梯級水電站工程建設(shè)地質(zhì)條件研究

姜　波

(遼寧省湯河水庫管理局，遼寧 遼陽 111000)

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梯級水電站工程建設(shè)地質(zhì)條件研究

姜波

(遼寧省湯河水庫管理局，遼寧 遼陽 111000)

摘要：張家河梯級水電站處在河欄鎮(zhèn)張家村，座落于青鳳寺張家溝河上，位于引蘭入湯工程的出口下游，梯級開發(fā)，隧洞的出口正好在工程區(qū)內(nèi)，電站利用引蘭入湯工程的引水流量來發(fā)電，合理、又充分的利用了現(xiàn)有的水能資源。文章通過對張家河梯級水電站區(qū)域內(nèi)的工程地質(zhì)條件的分析，在該地域修建梯級水電站工程地質(zhì)條件較好，工程建設(shè)具有可行性。張家河梯級電站的建設(shè)，將提高蘭河流域水能資源的開發(fā)利用，緩解了地方電網(wǎng)的矛盾，提高了地方電網(wǎng)的運行質(zhì)量，促進地方經(jīng)濟發(fā)展。

關(guān)鍵詞：梯級水電站；工程地質(zhì)；水文地質(zhì)；條件分析；研究

1基本概況

遼陽縣隸屬遼寧省遼陽市，位于遼東半島中部，地處東北亞中心地帶。總面積2 853 km2，人口60萬人。轄15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，341個行政村，縣人民政府駐地首山鎮(zhèn)。遼陽縣地理位置優(yōu)越，南鄰鞍山，同中國鋼鐵集團毗鄰；北接遼陽，與省會沈陽相望；東靠本溪，西與沈陽市遼中縣搭界。遼陽縣交通便利，四通八達。長大鐵路、遼溪鐵路、沈大高速公路本遼高速公路穿越縣境，縣鄉(xiāng)村公路暢通無阻。境外臨近東北最大的蘇家屯鐵路樞紐站和沈陽桃仙機場，有鐵路、公路連接大連、營口港、鲅魚圈新港，交通運輸極為方便。縣域地勢東高西低，東部山區(qū)高山聳峙，峰岳晷障，西部平原地勢平坦，土質(zhì)肥沃，水量充足，屬溫帶大陸性季風氣候，春夏秋冬四季分明，年平均降雨572 mm，年平均溫度為8.4 ℃，年平均無霜期159 d，適應各種農(nóng)作物生長[1]。

2工程概況

張家河梯級水電站處在河欄鎮(zhèn)張家村，座落于青鳳寺張家溝河上，位于引蘭入湯工程的出口下游，梯級開發(fā)，隧洞的出口正好在工程區(qū)內(nèi)，電站利用引蘭入湯工程的引水流量來發(fā)電，合理、又充分的利用了現(xiàn)有的水能資源。張家河梯級電站因為水頭低，保證出力小，故不需要用電力電量平衡方法確定裝機容量。從電站前池的地形條件看，由于場地限制，機組臺數(shù)不宜過多。為避免過大的挖方工程，結(jié)合裝機容量及現(xiàn)有單機容量，機組臺數(shù)以3臺左右為宜，確定張家河梯級水電站裝機容量365～970 kW。根據(jù)裝機容量，選用軸伸貫流式水輪發(fā)電機組GD560-WZ-80/SFW320-8/850，單機容量為320 kW·h，3臺機組，設(shè)計裝機5 115 kW·h，年發(fā)電量1 443 萬 kW·h，利用小時2 821 h/a，是座裝機容量較小，年利用小時較高，經(jīng)濟效益比較好，效益又十分顯著梯級電站[2]。

3工程地質(zhì)條件分析

蘭河是太子河流域左岸的一條較大支流，上游分為左、右兩支，左支發(fā)源于遼陽縣水泉鄉(xiāng)的雞爪山，河源海拔高程為686．10m；右支流發(fā)源于遼陽縣水泉鄉(xiāng)的八盤嶺，河源海拔高程為62 730 m。蘭河流經(jīng)遼陽縣的甜水鄉(xiāng)、寒嶺鎮(zhèn)，在寒嶺鎮(zhèn)匯入?yún)⒏C水庫。全河長68.20 km，流域面積513.7 km2，多年平均徑流量1.61 億 m3。左邊與湯河一山之隔，右邊與細河相鄰，整個流域為山區(qū)，山多地少，植被較好。張家河梯級水電站本區(qū)所屬地貌單元為長自山山脈南端，太子河流域的低山丘陵間。本區(qū)地形成因以構(gòu)造剝蝕及侵蝕地形為主，山脈走向大部分為東西向及近東西向，地勢東高西低。本處蘭河河谷較寬闊，高漫灘與左岸山坡為陡坎或陡崖相接，高漫灘與右岸山坡為緩坡相連[3]。

3.1地層巖性

1)太古界鞍山群茨溝組(Arancg)。巖性為二云石英片巖，角閃變粒巖及磁鐵石英巖。分布在進口段及河床右岸。與遠古界遼河群地層為不整合接觸。

2)中、下元古界遼河群。浪子山組(Ptlhl)：巖性為二云片巖夾石英條帶及石榴二云片巖。里爾峪組(Ptlhlr)：巖性為變粒巖等巖石，與震旦系為不整合接觸[4]。

3)上元古界震旦系下統(tǒng)。釣魚臺組(Z1d)：巖性為白色厚層石英砂巖，夾海綠石石英砂巖及少許灰黑一灰綠色頁巖。南芬組(Z1n)：巖性下部為蛋青色泥灰?guī)r；中部為紫色泥灰?guī)r、頁巖夾蛋青色泥灰?guī)r；上部為黃綠色及灰綠色砂質(zhì)頁巖。

4)元右界震旦糸中統(tǒng)。橋頭組(Z2q)：巖性為石英砂巖夾頁巖。康家組(Z2q)：巖性為灰～深灰色泥灰?guī)r。以上兩組地層分布于隧洞出口西北張家河谷兩岸[5]。

5)新生界第四系。沖積(Q4a1)：堆積物為黃色亞砂土、砂礫石。分布于河床及河漫灘。沖洪積(Q4al～p1)：上部以礫卵石為主，下部以中細砂為主。分布于河床兩側(cè)高漫灘上。坡洪積(Q4d～p1)：為棕黃色亞黏土含碎石及礫石，個別地段黏土中含有石英砂巖大轉(zhuǎn)石。分布于兩岸岸坡及一、二級階地上。根據(jù)GBl8306—2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，本區(qū)地震動參數(shù)峰值加速度

3.2地質(zhì)構(gòu)造

1)斷層。測區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡以近東西向構(gòu)造和新華夏構(gòu)造體系為主。

2)褶皺。測區(qū)內(nèi)為單～斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀有兩組，從出口的走向NE50°～65°，傾向NW，傾角55°～20°；漸變到進口的走向NW340°～345°，傾向SW，傾角20°。

3.3閘址區(qū)工程地質(zhì)條件

3.3.1地形地貌

閘址區(qū)位于“U”型河谷處，過水面寬近20m，為中低山地形。現(xiàn)兩岸修建有堤壩，擬建壩在堤里修筑。

3.3.2地層巖性

擬建閘修筑在堤里河床上，上部巖層為第四系沖積層，下部為震系南芬組地層，各地層描述如下：

1)第四系(Q4)：砂卵礫石層，卵礫石成份多為花崗巖，粒徑一般為5～15cm，于河流凸岸多分布漂石，塊徑40～50cm，厚度2～5m。

2)南芬組三段(ZI柏)：巖性主要為黃綠色粉砂質(zhì)頁巖。

3.3.3地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本壩址區(qū)無較大斷層等構(gòu)造通過，對壩基穩(wěn)定有利。

3.3.4水文地質(zhì)條件

本區(qū)地下水水系主要受太子河流域控制，且本區(qū)無區(qū)域性斷層等構(gòu)造通過，故本區(qū)地下水類型主要為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水。

第四系孔隙潛水：主要分布于河床及漫灘砂卵礫石層中，受季節(jié)影響變化較大，主要接受大氣降水及兩岸山體基巖裂隙水補給，以補給太子河和水井抽水為主要排泄方式，同時蒸騰作用也是其一種排泄方式，豐水期時太子河補給地下水。

基巖裂隙水：廣泛分布于下伏基巖裂隙中，基巖中構(gòu)造節(jié)理裂隙的延伸性及貫穿性決定了其流動性，構(gòu)造節(jié)理裂隙的密集度決定了其富水性。主要接受上部第四系孔隙潛水及兩岸基巖裂隙水的補給，以補給太子河和水井抽水為主要排泄方式[8]。

3.4引水渠線與廠房工程地質(zhì)條件

3.4.1地形地貌

引水渠、廠房區(qū)位于一級階地上，地面高程206.5m左右，地形較平坦，現(xiàn)為荒濰。

3.4.2地層巖性

引水渠、廠房區(qū)地層巖性上部為第四系沉積地層，下部為震旦系南芬組一段蛋青色泥灰?guī)r，由于本階段未布置鉆孔，上覆第四系沉積地層組成成份及厚度不詳。

3.4.3地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料(1∶20萬)，引水渠、廠房區(qū)無較大斷層等構(gòu)造通過。

3.4.4水文地質(zhì)條件

引水渠、廠房區(qū)座落于一級階地上，地下水主要受太子河流域控制，且本廠房區(qū)無區(qū)域性斷層等溝造通過，故本區(qū)地下水類型主要為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水。

第四系孔隙潛水：主要分布于第四系沉積層中，受季節(jié)影響變化較大，主要接受大氣降水及左岸山體基巖裂隙水補給，以補給湯河為主要排泄方式，同時蒸騰作用也是其一種排泄方式，豐水期時湯河補給地下水。

基巖裂隙水：主要分布于下伏基巖裂隙中，主要接受上部第四系孔隙潛水及左岸基巖裂隙水的補給，以補給湯河為主要排泄方式[9]。

4結(jié)論與建議

張家河梯級水電站本區(qū)地震動參數(shù)峰值加速度<0.05g，屬構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)。擬建壩在堤里修筑，壩兩端跨在兩岸堤面上，適宜建壩，應考慮繞壩滲漏問題。相應抬高地下水位，對周邊地區(qū)產(chǎn)生浸沒影響；本區(qū)標準凍層深度為1.35m，注意防凍采取必要保護措施。通過對本區(qū)域工程地質(zhì)條件的分析，可以看出該地區(qū)修建梯級水電站工程地質(zhì)條件較好，工程建設(shè)在工程地質(zhì)方面可行。

參考文獻：

[1]姚旭初，張琦偉，王巍.三家店水庫水文地質(zhì)特征及其對工程施工的影響[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2013(03)：38-40.

[2]羅興建，呂鋒，陳海鵬.重慶市秀山縣隘口水庫工程壩基工程地質(zhì)條件研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2010(05)：94-96.

[3]任妍儒.節(jié)水增糧項目地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2014(10)：37-38+61.

[4]陳義軍，任金明.龍開口水電站施工總布置規(guī)劃及實施[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2015(02):67-70.

[5]金云杰.凌河流域人工濕地對水環(huán)境質(zhì)量影響分析評價[J].水土保持應用技術(shù)，2015(05)：27-28.

中圖分類號：TV221.2

文獻標識碼：B

[作者簡介]姜波(1975-)，男，遼寧遼陽人，工程師，研究方向為水生態(tài)環(huán)境、水土保持、小水電、水利信息化、工程建設(shè)與管理等。

[收稿日期]2016-01-20

文章編號：1007-7596(2016)03-0057-03