位高于河水位，为地下水补给河水，在河床底部，节理发育，部分在主河道，地表水沿节理裂隙补给地下水。
3、坝址选择
东焦河水电站枢纽坝址，根据地形、地质条件选择了三处坝址进行比选。上坝址位于晋焦高速路丹河大桥下游1700m处，中坝址距上坝址约700m，下坝址位于中坝址下游400m处，为了在同等条件进行比较，采用相同正常蓄水位605m，以及电站厂址位置不变的条件下对三处坝址区的地形、地质、建筑物布置、工程量及投资等条件下进行比较。
3.1地形、地质
上坝址河道宽约50m，河底高程565.0m，正常蓄水605m高程处河谷宽约100m，左岸岸坡基岩裸露，坡度约45°；右岸在高程590m以下基岩裸露，岸坡较陡，以上岸坡为厚2～8m的覆盖层；大坝基础基岩裸露，节理裂隙发育一般，岩体较为完整。
中坝址河道宽约60m，河底高程558.0m，正常蓄水位605m高程河谷宽130m。两岸岸坡陡峭，岩基裸露，岩体节理裂隙较发育，微风化。坝基基岩完整，仅有一些流蚀槽坑。
下坝址距中坝址约400m，河谷宽约180m，河底高程555.0m，河床右岸冲积物覆盖厚度2～5m。左岸岸坡陡峭，岩体裂隙较发育，右岸岸坡岩体较为破碎，且溶洞发育，一般在0.2～1m范围。
3.2建筑物布置
三处坝址的河谷地形都较狭窄，具备建坝条件，三处坝址均按重力坝设计。
上坝址最大坝高53.1m，坝顶长149.3m，溢流坝长52m，正常蓄水位605m，坝顶高程613.10m。进水塔布置在上游右岸岸坡，引水隧洞长435m，压力管道长88m。
中坝址最大坝高55.1m，坝顶长198.5m，溢流坝长66m，正常蓄水位605m，坝顶高程612.10m。引水系统同上坝址。
下坝址河谷最宽，正常蓄水位605m时河谷宽约180m，较上坝址和中坝址均较宽，右岸岸坡岩体破碎，溶洞发育，将造成岸坡开挖工程量增大，枢纽最大坝高61.1m，坝顶长261.3m，溢流坝长71m，正常蓄水位605m，坝顶高程612.10m，下坝址筑坝无须开凿隧洞，直接利用压力管道从水库取水，压力钢管长度30m。
3.3工程量及投资比较
上坝址与中坝址工程地质条件较好，下坝址工程地质条件较差，而且工程量较大，投资也最大，不宜选用。上、中坝线各有优缺点，上坝线工程量较小，总投资也较中坝线少226.08万元，但水库库容较中坝线少近300万m3，经调节计算年发电量较中坝线方案少200万度，而且上坝线上坝公路修筑受地形条件限制，难度较大，在水库运行管理上存在诸多不足之处，中坝线不仅距珏山风景区近，而且下游河道相对开阔，增加了水面对今后的旅游开发也将起到积极作用。经综合分析比较，选用中坝址方案。
4、坝型选择
枢纽工程由挡水坝、泄水建筑物等组成。可选用浆砌石重力坝、混凝土重力坝和浆砌石拱坝三种坝型进行比较。
根据坝址区地形、地质工作的进一步勘测发现，虽坝址处河谷宽高比约3.1，适宜修建重力式拱坝，但坝址右岸基岩埋深较大，拱端需修建重力墩和较长的挡水坝，拱作用不甚明显，坝轴线较长，坝体肥厚，因此本阶段不考虑拱坝坝型，就浆砌石重力坝和混凝土重力坝两种坝型进行分析比较。现将坝区的布置介绍如下：
4.1浆砌石重力坝及枢纽布置
根据坝址地形、地质条件，设计砌石重力坝坝顶宽8.0m，坝顶长198.5m。冲沙闸布置在大坝右岸，设两孔。泄洪采用坝顶溢流，堰面为“WES”实用堰，溢流坝段长66m，溢流坝段最大坝高48m，最大坝底宽45m，溢流堰顶高程605.00m。非溢流坝顶高程612.10m。消能形式采用挑流消能，挑流坎高程为567.00m，反弧圆心角53°，挑射角20°，反弧半径8.5m，最大挑距77.68m，最大冲坑深度9.74m。上游面坡度为1：0.15，下游坡为1：0.75。
4.2混凝土重力坝及枢纽布置
混凝土重力坝的布置型式与砌石重力坝布置形式基本相似，坝顶宽8m，坝顶长198.5m，溢流坝长66m，溢流坝最大坝高48m，最大坝底宽41.8m，溢流堰顶高程605m，堰面采用“WES”曲线。下游挑坎高程567.0m。非溢流坝最大坝高50.1m，最大坝底宽36.17m，下游坡为1：0.7。坝顶高程612.1m。冲沙闸布置型式与砌石坝相同。
4.3坝型比较
按照上述布置情况，从坝址地形、地质条件，筑坝材料和施工条件，工程量和总投资对三种坝型进行技术经济比较如下：
首先地形、地质条件，坝址区地形、地质条件较为优越，两岸及坝基岩体裸露，地基承载力高，比较适合修建砌石坝或混凝土坝。从施工条件来讲，本工程库区范围内石料及砂砾料分布广泛，但混凝土细骨料十分缺乏，细骨料只能通过人工制备或从外购买，同时混凝土坝需要的拌和设备和运输设备较多，使得工程临建费用增加和工期加长，浆砌石重力坝施工技术要求比较简单，施工设备也相对简单。施工用料当地材料能够满足要求。
从工程投资来说混凝土坝投资比砌石重力坝投资多59.12万元。综合分析比较该坝址修建浆砌石重力坝是经济可行的。
5、结语
本文对三处坝址三种坝型进行综合选择。确定了坝址及坝型。在实际工作中工程地质条件在选址中占有极其重要的地位，同时应根据河道的地质和自然条件，结合与坝型特点相关的影响因素，来选择合适的坝型。
作者简介
闫根根（1981—），男，山西晋城人，学历：专科，职称：助理工程师。主要研究方向：水利工程。