乌拉哈达水库坝址选择分析

水科学与工程技术 2010 年第 2 期 本区抗震设防烈度为7°，分布粉、细砂、粉土及砂壤土等少粘 性土，根据GB50287—2006《水力发电工程地质勘察 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》，初判 具地震液化潜势。 复判根据 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 贯入击数法，即符合下列公式时 判定为液化土：N63.5＜Ncr。 结果表明，贯入击数（N63.5）大于临界 值（Ncr），判定该层不具液化潜势，不会造成地震液化危害。 3 施工导（截）流及排水 滏阳河有水流通过，施工期间应进行导（截）流或排水。工 程区地下水埋深一般为4～8m，建筑物基础深度范围内存在基 坑排水问题，应采取排水或截流措施。 工程区分布粉土及粉、 细砂层，富水性较好，排水时可能引起涌砂，影响坑壁稳定，建 议采取处理措施。 4 淤积层开挖及处理 河床存在淤积层，厚度较大，一般为3～5m，广泛分布在现 代河床，性状差，强度低，不能作为基础持力层及填筑料使用， 如果开挖，应予以清除。 淤积层富含有机质，河道蓄水后易造 成水质恶化，造成污染，影响观感，由于置换回填难度较大，建 议在其表层铺设隔离层。 5 边坡稳定 对于临时边坡开挖，特别是砂壤土、粉土、粉砂等少粘性 土分布地段，开挖时易引起坍塌、涌砂等稳定问题，必要时应 进行防护。建议开挖坡比：粘土为1∶1，壤土、砂壤土为1∶1～1∶1.25， 粉土为1∶1.25～1∶1.5，粉、细砂为1∶1.75～1∶2。 6 河道物理地质现象调查 本区段地势总体较为平坦，冲沟不发育，局部地段河岸外 围分布鱼塘。临近村庄地段及市区段，岸坡多分布建筑垃圾及 生活垃圾，影响岸坡稳定并造成环境污染，整治时应清除。 穿 村及穿市段部分建筑物侵占河岸，影响行洪，整治时应拆除。 7 结语 （1）工程区地质条件较好，地层分布稳定，性状较好，强度 普遍较高，但存在砂壤土、粉土及粉、细砂等少粘性土，工程区 存在河道岸坡稳定、渗透稳定、基坑涌砂、边坡稳定等工程地 质问题；工程区分布灰黑色湖沼积（l+hQ4）粘土、壤土、砂壤土 及粉土层，该层力学性质较差，强度较低，如果作为基础持力 层，建议进行处理。 （2）建议施工前补充适量的水文地质工作，查明本区水文 地质条件，为渗漏分析、基坑排水等提供依据。 参考文献: ［1］常士骠，张苏民.工程地质手册［K］.北京：中国建筑工业出版社，2007. ［2］GB50487—2008，水利水电工程地质勘察规范［S］. ［3］GB50011—2001，建筑抗震 设计规范 民用建筑抗震设计规范配电网设计规范10kv变电所设计规范220kv变电站通用竖流式沉淀池设计 ［S］. ［4］李广诚，司富安.堤防工程地质勘察与评价究［M］.北京：中国水利 水电出版社，2004. ［5］河北省水利水电勘测 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院.滏阳河综合整治衡水市区段可 行性研究报告［R］.2009. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 1 工程概况 乌拉哈达水库位于海河流域永定河水系上游洋河的支流 清水河上，距离张家口市6.5km，总库容1.33亿m3，电站总装机 容量1500kW，为大（Ⅱ）型水库，枢纽工程主要建筑物有拦河 坝、溢洪道、泄洪洞、排沙洞、发电输水洞、电站厂房等。 水库主要任务是解决张家口市防洪问题、兼顾城市供水、 灌溉、发电等综合利用。水库位于官厅水库上游，对拦蓄泥沙、 改善生态环境、保护官厅水库有重要作用。 清水河是一条多泥沙河流，由东沟、正沟和西沟3条较大 支流组成。现状清水河市区段的行洪能力为300m3/s，不足5a一 遇洪水标准，两岸为城市建成区，无法通过扩宽河道满足城市 防洪要求。设计采用堤库结合的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 即通过两岸河堤加高、加 固与上游修建水库相结合解决城市防洪问题。在东沟、西沟两 支流上分别建坝不能解决张家口市的防洪问题， 同时建坝投 资较高，故需在清水河干流上修建水库。 张家口市上游干流河段长10km，地形较适合建坝的位置 有两处，即孤石坝址和朝天洼坝址。坝址选择针对坝址区地形 地质条件、建筑物布置、施工条件、移民占地补偿、环境影响和 工程投资6个方面进行比较。 2 坝址区地形地质条件比选 2.1 孤石坝址 孤石坝址位于东沟、西沟两支流交汇的清水河干流上，在 孤石村北约300m处，距离张家口市约3.5km。 河床及漫滩宽约 600m，河底高程811～814m，覆盖层厚7.2～11.3m，岩性主要为 卵石层，表层覆盖0.5～1m砂壤土。 卵石层多呈密实状态，局部 中密，级配不良。 乌拉哈达水库坝址选择分析 张鹤云 （河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250） 摘 要：结合工程规划、地形地质条件、枢纽布置、移民占地补偿、环境影响等方面综合分析，乌拉哈达水库坝址地质、地形条件十分 复杂，坝址选择进行了多方面的分析和研究，做了详细的经济、技术比较，对同类工程设计具有一定的代表性。 关键词：坝址选择; 地质条件;建筑物布置 中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1672-9900（2010）02-0080-03 ［收稿日期］2010-03-15 ［作者简介］张鹤云（1971-），女（汉族），河北乐亭人，高级工程师，主要从事水利水电工程设计工作，（Tel）13602177802。 ·80· 水科学与工程技术2010 年第 2 期 坝基全风化岩仅揭露粗面岩，厚度为1.1～10.2m，下限埋 深9.8～18m，厚度不均。强风化粗面岩、流纹岩厚度1.7～7.1m,下 限埋深13.7～20.6m，岩体较破碎，完整性较差，节理普遍发育， 属Ⅳ类岩体。弱风化粗面岩、流纹岩厚度大于21.7m，岩体较完 整，节理裂隙不发育，岩体强度较高，属Ⅲ类岩体。 左坝肩岩体主要为粗面岩，夹少量流纹岩，岩体较破碎， 强度较低，节理较发育，岩体完整性及稳定性较差，属Ⅳ类。左 坝肩下游100m处出露FG1平移断层，走向NW325°，断层破碎 带宽1.5～2m，可见延伸长度40m，对坝肩稳定会有影响，应进 行处理。 左坝肩Ⅲ级阶地覆盖卵石层。 卵石层分布稳定，范围 遍及坝线上下游，厚度一般1～3m，底板高程839～876m，低于正 常蓄水位。 卵石层上覆黄土状壤土， 厚度2～28m， 底板高程 841～881m，广泛分布在左岸Ⅲ级阶地。 右坝肩岩性为粗面岩，岩体较完整，强度较高，结构分类 属次块状结构。 岩体高耸陡立，最大高程1082m。 右坝肩岩体 坡脚分布较大面积的山麓堆积体。岩性为含壤土碎石，分布高 程822～889m，其厚度10～20m，覆盖在粗面岩体之上，该层性质 不良，稳定性差。 考虑到坝基覆盖层较厚、弱风化岩埋深大，适宜修建当地 材料坝。 2.2 朝天洼坝址 朝天洼坝址在朝天洼村西300m处，距离张家口市6.5km。 河谷宽度870m，河底高程834～858m。 覆盖层厚度6.3～23.8m， 其中砂壤土厚度1～13m，宽度520m,卵石层厚度5～18m，分布宽 度约750m。 坝基全风化岩岩性为火山角砾岩及流纹岩 ， 厚度1.4～ 2.9m，已发生强蚀变，强度低，力学性质差。 强风化岩厚度0.5～ 31m，下限埋深13.3～52m，岩体较破碎，完整性较差，节理普遍 发育，属Ⅳ类，强风化岩体中存在不利于坝基及坝肩稳定的软 弱结构面，抗滑、抗变形性能较差，如果作为混凝土重力坝地 基，表层宜挖除，深层应进行加固补强处理。 河床弱风化岩厚 度大于63.7m，岩体多较完整，局部破碎，节理裂隙不甚发育， 属Ⅲ类岩体。 左坝肩岩体主要为粗面岩及火山角砾岩，岩体较破碎，强 度较低，节理较发育，完整性及稳定性较差。 火山角砾岩与粗 面岩呈不整合接触关系， 接触带岩体较为软弱， 力学性质较 差。 左坝肩Ⅲ级阶地上覆卵石层厚度一般1～3m， 分布高程 872～888m，低于正常蓄水位，具强透水性。 卵石层上覆黄土状 壤土，厚度2～28.3m，底板高程875～900m，主要分布在河道左 岸山体顶面，分布广泛。 右坝肩岩体为粗面岩、流纹岩，完整性较好，强度较高，结 构分类属次块状结构，力学性质较好；有两组节理较发育，多 呈闭合状态，贯通性较差；压水试验成果表明，岩体多具有弱 透水性，透水性较差。 考虑到坝基覆盖层厚度大，弱风化岩埋深大且局部破碎， 适宜修建当地材料坝。 3 建筑物布置比选 3.1 孤石坝址 根据坝型比较结果，孤石坝址粘土心墙坝坝型最优。枢纽 工程主要建筑物由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、发电输水洞及电 站厂房组成。 拦河坝坝型采用粘土心墙坝，坝顶高程872m，坝基最低 高程813m， 最大坝高59m， 防浪墙顶高程873.2m， 坝顶长度 810m，宽10m，上游坡比1∶2.25、1∶2.5、1∶2.75、1∶3，下游坝坡为1: 2、1∶2.25、1∶2.5、1∶2.75。 溢洪道布置在拦河坝左岸，为开敞式，净宽56m，分7孔， 每孔净宽8m，堰顶高程为861m，溢流堰体型为b型驼峰堰，堰 顶设弧形钢闸门挡水，下泄水流采用挑流消能。 泄洪洞位于拦河坝右岸，水平投影总长度为485m（至隧洞出 口），由进水口、引水隧洞和出口消力池组成。进水口距大坝右坝头 200m，为塔式进水口，进口底高程为840m，设有工作闸门1道及事 故检修钢闸门1道。进水口至龙抬头段末长82.2m，其后至隧洞出口 长为402.8m，为城门洞形无压隧洞，隧洞出口底高程为811m，纵坡 为0.015。 隧洞洞身断面为6m×8m，衬砌厚0.6m。 隧洞出口接消力 池，池长51m，宽16m，深9m。 排沙洞布置在拦河坝左岸，进口靠近输水洞布置，排沙洞进 口采用有压短管，后接无压洞身，洞身为圆拱直墙型式断面，进口 底高程820m，进水闸设一道弧形工作门和一道平板检修门。 出口 底高程810m，洞宽4.2m，高5.5m，总长496m，纵坡为0.02。 发电输水洞位于拦河坝左岸， 水平投影总长度为391m， 由进水口和引水隧洞组成。 进水口距大坝左坝头120m，为塔 式进水口，进口底高程为852m，设有拦污栅1道、取水闸门1道 及事故钢闸门1道。洞身为圆形有压隧洞，由上平洞、斜洞和下 平洞组成，隧洞出口底高程为811m。 隧洞开挖直径为2.8m，衬 后直径为2m（其中出口段钢板内衬段直径为1.5m）。 隧洞出口 接压力钢管，经岔管进入主厂房。 厂址位于清水河的左岸，为引水式地面厂房。 厂内布置3 台卧式水轮发电机组，每台装机500kw。 水库管理处布置在拦 河坝下游，河道右侧。 3.2 朝天洼坝址 根据坝型比较结果，朝天洼坝址粘土心墙坝坝型最优。枢 纽工程主要建筑物由拦河坝、溢洪道、泄洪洞、发电输水隧洞 及电站组成。 拦河坝坝型采用粘土心墙坝，坝顶高程894.8m，坝基最低 高程为835m，最大坝高为59.8m，防浪墙顶高程896m，坝顶长 度为1017m，宽10m，上游坡比1∶2.25、1∶2.5、1∶2.75、1∶3，下游坝 坡为1∶2、1∶2.25、1∶2.5、1∶2.75。 溢洪道布置在拦河坝左岸，为开敞式，净宽56m，分7孔， 每孔净宽8m，堰顶高程为886m，溢流堰体型为b型驼峰堰，堰 顶设弧形钢闸门挡水，下泄水流采用挑流消能。 泄洪洞位于拦河坝右岸，水平投影总长度为429.5m（至隧 洞出口），由进水口、引水隧洞和出口消力池组成。进水口距大 坝右坝头170m，为塔式进水口，进口底高程为864m，设有工作 闸门1道及事故检修钢闸门1道。 进水口（渐变段末）至隧洞出 口长为400m（水平投影长度），为城门洞形无压隧洞，隧洞出 口底高程为855m，纵坡为0.0225。 隧洞洞身断面为6m×8m，衬 砌厚0.6m。 隧洞出口接消力池，池长51m，宽16m，深9m。 消力 池后接尾水渠。 排沙洞位于拦河坝左岸，水平投影总长度为580m（至隧 洞出口）， 由进水口和引水隧洞组成。 进水口距大坝左坝头 230m，为塔式进水口，进口底高程为843m，设有工作闸门1道 及事故钢闸门1道。 进水口（渐变段末）至隧洞出口长为550m （水平投影长度）， 为城门洞形无压隧洞， 隧洞出口底高程为 835m。 隧洞洞身断面为4.2m×5.5m，衬砌厚0.6m，隧洞出口接 消力池，池长42m，深7.3m。 发电输水洞位于拦河坝左岸， 水平投影总长度为479m （至隧洞出口），由进水口和引水隧洞组成。进水口距大坝左坝 头210m，为塔式进水口，进口底高程为876m，设有拦污栅1道、 取水闸门1道及事故钢闸门1道。 进水口（渐变段末）至隧洞出 张鹤云：乌拉哈达水库坝址选择分析 ·81· 水科学与工程技术 2010 年第 2 期 口长为469m（水平投影长度），为圆形有压隧洞，由上平洞、斜 洞和下平洞组成，隧洞出口底高程为837.8m。隧洞开挖直径为 2.8m，衬后直径为2m（其中出口段钢板内衬段直径为1.5m）。 隧洞出口接压力钢管，经岔管进入主厂房。 厂址位于清水河的左岸，为引水式地面厂房。 厂内布置3 台卧式水轮发电机组，每台装机500kW。 水库管理处布置在拦 河坝下游，河道右侧。 4 施工条件比选 两坝址地形条件相近，河谷形状相似。 结合拦河坝、泄洪 洞、排沙洞的布置情况，均采用分期导流，即一期工程利用束 窄的河床导流，进行右岸坝段及隧洞施工；二期工程利用排沙 洞导流，进行左岸坝段施工。 两坝址处沿河右岸均有张家口市至崇礼的县级公路通 过，对外交通十分方便。 工程主要外购建筑材料从张家口市采购，砂石料、土料由 料场开采获得，工程用水在河滩打井取水，施工用电从高家营 镇通过35kV线路引至施工现场变电所，施工通讯与张家口市 电信网络联网。 两坝址施工条件相当。 5 专项设施移民占地补偿比选 根据水库淹没各专项工程现状， 专项恢复工程主要涉及 电力工程、通信工程、有线电视工程、乌拉哈达净水厂工程、公 路工程和军事工程。朝天洼坝址有利于移民安置，移民安置在 坝址下游至市区段，有利于群众生产生活。孤石坝址水库淹没 处理补偿总投资9.3亿元，朝天洼坝址为8.11亿元（按2009年第 1季度价格水平计算）。 6 环境影响比选 两坝址拟建水库工程不涉及生态敏感区， 没有珍稀动植 物等保护目标。 水库建成后，提高了地表水的利用率，相应减 少了地下水的开采量，有益于改善城区地下水环境。同时可通 过水库放水改善北水源的水资源条件。 两坝址对生态环境和水环境的影响是有利的。施工中，通 过对噪声、三废采取保护措施，减少对环境的不利影响。 两坝 址环境保护投资相同。 7 工程投资比选 根据上述方案的布置，进行工程量计算和投资估算。 两 个坝址粘土心墙坝坝型综合比较成果详见表1。 从表1中可以 看出：孤石坝址的可比性静态投资15.23亿元，朝天洼坝址的 可比性静态投资13.99亿元。 8 坝址确定 朝天洼坝址和孤石坝址的河床覆盖层厚度、 坝基岩性接 近，朝天洼坝址河床较宽，坝轴线较长，平均坝高较小，建筑工 程投资相近，施工、环境影响等两坝址接近。 但从移民方面考 虑，朝天洼坝址有利于移民安置，移民安置在坝址下游至市区 段，有利于群众生产生活。 孤石坝址右岸岩体高耸陡立，最大 高程1082m。右坝肩岩体坡脚分布较大面积的山麓堆积体。岩 性为含壤土碎石，分布高程822～889m，其厚度10～20m，覆盖在 粗面岩体之上，该层性质不良，稳定性差，水库蓄水后易塌滑， 占据水库库容。 结合工程规划、地形地质条件、枢纽布置、施工条件、对专 项设施的影响、移民占地补偿、环境影响、工程量和投资等方 面综合技术经济分析比较，推荐朝天洼坝址。 9 结语 （1）张家口市上游清水河上无控制性工程，清水河是张家 口市的重要水源地， 在水资源十分紧张的张家口修建乌拉哈 达水库是最好的选择。 （2）乌拉哈达水库建在清水河干流上，既可解决城市防洪 问题又能满足城市供水需要。 （3）乌拉哈达水库坝址选定朝天洼坝址，距离张家口市约 6.5km，地质条件较为复杂，在筑坝技术发达的今天，选择适宜 的坝型，是安全可行的。 参考文献: ［1］SL274—2001，碾压式土石坝设计规范［S］. ［2］GB50487—2008，水利水电工程地质勘察规范［S］. ［3］林昭.碾压式土石坝设计［M］. 郑州：黄河水利出版社， 2003. ［4］水利电力部第五工程局，水利电力部东北勘测设计院 .土坝设计 （上、下）［M］.北京：水利电力出版社，1978. ［5］顾慰慈.土石（堤）坝的设计与计算［M］.北京：中国建材工业出版 社， 2006. ［6］王柏乐.中国当代土石坝工程［M］.北京：中国水利水电出版社，2004. ［7］郭庆国，蔡长治.土石坝建设实用技术研究及应用［M］.郑州：黄河 水利出版社，2004. ［8］水利水电土石坝工程信息网，中国水电顾问集团华东勘测设计研 究院.土石坝技术（2005年论文集）［M］.北京：中国电力出版社，2006. ［9］河北省水利水电勘测设计研究院.乌拉哈达水库工程项目建议书 ［R］.2007. 张鹤云：乌拉哈达水库坝址选择分析 表1 朝天洼坝址、孤石坝址粘土心墙坝坝型综合比较表 项 目 孤石坝址上坝线 朝天洼坝址 正常蓄水位/m 865.00 890.00 设计洪水位（P=1%）/m 865.65 890.23 校核洪水位（P=0.1%）/m 869.39 893.67 总库容/亿m3 1.36 1.33 大 坝 河谷宽度/m 600 870 坝型 粘土心墙坝 粘土心墙坝 最大坝高/m 59.00 59.80 坝顶长度/m 818.00 1017.00 土石方开挖/万m3 93.00 112.00 砂石料填筑/万m3 606.00 691.00 心墙粘土填筑/万m3 102.50 137.00 反滤料填筑/万m3 37.80 33.60 干砌石填筑/万m3 12.50 14.90 灌浆/m3 41760.00 37538.00 钢筋混凝土/万m3 1.40 2.00 钢筋制安/t 500.00 700.00 土石方开挖/万m3 302.00 210.00 砂石料回填/万m3 4.00 4.30 灌浆/m3 6531.00 8195.00 钢筋混凝土/万m3 6.50 6.40 钢筋制安/t 3231 3111.00 土石方开挖/m3 307005.00 191856.00 钢筋混凝土/m3 24293.00 25840.00 钢筋制安/t 2164.00 2164.00 土石方开挖/m3 77668.00 92003.00 钢筋混凝土/m3 14460.00 19754.00 钢筋制安/t 1826.00 1826.00 土石方开挖/m3 15809.00 14696.00 钢筋混凝土/m3 8089.00 7544.00 钢筋制安/t 318.00 318.00 59281.00 58790.00 9.30 8.11 15.23 13.99 拦 河 坝 溢 洪 道 泄 洪 洞 排 沙 洞 发 电 洞 主 要 工 程 量 建筑工程投资/万元 移民投资/亿元 总投资（静态）/亿元 ·82·