抽水蓄能电站水利枢纽工程上水库库盆设计方案

抽水蓄能电站水利枢纽工程上水库库盆设计方案1．1上水库库盆自然条件1．1．1地形条件上水库由主坝、东副坝、北副坝及东北面和南面的山脊围成。主坝右岸为145.1m高地,向南横跨龙界沟支沟荒田冲，经高程为126.7m的水竹沟山，再折向东南方向越龙界沟主沟与龙界尖山北坡的140～152.2～176.2m山脊相连。东副坝建在库盆东部的粪桶岗上，地面最低高程为122m。该岗东北接166.3m高地，以略呈凸向水库的弧形向南延伸至龙界尖山北坡。北副坝建在库盆北部的垭口地段，最低高程为136.7m，此垭口西连147.1m高地，向东南与163.2～166.3m山脊连接。库盆内有一山梁为龙界沟主流与其支流的分水岭，该山梁由水竹沟山沿着东北方向延伸至166.3m高地，最低高程113.3m，使整个库盆构成“儿沟一梁”型谷地。库盆南岸地面坡降变化在1：2.5～1：7之间，北岸地面最大坡降1：3.5，最缓1：8。库盆内最低高程为94m（主坝趾板处）。主坝轴线最低高程为92m。库盆周长1554m，其中主坝段，东副坝，总集雨面积17.8万m2，正常蓄水位136m时的水库水面积为14.5万m2。1．1．2地质条件及水文地质条件根据地质资料，整个库盆主要由坚硬致密的熔结凝灰岩组成，残破积层及强风化层总厚一般为0.5～6.0m，以下为弱风化、微风化基岩。库盆内无大断裂贯通库内外，整个库盆底部不存在垂直渗漏问题。关于库岸的地质和水文地质条件简述如下。（1）库盆北岸库盆北岸由主坝北坝端起往北副坝向东延伸约100m至CK21孔附近，该段内库岸上层强分化层较厚，岩石透水性较强。沿线相对隔水层顶板大大低于上水库正常蓄水位136m，地下水位亦低于136m。库岸无崩塌滑坡分布，自然坡角位20～30m，库岸稳定。水库蓄水后，亦发生库水向外渗漏问题，加之开挖后的库岸边坡较陡，库水位变幅大，需考虑防渗防护问题。（2）库盆东北岸库盆东北岸由CK21钻孔紧接北库岸至东副坝北坝端。该段内山体宽厚，地下水位及相对隔水层顶板均高于水库正常蓄水位136m，无贯通库外的断裂带，不存在库水外渗问题。库岸无崩塌、滑坡，自然坡角约30度左右，属稳定性岸坡。但水库蓄水后，由于库岸较陡，在库水位日变幅大的影响下库岸要考虑防护问题。（3）库盆南岸库盆南岸由主坝左端起至东副坝南端，岸坡35-40m，属稳定性岸坡。该段内，熔结凝灰岩岩性坚硬、致密，岸坡山脊宽厚，相对隔水层顶板远高于水库正常蓄水位136m，地下水位亦在136m高程以上，无库水外渗之虑。总之，整个库盆和库岸，地质条件和水文地质条件均较好，具有建造水库的自然条件。1．2上水库开挖设计1．2．1上水库开挖工程特性1．2．1．1上水库特性分析上水库位于龙界沟源头，蓄能库容采用半填半挖方式获得，并尽可能按照挖填平衡原则，进行开挖方案比较。水库特性与坝轴线位置、库区尽可能扩大开挖范围以及坝型基本断面等因素有关。根据地形地质条件，库区最大开挖范围为：西南及西南面为主坝，东面为东副坝，北岸不超过136.7m高程垭口，东北岸不越过高程为163.2m及166.3m高地构成的山脊，南岸以140m～176.2m的山脊以北为界。1．2．1．2上水库开挖工程特性根据选定的Ⅱ坝轴线,由上水库水位容积特性,按照电站运行要求确定的特征水位─正常蓄水位136m，正常消落水位120m，上水库开挖方案考虑以水库北岸及东北岸开挖为主的方案，开挖范围：从北库岸垭口东端起，沿163.2m及166.3m高地组成的山脊为界,向东南方向延伸至东副坝北端;水库南岸开挖基本上以主坝左端与南端连成的直线为界。上水库开挖布置方案如图6-1，开挖工程特性如下（考虑坝体开挖后回填，计算不包括坝体以下地基开挖，计算方法是将库盆周围分别切成若干块，计算出其面积再乘以相应的长度即可。具体挖填平衡计算见计算书）：总开挖量：88.36m3图6-1上水库开挖布置方案1．2．2坝工填筑及库盆开挖平衡分析表6-1挖填平衡分析列表单位：104m3开挖量（万m3）填筑量(折合成自然方)（万m3）弃方量（万m3）91.4978.3113.18由以上结果可知，开挖量略大于填筑量，开挖布置方案合理。多余的石渣可用于库底整理，使库底平整。1．3上水库防渗防护设计抽水蓄能电站水量十分宝贵，渗漏水量就意味着损失电能。由于上水库建在高处，其渗漏还将严重影响周围环境。因此上水库的挡水设计除应注意挡水坝的坝身、坝基及坝肩渗漏布置外，还应十分注意库区、库岸的防渗防护问题。1．3．1防渗防护布置范围根据库盆地质和水文地质条件，对上水库进行防渗防护分析，库盆北岸即从主坝南端起沿库岸经北岸垭口至库盆东北岸，该段内地下水位及岩石相对隔水层均低于正常蓄水位136m,因此确定对北库岸采取防渗防护措施。库盆东北岸至东副坝北端以及库盆南岸对开挖后的岸坡，仅需采取喷混凝土防护措施。由于主坝和东副坝南坝头，地下水位及岩石相对隔水层均低于正常蓄水位136m,故主坝及东副坝帷幕灌浆线分别沿山脊向外延伸一定距离。1．3．2防渗防护措施选择结合本工程特点和地形地质条件，防渗防护措施采用帷幕灌浆防渗岸坡喷混凝土防护方案。该方案具体措施是沿环库公路按防渗高程要求进行帷幕灌浆。布置单排孔，孔距2m，对帷幕灌浆范围内的水库岸坡，用喷混凝土措施进行防护，喷混凝土厚5～10cm.采用该方案，工程布置简便，施工方法简便，技术可靠性高，运行管理期间仍可进行灌浆处理，还有利于主坝右坝段与库岸以及北副坝垭口及两端库岸防渗防护连接。1．3．3库底整理根据上水库挖填平衡分析，有弃土方，若利用死水位以下库容作为弃碴场回填石碴，这样不仅可以解决部分弃碴，而且有利于库底平整。上水库库底岩石虽节理裂隙发育，但呈闭合状，不存在垂直渗漏问题，整个库底无需采取防渗措施。为使开挖后的水库库盆保持基本规整，在高程120～137.４m，按边坡1：0.75开挖；120m至115.0m高程按地面坡度顺势进行修整，平缓连接，进水口前池外115.0m以下用弃碴回填并清除库盆底部的草根，树根等杂物。1．3．4北副坝与库岸连接布置根据地质地形条件，北副坝最大断面的高度为2m，坝面防护及防浪墙的设计与该处库岸处理一致，防渗措施为从坝顶向下进行帷幕灌浆，帷幕灌浆与库岸防渗帷幕一并实施，连接形成一个完整的防