《金平南布河水电站监理规划书》.doc
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1、云南金平县南布河水电站工程监理规划金平南布河水电站监理规划书1. 工程概况11 工程概述云南金平南布河水电站装机规模5MW,为引水式水电站,南布河水电站位于茨通坝河右岸支流南布河上,行政区划属云南省金平县,距金平县城90km。茨通坝河为红河水系一级支流藤条江右岸支流,河流流向为西东向,南布河位于河流中段右岸。南布河水水电站为引水式开发,主要任务为发电,并兼顾下游减水河段环境生态用水等要求。水电站于南布河与茨通坝河汇口上游4km处建坝取水,经左岸1.40km长引水暗渠、0.14m长倒虹管和长0.7km的压力钢管引水至茨通坝村附近,在茨通坝河右岸阶地建地面厂房发电。水电站装设二台2.5MW机组,总
2、装机5MW。本工程引用流量3.07m3/s,设计水头196.13m,水电站年利用小时数4195h。南布河水电站处于茨通坝河下游地段,取水坝位于茨通坝河汇口上游4km处,地理位置座标为东经东经1024648、北纬223245之间;南布河水电站厂址建在南布河下游靠近河口处,海拔高程约482m处。目前已有简易公路通至南布河水电站取水坝和水电站厂址,对外交通较为方便。南布河水电站工程规模属等小(2)型工程,主要建筑物和次要建筑物均为5级。根据水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)和防洪标准(GB502011994)的规定,本工程等级为等小(2)型工程。枢纽建筑物中挡水建筑物、泄洪排沙建
3、筑物、水电站厂房等永久水工建筑物按5级建筑物设计,次要水工建筑物按5级建筑物设计,临时性水工建筑物按五级设计。水电站枢纽建筑物主要由取水枢纽、引水暗渠、压力前池、主副厂房框架土建工程及倒虹管、压力钢管引水式水电站厂房等建筑物组成。1.2 水文气象和工程地质1.2.1 水文、气象流域概况南布河发源于哀牢山余脉中越边境西隆山一带,河流流向大体为南北方向,流域地势陡峻,两岸山坡坡度一般在25以上,河谷深切,呈“V”型断面,是典型的山区性河流。南布河为茨通坝河下段右岸支流,茨通坝河为红河水系一级支流藤条江右岸支流,河流流向为西东向。在水系划分上,南布河为红河水系的三级支流。流域以南分水岭为中越边境,东
4、边与茨通坝河支流小翁邦河相邻,西边在流域下游与腊孟河、中上游与达洛河为邻。分水岭与流域南高北低的地形基本一致,中越边境一带的分水岭高程大多在3000m左右,东、西分水岭从高程3000m以上随河流走向而逐渐降低。流域最高点在中越边境的西隆山峰顶,海拔高程3074.3m,最低点在汇入茨通坝河处,海拔高程约440m,高差悬殊达2630.4m,流域平均高程为1762.3m。流域处于亚热带山岳丛林区,植被茂密,森林覆盖率在50%以上,河谷大多为热带雨林,有原始森林分布于山腰和分水岭脊线一带。良好的植被条件对涵养水源和洪水的坡面汇流起着重要的作用。电站坝址以上流域人烟稀少,主要分布在流域1000m高程以下
5、,下游靠近茨通坝河一带村寨相对多一些,但经济活动不发达,人类活动对河川径流基本无影响。本流域地处云贵高原向南倾斜迎风坡面上的哀牢山区,地形起伏高差大,立体气候显著。受季风活动影响,水汽充足,气候湿热,雨量丰沛,干湿季季节分明。114月,受青藏高原和印支半岛北部干暖的南支西风气流控制,形成晴天多,日照充足,气温高,空气干燥的旱季;510月,受西南季风和东南季风暖湿气流影响,水汽充足,形成雨季,雨季雨量约占年降雨量的80%。流域水汽来源主要为由东南进入的南海北部湾暖湿气流。由于红河河谷是水汽入流的良好通道,水汽入流受到云南南部山脉的阻挡后抬升而形成大量降水,形成云南南部极多雨区。径流南布河流域无水
6、文资料,本工程以邻近流域小河沟水文站为设计参证站。小河沟水文站径流系列缺少1970年1980年资料,利用临近流域水文站金水河、黄茅岭站同期径流资料,对小河沟水文站径流系列进行插补延长。选用小河沟站与黄茅岭金水河区间相关关系对小河沟站径流系列进行插补延长,经插补后小河沟月径流系列为1960.52008.4年,共48年。本流域径流主要为降水形成。降水的空间分布属云南南部极多雨区,近五十年内,即使降水最少的1980年,降水量也有1720.0mm。但受季风气候的影响,降水的年内分布不均匀,以金平县气象站为例,5月9月降水量占年降水量的75.9%,其中7月份降水量最大,可占年降水量的21.6%,12月3
7、月枯期降水量仅占年降水量的8.1%,其中最枯的12月份平均降水量只有33.7mm,占年降水量的1.4%。降水的年际变化不大,降水最多年份为1971年,年降水量2959.7mm,是降水最少年份的1.72倍。可见本站径流具有年际变化不大,年内分配不均的特点。本站径流计算,采用设计参证站与设计流域通过面积比,并计入雨量修正后得出,坝址的径流成果见表1.2-11.2-4。小河沟水文站、南布河坝址以上流域面雨量成果表表1.2-1位置集雨面积面雨量km2mm小河沟水文站1082697南布河坝址(引支流)25.13072南布河坝址(不引)20.243072南布河水电站坝址径流频率计算成果表表1.2-2项目位
8、置均值(m3/s)CvCs/Cv各频率径流量(m3/s)10%25%50%75%90%引支流全年1.850.1522.212.031.831.651.5枯水期(11月次年4月)0.770.2120.990.880.760.660.57不引全年1.490.1521.781.631.481.331.21枯水期(11月次年4月)0.620.2120.800.710.610.530.46南布河水电站坝址设计代表年逐月平均流量成果表(引支流方案)表1.2-3 单位:m3/s 保证率5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月年11月4月5月10月10%3.283.355.005.521.731
9、.551.061.111.360.700.920.742.210.993.4150%1.242.595.043.442.692.331.510.840.610.650.450.531.830.762.8990%1.182.164.432.051.872.801.110.680.590.440.260.361.500.572.42南布河水电站坝址设计代表年逐月平均流量成果表(不引支流方案)表1.2-4 单位:m3/s 保证率5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月年11月4月5月10月10%2.642.704.034.451.391.250.850.901.100.560.750.
10、601.780.802.7550%1.002.094.072.772.171.871.220.670.490.520.370.421.480.612.3390%0.951.743.571.651.512.260.890.550.480.350.210.291.210.461.95洪水流域洪水由暴雨形成。由于流域地处低纬度高原地区,河道穿行于山区峡谷,洪水陡涨陡落,流域受地形影响,降雨量时空分布不均匀,降雨量随海拔高程增高而增加,形成高海拔地区多于低海拔,迎风坡多于背风坡的特点。根据金平气象站资料统计,年最大一日暴雨多在5月8月,其中七月份出现次数最多,占47%,六月份次之,占19%。据金平河小
11、河沟站实测洪水、暴雨统计,最大洪水与大暴雨是相应的,一般发生在5月8月,而以7月最多,最早出现在5月中旬。由于暴雨量级大,加上流域坡度较大,常形成陡涨陡落的洪水过程,但同时流域内植被覆盖率较高,对洪水的汇流有一定的迟滞作用。最大洪水与最大点暴雨发生的时点不十分对应,如邻近相似流域金平河小河沟水文站,同步观测的20年最大日降水和年最大流量中,仅有5年在时点上是相应的。由于南布河流域缺乏实测洪水和暴雨资料,按照小型水力发电站水文计算规范,“主要应根据经审定的全国和各省暴雨和产流汇流区域综合研究成果及其配套查算图表(暴雨洪水查算图表),由设计暴雨间接推求设计洪水”。除此之外,也用云南省小流域洪水计算
12、中较多使用的水文比拟方法,即移用邻近流域的水文分析成果来相互比较,合理确定设计成果。因此南布河电站设计洪水计算采用二种方法,方法一是移用金平河小河沟站的频率洪水分析成果,即面积比法;方法二是暴雨径流查算法。南布河水电站的洪水分析计算成果见下表。南布河坝址洪峰流量成果表表1.2-5 单位:m3/s方案0.2%0.5%1%2%5%10%20%主坝址17415514112610689.172.9支沟坝址77.669.863.857.649.242.535.4南布河电站厂址设计洪水成果表表1.2-6 单位:m3/s位置设计频率(%)0.5123.33510厂址11911051950868255施工洪水
13、根据施工要求,需计算11月1日翌年4月30日时段内坝址最大流量的设计值。简化计算,故借用金平河小河沟水文站实测资料,统计11月1日4月30日时段最大流量系列,进行频率分析,然后按照南布河坝址与小河沟水文站集水面积的2/3次方移用小河沟水文站分析成果。施工洪水成果见表1.2-7。坝址施工洪水成果表表1.2-7 单位:m3/s51020主坝址(F20.24km2)30.6526.0921.28支沟坝址(F4.89km2)11.8910.128.25泥沙查云南省水文手册年输沙模数图知,南布河坝址以上流域输沙模数位于500t/km2a1000t/km2a之间,考虑到南布河河道坡降小于金平河、植被要优于
14、金平河、人类活动影响不及金平河等原因,综合考虑,按输沙模数1000t/km2a取值,估算出南布河左坝址悬移质沙量为2.02万t、右坝址0.50万t。由于没有推移质泥沙测验资料,根据现场查勘情况及工程经验,采用坝址悬移质沙量的20%进行推移质沙量计算,主坝址为0.40万t 、支沟坝址0.01万t。水位流量关系曲线及特征水位设计单位2010年11月对南布河水电站坝址及厂房河段的横断面、纵断面、同时水面线、深泓线、测时水面线进行实测,也对设计断面临近村庄进行了洪水调查。根据现场河道形状、河床组成、水流情况、边壁条件,坝址河段选定糙率为0.080,利用曼宁公式计算坝址断面及厂房断面水位流量关系曲线见附
15、图2-8、2-9、2-10。122工程地质概况区域地质及地震工程区地处云南高原的南缘,喜山运动在本区具强烈造山运动性质,它在燕山运动的基础上进一步发展,奠定了本区近代地貌的雏形。纵观全区地势是西北高、东南低,山脉、河流的走向与构造线方向基本一致,呈北西西向伸展。测区内侵蚀堆积地貌不太发育,主要为沿茨通坝河及其主要支流两侧发育的阶地和洪积扇测区地层发育不全,以古生界及中生界分布最广,新生界亦有少量出露,沉积岩分布面积占测区总面积的50%。地层层序如下:第四系(Q)、第三系中新统(N)、侏罗系中统(J2)、三迭系上统(T3)、志留系下统(S1)、岩浆岩。本区大地构造单元属康藏歹字型构造体系中部的东
16、边分支哀牢山脉。是一个巨型反“S”型构造发育成为的具褶皱变形的一个地槽区。按照传统大地构造学观点,本区属于藏滇地槽褶皱系的横断山地槽之东南部,是一个以印支运动为主旋回的地槽型褶皱带,属绿春复背斜带。本区构造的主要特点是:褶皱与断裂均具明显的线状,延长一般在数十公里甚至达数百公里。褶皱与断裂大致呈平行相间排列,主要走向(除东北角外)为北西西至北西,但整体看又有向北西变宽撒开,向东南变窄收敛的趋势。工程场地周围150km范围内分布的区域活动断裂有红河断裂、楚雄建水断裂曲江断裂及曲江断裂、无量山断裂;工程场地周围40km范围内分布近场断断裂主要有哀牢山逆深大断裂、牛孔黄草岭断层、牛巩大冲头断层等。本
17、区新构造运动十分强烈,主要变现为大幅度间歇性上升运动。区域地震活动频繁,工程区内无区域性断裂通过,距区域烈度活动性主干断裂大于55km,距该强地震带大于80km,属于外围地震的影响区。总体来说,工程区属构造较不稳定区。据1:400万中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001图A1)和中国地震动反应谱特征周期区划图(GB18306-2001图B1),工程场地50年超越概率水平的地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.45s,相应的地震基本烈度为度。本区不良物理地质作用主要表现为滑坡和崩塌,局部见有个别冲沟因两侧发生滑坡而形成泥石流。回水区工程地质条件本级电站初步拟定了2
18、个取水口,一个取水口位于南布河主河道上(取水口1),另一个取水口位于其支流上(取水口2),相距约150m。根据初拟设计方案,两取水口均属低坝引水,坝型为重力式闸坝。组成两坝址库盆的岩石均为燕山期酸性侵入岩体(52),岩性为新安寨灰色中粒黑云二长花岗岩。右岸山体雄厚,其库盆封闭条件较好,但取水口1左岸有厚度36m的崩坡积堆积体。因此,存在一定的库内渗漏问题,但不会很严重。两坝址水廻水区回水较短,岸坡均为林地,正常高水位附近无耕地、民宅,不存在水库淹没及浸没问题。坝址上游有规模不等的崩坡积、坡积、洪积等堆积体分布,是廻水区主要的固体径流物质来源。在地下水、地表水作用下,特别是暴雨洪水季节易被大量带
19、至廻水区。由于电站属低坝引水,河流坡降大,水库回水短,库容较小,大量的固体径流物质易造成电站取水困难,建议设计采取相应的工程措施。取水口2廻水区内两岸为基岩出露,取水口1廻水区的岸坡右岸以岩质边坡为主,左岸有部分覆盖层分布,基岩岩性为新安寨灰色中粒黑云二长花岗岩。覆盖层岸坡组成为第四系全新统崩坡积层,层厚约33m。但左岸自然坡度较缓,边坡相对较为稳定。而岩质边坡自然坡角较陡,由于受岩体风化卸荷影响,在水库蓄水后,在动水压力长期作用及雨水冲刷下,该类边坡将会形成小规模的库岸崩塌现象。坝址工程地质条件取水口1位于南布河主河道内,为低坝引水开发方案,主要水工建筑物有重力式闸坝和沉砂池。引水明渠沿右岸
20、布置,各水工建筑物均基本完成了主体修建工作。(1)闸坝已建闸坝坝高约5m左右,坝体为混凝土浇筑,现闸门未安装,还未进行拦河蓄水。经现场勘察,闸坝未出现变形、裂缝等不良地质现象。坝基岩体总体承载变形及抗滑稳定等各方面指标均较好。但裂隙发育段其渗透性较好,一般属中等透水层,由于库容较小,且河道内常年流水,建议设计依据工程情况确定其防渗处理措施。左坝肩坡度较缓,为崩坡积堆积体,厚36m,成分为块碎石夹粉土,结构疏松,架空现象明显属强透水土层,目前是稳定的,但长期在水流作用下,易受冲刷或淘蚀破坏,对闸坝稳定造成影响,建议对其进行护坡及防渗处理。右坝肩边坡更陡峭,基岩出露,为强风化花岗岩,风化裂隙及卸荷
21、裂隙均较为发育,现场勘察发现其有小型的崩塌现象,散落的岩块堆积在陡坎之下,建议对右坝肩进行护坡处理措施。(2)沉沙池沉沙池位于左坝肩,其进口端为闸坝取水口,出口端紧接引水明渠。沉沙池底板及左右边墙均为条石衬砌,条石为花岗岩条石,条石间采用水泥砂浆勾缝,目前未发现底板沉降、边墙变形及裂缝等不良地质现象。根据相关施工资料,其底板基础放置在强风化花岗岩岩体上,承载力较高,变形较小。但其左边墙为崩坡积堆积体,在长期土压力的作用下,易导致边墙出现变形。建议对左边墙加强观测,以便及时采取合理的处理措施。(3)取水口2工程地质条件取水口2位于南布河右岸一小支流上,距取水口1平面距离约150m,初拟坝型为重力
22、式低格栏栅坝,坝高约3m。河谷呈较为对称的“V型谷,谷底宽4m左右,河谷内表层为第四系冲洪积含漂卵砾石夹砂土,厚度小于1m,两岸基岩出露,为燕山期酸性花岗岩,强风化层厚25m。含漂卵砾石夹砂土结构松散,承载力较低,变形大,属于土层强透水,若将坝基置于该层之上,极易造成管涌破坏和沉降变形,且该层厚度不大(一般只有几十厘米),因此,建议以花岗岩作为该坝基础持力层,坝基嵌入该层不低于1m。其强风化岩体厚度25m,裂隙较为发育,渗透性强,多属中等透水层,建议依据工程实际情况采取防渗处理。该支流上游径流固体物质来源丰富,在洪水期间易形成小规模的泥石流,对坝体有一定冲击作用,建议设计采取合理的抗冲措施。两
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