齐家坪水电站位于定西市临洮县与临夏市广河县以洮河干流为界的广河县一侧境内,为低坝引水式电站。工程由枢纽、动力渠道、发电厂房及厂区等组成。工程区北距兰州市约70km,距广河县城约40km。在洮河右岸有国道212线经过,工程区至国道路有县乡级公路相接,对外交通便利。
1.1.2拟开发河段水能规划情况
齐家坪水电站位于洮河干流临夏回族自治州广河县境内,是上述梯级规划报告中的第2座梯级电站,规划采用引水式开发方案,引水枢纽正常蓄水位1837m,发电引用流量204m3/s。
1.1.3勘测设计过程及设计成果概述
齐家坪水电站枢纽位于广河县与临洮县交界处的洮河干流边家湾~黄家湾河段上。工程区地理座标东径103°45′~103°49′,北纬35°25′~35°35′。工程坝址区及上段460m引水渠线位于临洮县边家湾北东侧洮河干流及Ⅰ级阶地,从马家湾向下游以洮河为界,左岸行政隶属广河县排子坪乡管辖,右岸隶属临洮县新添堡镇管辖。
齐家坪水电站为低坝(无调节)电站,工程由枢纽、动力引水渠及厂区三大部分组成。枢纽正常蓄水位为1837.00m,设计洪水流量为1580m3/s(p=10%),校核洪水流量为2560m3/s(p=2%)。枢纽正常挡水位初拟为1837.0m。
电站引水系统为明渠及无压隧洞引水,渠首为布置在枢纽左岸的进水闸,之后接前池和电站厂房,该厂房位于黄家湾上游冲沟口的洪积扇上,厂区主体建筑物主要由开关站、前池、厂房和尾水渠组成。
洮河是黄河上游较大的一级支流,发源于甘肃、青海两省交界处的西倾山东麓,由西向东流经碌曲、临潭、卓尼、由岷县折向北流、经临洮在永靖县境内汇入黄河刘家峡水库。
齐家坪电站位于洮河下游的广河县境内,流域面积为21541km2,由于本河段属洮河下游,处于陇西黄土高原的西部,为黄土丘陵区,大部分地区海拔在1900~2400m,山势低,谷宽滩多,植被差水土流失严重,干旱少雨,水量增加不多,而来沙量猛增,是洮河泥沙的主要来源区。
洮河流域地处中纬度的内陆高原,属典型的大陆性气候,具有冬春长而夏秋短,气温日差较大和无霜期短的特点。气温的地理分布随纬度的增加和海拔高程的升高而递减。上游地区高寒阴湿,基本没有夏天,冬季漫长;中游地区高寒阴润向温带半湿润过渡,四季不分明;下游地区由温带半湿润向温带半干旱过渡。从上游至下游气候由寒冷、阴湿向温和和半干旱逐渐变化。
由于本水电站距临洮县较近,因此以临洮气象站为设计代表站。
临洮站平均气温7.0℃,平均最高气温14.3℃,平均最低气温1.3℃,极端最高气温34.6℃,极端最低气温-29.6℃,年降水量565.2mm,年蒸发量1259.3mm,年日照时数2437.9h,平均相对湿度67%,最大风速15m/s,平均最大风速12m/s。
1.2.3 水文测站及基本资料情况
洮河干流自上而下设有碌曲、下巴沟、岷县、李家村、红旗等水文站。各水文站水位资料观测基本连续完整,各项目观测符合行业规范要求。整编刊印成果质量较高,刊印成果均直接采用。
洮河齐家坪水电站在李家村和红旗水文站区间,因此李家村和红旗水文站是齐家坪水电站水文分析计算的主要依据站。
洮河流域径流主要来源于大气降水,其中以雨水补给为主,雪水补给为辅。全年可分为3月中、下旬至5月为春汛期,由上游冰雪融水和降雨补给;6~9月为夏秋洪水期,以大面积降水补给为主,有的年份可延长至10月上旬;10~11月为秋季平水期,以地下水补给及河槽储蓄量为主;12月至次年3月初为冬季枯水期,以地下水补给为主,水量小而稳定。径流年内分配7~9月占全年径流量的比例最大约为43.5%,2月份最小。最小流量出现在12月下旬~2月下旬。
利用李家村、红旗水文站1947~2001年(调节年度5~4月)共54年径流系列,用矩法初估参数,采用P—Ⅲ型曲线适线,求得李家村站多年平均流量为Qo=135m3/s,Cv=0.32,Cs=2.5 Cv。红旗站多年平均流量为Qo=155m3/s,Cv=0.34,Cs=2.5 Cv。李家村和红旗水文站年径流频率曲线见图2-4-3、2-4-4。
由李家村站和红旗站年平均流量统计参数按面积直线内插得齐家坪水电站设计年径流成果见表1-2-1。
洮河齐家坪水电站设计年径流成果表
表1-2-1
工 程
名 称 |
均值
(m3/s) |
Cv |
Cs/Cv |
不同保证率的设计值(m3/s) |
10% |
25% |
50% |
75% |
90% |
齐家坪 |
142 |
0.33 |
2.5 |
205 |
169 |
136 |
108 |
87.6 |
1.2.4.5径流年内分配
径流年内分配采用5~4月调节年度,按典型年的年径流量和枯水期的径流量分别接近设计频率的径流量为原则,分别选取李家村站1949~1950、1970~1971、1995~1996年、红旗站1978~1979、1970~1971、1995~1996年为P=10%、50%、90%各代表年的典型年,按设计频率的年平均流量与典型年年平均流量之比值修正典型的月平均流量得齐家坪水电站各代表年的逐月平均流量。齐家坪水电站径流年内分配成果见表1-2-2。
齐家坪水电站径流年内分配成果表
表1-2-2 |
项 目 |
月 份 |
年 |
五 |
六 |
七 |
八 |
九 |
十 |
十一 |
十二 |
一 |
二 |
三 |
四 |
(1949~1950年) 典型 |
103 |
201 |
367 |
262 |
384 |
302 |
167 |
89.1 |
67.8 |
59.3 |
62.5 |
82.9 |
180 |
P=10% 丰水年 |
117 |
229 |
418 |
298 |
437 |
344 |
190 |
101 |
77.2 |
67.5 |
71.2 |
94.4 |
205 |
(1970~1971年) 典型 |
187 |
190 |
138 |
264 |
297 |
202 |
105 |
61.0 |
45.5 |
46.0 |
50.7 |
72.1 |
139 |
P=50% 平水年 |
183 |
186 |
135 |
258 |
291 |
198 |
103 |
59.7 |
44.5 |
45.0 |
49.6 |
70.5 |
136 |
(1995~1996年) 典型 |
92.8 |
82.0 |
84.4 |
258 |
199 |
111 |
68.1 |
44.5 |
33.3 |
35.4 |
41.9 |
51.4 |
92.0 |
P=90% 枯水年 |
88.4 |
78.1 |
80.4 |
246 |
189 |
106 |
64.8 |
42.4 |
31.7 |
33.7 |
39.9 |
48.9 |
87.6 |
1.2.5.1 洪水特性
洮河流域地处中纬度的内陆高原,属典型的大陆性气候,河流的洪水特性与暴雨特性和流域的自然地理条件密切相关。大洪水均由长历时大面积暴雨形成,干流汛期一般都集中在5~10月,主汛期7~9月,一次洪水过程平均为7~15天,峰型以单峰为多,洪水具有峰高量大的特点。根据洮河干流岷县、李家村、红旗三站同步实测对应洪水资料分析,上下游对应性较好,分析计算时加以考虑。
1.2.5.2设计洪水计算
洮河李家村站实测年最大洪峰流量系列为1947年至今,是洮河流域实测系列最长的站,本次收集到1947~2006年共60年资料。洮河红旗站实测系列为1954~2006年,采用红旗站~李家村站同步洪峰流量相关,将红旗站洪峰流量系列延长为1947~2006年,共60年系列。
依据对洮河干流李家村、红旗水文站的设计洪水分析成果,洮河齐家坪水电站设计洪峰流量均值按流域面积由红旗站和李家村站双对数内插得到。
齐家坪水电站工程设计洪水洪峰流量成果见下表1-2-3。
齐家坪水电站工程设计洪水洪峰流量成果表
表1-2-3
均 值
(m3/s) |
各种频率设计值(m3/s) |
1% |
2% |
5% |
10% |
20% |
860 |
2990 |
2560 |
2000 |
1580 |
1170 |
备 注 |
1947~1984年,n=38 本阶段采用。 |
1.2.5.3分期洪水
洮河流域5~6月份由于气温升高,冰雪融水增多,偶有春汛发生;7~9月,降雨集中,多发洪水,为主汛期;10月为过渡期;12~翌年4月降雨稀少,基本为地下潜水补给,为枯水期。齐家坪水电站分期洪水分析计算依据站为洮河李家村站和红旗站。水电站施工洪水按分期划分,主汛期7~9月,直接采用电站设计洪水成果。其它分期根据洮河李家村站和红旗站分期洪水最大流量均值按流域面积双对数内插确定。
齐家坪水电站施工洪水成果见表2-5-3。
洮河流域上、中游下垫面条件较好,水土流失轻微,李家村以下为下游地区,属黄土丘陵区,植被较差,水土流失严重。洮河齐家坪水电站处于下游地带,水土流失分严重,河流含沙量也较大。
洮河李家村站和红旗水文站悬移质泥沙实测资料统一采用1959~2001年资料系列(n=43年)。
李家村站多年平均悬移质输沙量为563万t,红旗站多年平均悬移质输沙量为2577万t,以面积比直线内插得齐家坪水电站多年平均悬移质输沙量。推移质根据洮河九甸峡分析计算成果,推移质泥沙占悬移质泥沙比例系数β采用0.091。
根据李家村站1955~1967、1975~1980年,水温资料统计分析,多年平均水温8.3℃,年最高水温26.7℃(1987年8月27日),年最低水温0℃(1月1日)。
根据李家村站冰情资料分析,一般年份从11月下旬~12月上旬开始结冰,次年2月下旬~3月上旬全部融冰。
1.3.1.1地形地貌
工程区位于临洮盆地洮河河谷川台地区,河谷川地在区内宽2~3.5km,由河床、河漫滩、Ⅰ~Ⅴ级阶地组成。洮河近南北向流经工程区,河床、河漫滩宽150~300m,河床宽阔,属游荡型河流,河道变迁频繁,两岸侧向冲刷严重。为保护农田、治理洮河,地方水利部门在洮河左、右岸断续修建了防洪堤坝,对河道进行了束窄,形成了目前的河槽形态。现代河床宽60~200m,水深1~3.5m。
区内洮河两岸发育有五级阶地,Ⅰ、Ⅱ级阶地为堆积阶地,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级阶地为基座阶地。洮河两岸Ⅰ、Ⅱ级阶地较发育,其阶面宽0.2~1.5km、平坦完整,为两县主要村镇分布区和农业耕作区;Ⅲ、Ⅳ级基座阶地在左岸保留相对完整,右岸则沿谷坡呈零星分布。
1.3.1.2 地层岩性
区内出露地层有第三系上新统临夏组(N2l)红色碎屑岩和第四系各种成因的松散堆积物,第三系上新统临夏组是区内分布广泛的一套内陆河湖相红色碎屑岩建造。根据岩性及岩相变化特征,可分为四个岩性段,工程区内广泛出露的为其第四段(N2l4)浅褐红色含钙质团块的泥岩、砂质泥岩夹薄层砾岩,底部为一层大于50m的含砂砾的钙质团块层,全区分布稳定,为比较典型的分层标志。
第四系在工程区内广泛分布,按其成因类型可分为冲洪积、洪积、坡积、滑坡堆积、人工堆积物等。包括:
(1)上更新统(al-plQ3):分布在洮河河谷两岸Ⅲ和Ⅳ级阶地上。
(2)全新统(Q4):分布于河床、漫滩及两岸阶地上,按其成因类型可分为洮河I、Ⅱ级阶地和河床、漫滩冲洪积堆积物,路、堤人工堆积物。
1.3.1.3 地质构造与地震
工程区位于西秦岭北缘褶皱系与齐连褶皱系之间临夏~临洮槽地内,区域构造线以北西向为主。新构造运动在本区以垂直升降运动为主,形成了测区内广泛分布的各级阶地。
工程区内第四系地层广泛覆盖,出露的岩层为第三系上新统临夏组第四段(N2l4)的淡褐红色含钙质团块的泥岩、砂质泥岩夹薄层砾岩,成岩程度低,岩性软弱,岩层产状倾角一般在10°左右,在排子坪小褶曲近核部附近见有正断层发育,断层延伸长度200~300m,破碎带宽度小于0.5m,未断错上覆第四系上更新统阶地松散堆积层。
据1:400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),工程区地震动峰值加速度为0.15g、相应的地震基本烈度为7度,地震动反应谱特征周期为0.45s。因此,本工程按7度设防。
1.3.1.4 水文地质条件
工程区为内陆干旱性气候,多年平均气温7℃,多年平均降水量537mm,最大冻土深度0.82m。
工程区位于临洮盆地洮河河谷川台地区,洮河流向近南北向。盆地中的地下水以孔隙潜水为主体,主要分布并赋存于洮河河床、河漫滩及Ⅰ、Ⅱ级阶地的砂卵砾石层中,地下水受大气降水、地表水、灌溉回归水、渠系渗漏水等的补给,由两岸向洮河迳流排泄。河谷两侧的高阶地地区也有少量孔隙潜水分布,它们主要受大气降水、灌溉回归水及基岩裂隙水的补给,排泄于低阶地或邻近的大型冲沟中,水量不大,水质较差。
盆地基底为上第三系上新统临夏组第四段(N2l4)的浅褐红色含钙质团块的泥岩、砂质泥岩夹薄层砾岩,断裂不发育,岩体较为完整,据钻孔压水试验资料,岩体透水率0.65~1.41Lu,平均值0.86Lu,属微透水岩体,是良好的相对隔水层。
工程区地表水、河床、漫滩地下水的水质良好,属淡水,无任何侵蚀性,是施工和生活的良好水源,沟谷地下水,水量不大,水质较差。
1.3.1.5 物理地质现象
区内的物理地质现象以滑坡、崩塌和泥石流为主,滑坡主要沿洮河两岸高阶地前缘发育,多为浅层小滑坡,多沿Ⅲ、Ⅳ级阶地前缘分布,有的相互连接形成滑坡裙(带),滑坡发育高度一般为20~50m,堆积于高阶地前缘斜坡及Ⅰ、Ⅱ级阶地后缘地带。本工程只涉及三处滑坡,分别位于2#隧洞出口至厂房引水线路之间,1#、3#滑坡规模较小,方量数十~百十方,对工程影响不大,2#滑坡略具规模,方量约23万方,引水渠线从滑坡前缘通过,滑坡表面坡度25°现状处于稳定状态。
区内两岸冲沟内泥石流较发育,多为稀性泥流,规模不大,其流通、堆积区距入河口0.5~2km,远离工程建筑物区,对工程基本无影响。
1.3.2 库区工程地质条件与评价
1.3.2.1库区基本地质条件
工程区处于洮河河谷盆地川台地区,库区河床宽90~130m,河床覆盖层(砂卵砾石层)厚2~6.2m,下伏N2l4浅褐红色含钙质团块的泥岩、砂质泥岩夹薄层砾岩。按水库正常蓄水位1837.0m计,回水范围仍被限定在现代河槽中,回水长度仅0.57km,属比较典型的河槽型水库。
库区左岸漫滩发育,呈半月形向上游延伸,最宽处约300m,滩面平坦开阔,地面高程1837.6~1837.9m,高于现河水面1.4~1.6m;Ⅰ级阶地宽30~110m,阶面地面高程1838.8~1839.0m,高出现河水面3~3.2m,具二元结构;Ⅱ级阶地主要分布于广河县新民滩引水渠以南,阶面高于河水面6~7m,亦具二元结构。漫滩及Ⅰ、Ⅱ级阶地现为耕地,其中紧临河道的部分漫滩为水库的淹浸没区。
库区右岸近坝200m长的地段为宽50~150m的河心滩,地面高程1836.5~1837.5m,心滩东侧为宽17~28m的汊河,汊河右侧为宽200~350m的Ⅰ级阶地,现为耕地,阶面高程1837.1~1838.6m,高出河水面1.4~2.9m,地层具二元结构:上部为砂壤土,厚1m,下部砂卵砾石层,厚约6m。右岸田家咀~库尾段为Ⅱ级阶地前缘陡坎,坎下有4~8m浆砌块石防洪护堤,坎上阶面高程1848~1850m,高出河床10~15m,兰临高速公路从Ⅱ级阶地近前缘部分通过,距库水边线约80~130m。
1.3.2.2水库主要工程地质问题与评价
(1)水库渗漏
库区右岸为宽阔的河漫滩及Ⅰ级阶地,阶地下部砂卵砾石为强透水层,据钻孔揭露和民井调查,阶地地下水位高于河水,地下水补给河水;左岸为Ⅰ级阶地及坝前部分有人工河堤,迎水面堤坡部分为现浇混凝土护坡,基本已损坏,堤身为砾质土。堤基为漫滩砂卵砾石与堤身砾质土均为强透水层。据钻孔揭露和民井调查,地下水位与河水位持平,并随河水的涨落而起伏,二者呈互补关系。
洮河是本地区最低侵蚀基准面,库区基底为上第三系上新统临夏组第四段(N2l4)的浅褐红色含钙质团块的泥岩、砂质泥岩夹薄层砾岩,属相对隔水层;区内未发现大的断裂构造;未发现沟通库外的导水构造;不存在邻谷渗漏问题;库区河床基底面基本平缓,起伏不大,未发现古河槽。当坝前水头抬高1.2m时,存在库水由左右岸砂卵砾石层向下游侧的绕坝渗漏问题,需做必要的防渗措施。
(2)库岸稳定
库区左岸坡为河漫滩及Ⅰ级阶地,阶面高出水面1.3m左右,上部为粉质壤土,粉细砂,松散,厚0.5~1m,下部砂卵砾石,中密。为土质岸坡,长约550m,约占库岸总长的50%,因库尾水位抬升不大,地形平缓,一般不产生塌岸问题,但近坝库180m有产生少量塌岸的可能,需做一定的防护处理。
(3)水库淹没、浸没
据室内试验测定,Ⅰ级阶地粉质壤土毛细上升高度1.35~1.56m,平均毛细上升高度1.46m。据野外试验及观察,高漫滩砂土、砂壤土毛细上升高度0.35~0.65m,平均毛细上升高度0.5m。对照上下游其它水利工程相关数据及有关工程经验,取I级阶地粉质壤土毛细上升高度为1.2m,高漫滩砂土、砂壤土毛细上升高度为0.5m,以上部0.4m作为植物生长层,则粉质壤土临界浸没深度1.6m,砂土、砂壤土浸没的临界地下水埋深为0.9m。
根据野外测绘及估算:浸没区主要为左岸近坝阶地前缘及漫滩部分耕地,浸没耕地面积约8亩。
1.3.3枢纽区工程地质条件与评价
(1)地形地貌条件
坝址初步选定在边家湾东侧的河段上,左岸为边家湾,右岸为田家咀。洮河以NW330°方向流经坝区,左岸为Ⅰ级阶地,阶面宽70~110m,阶面高程1837.8~1839.2m,广河县河湾渠从Ⅰ阶地前缘通过。坝址区河道断面形态呈宽浅的“U”字形,河床中间有河心滩发育,主河槽位于河床左侧,河床右岸为Ⅰ级阶地,阶面宽200~330m,高程1837.1~1838.7m,高出河水面1.4~2.9m,现为耕地。
(2)地层岩性条件
坝址区河床覆盖层厚2~4m,岩性为冲洪积砂卵砾石,结构中密,在河心滩一带,表面局部有0.3~0.5m的砂土、砂壤土覆盖。河床砂卵砾石天然密度2.16~2.19g/cm3,天然孔隙率18~19.9%,相对密度0.41~0.75,其中卵(漂)石含量7.0~26.4%,砾石含量57.2~75.5%,砂含量14.7~16.2%,不均匀系数32.4~43.3,曲率系数1.2~2.2,颗粒级配良好。据钻孔抽水试验成果:河床砂卵砾石的渗透系数为62~131m/d,属强透水层。
据勘探结果,坝址区河床基岩面比较平缓,无明显深槽分布,河床及两岸基底及阶地基座岩性为第三系上新统临夏组(N2l4)浅褐红色含钙质团块的泥岩夹薄层砾岩,泥钙质胶结,成岩程度较低,岩性较软。据试验饱和单轴抗压强度6.4~26.1Mpa,属软质CⅣ类岩体。
(3)地质构造条件
坝址区位于临洮盆地内,岩层走向NE20°,倾向SE,倾角13°左右,呈单斜产出,缓倾向上游及左岸,其单层厚度30~80cm,岩体完整性较好,断裂构造不发育。
(4)水文地质条件
坝区地下水类型主要为第四系松散堆积层孔隙性潜水,在第三系上统临夏组砾岩地层中,除局部强风化层中含有极少量的基岩裂隙水外,其新鲜岩层基本不含水。据坝址钻孔压水试验成果,坝基岩体的透水率一般在1.0~1.40Lu之间,平均值1.3Lu,透水性微弱,可视为相对隔水层。
(5)岩(土)体的物理力学性质
坝区河床砂卵砾石层厚2~4m,结构中密,颗粒级配良好,透水性强;阶地砂卵砾石,结构中密~密实,颗粒级配良好,透水性强;河床及阶地砂卵砾石层成分以砂岩、灰岩和花岗岩为主,岩质坚硬,抗剪及承载性能较高。坝址区第三系上新统临夏组(N2l4)岩层为浅褐红色含钙质团块的泥岩夹薄层砾岩,其饱和抗压强度6.4~26.1Mpa,岩性较软弱。新鲜岩体纵波速1389~3334m/s,均值2280m/s,完整性系数均值0.62,属软质岩CⅣ类岩体。
1.3.4引水系统工程地质条件与评价
齐家坪水电站的引水系统及厂房均布置在洮河左岸,引水流量约236m3/s,引水系统建筑物主要由明渠、短隧洞等组成。引水线路从枢纽进水闸起,沿边家湾东侧的洮河左岸Ⅰ级阶地布置,止于黄家湾沟的电站厂房,线路全长3592m,其中明渠长3052m,1#、2#隧洞分别长245m和295m。
1.3.7 厂房及尾水工程地质条件与评价
齐家坪水电站厂房选择在黄家湾上游冲沟口的洪积扇上,主要由前池、厂房和尾水渠组成。
电站厂房区位于黄家湾沟沟口洪积扇上,由前池和厂房两大部分组成。黄家湾沟主沟长约3km,沟口洪积扇现为耕地,现代沟宽槽宽10~15m,从洪积扇西侧汇入洮河,沟底低于洪积扇面3.5~4.5m。
(1)前池
黄家湾洪积扇中部,西接黄家湾沟。现为耕地田间台坎,地面高程1834~1839m,相对高差2~5m。据勘探覆盖层厚10~14m,上部含碎石粉质壤土厚7~10m,砂卵砾石层厚约4m,岩面高程1824.5m,岩性为浅褐红色砂质泥岩,强风化层厚约0.8m,弱风化层厚约2m,饱和单轴抗压强度0.15~0.24Mpa,属软岩,遇水软化、崩解。地下水埋深7~11m,水位高程1827m左右。前池基础可置于砂卵砾石层或(N2L)基岩中,其承载力及变形条件均能够满足设计要求。存在基坑边坡稳定和基坑涌水、防洪问题。
(2)厂房
厂房位于洪积扇中前部,地形较平坦,地面高程1831.9~1835.3m,相对高差1.8~3.4m。据勘探覆盖层厚8~10m,表层含碎石粉质壤土厚5~7m,下部砂卵砾石厚3m左右,岩面高程1824m左右,岩性为淡褐红色砂质泥岩,岩是强度低,饱和单轴抗压强度0.15~0.24Mpa,属软岩,遇水软化、崩解。地下水埋深7m左右,据水化分析成果SO42-含量388.85~280.599mg/l,对普通硅酸盐混凝土具有结晶类硫酸盐型弱腐蚀性。厂房基础可置于基岩上,存在基坑排水、边坡稳定问题。基坑开挖后避免基坑积水,预留保护层0.5m,浇筑前清除保护层,及时浇筑。
厂房基坑开挖中存在涌水问题,估算基坑涌水量约为2807m3/d,须有较好的止、抽水设施。
1.3.7.2尾水渠工程地质条件与评价
尾水渠在临圆~排子坪公路南西侧布置从黄家湾上游沟口洪积扇上开始,向西斜穿黄家沟,避开了公路南西侧的村民居住点,沿公路东北侧洮河边至渠尾。
渠道布置在Ⅰ级阶地上,渠身岩性为阶地砂壤土、砂卵砾石,地下水位1826.5~1827m。主要存在地下水干扰及其疏排水引起的边坡稳定问题。
渠右堤为垫方,渠左堤为Ⅰ级阶地砂壤土、砂卵砾石。河床及Ⅰ级阶地基底为N2l4浅褐红色砂质泥岩;主要存在地下水干扰及其疏排水引起的边坡稳定问题。为防止洮河洪水冲刷右堤,应在尾水渠右堤外侧设防洪堤坝。
1.3.8 天然建筑材料及施工用水
齐家坪水电站天然建筑材料设计需用量:混凝土粗骨料12万m3,细骨料8万m3,块石料0.7万m。
本阶段对工程建设所需天然建筑材料本着就地取材、由近及远、交通便利、保证质量、不占或少占用耕地的原则,进行了调查筛选,初步选定了混凝土用砂砾石料场两处,块石料场一处,并对枢纽、引水渠和厂房尾水渠即将开挖出来的砂砾石骨料利用开展了工作。
工程施工及生活用水可选用洮河河水或河床漫滩地下水,其水质良好,属淡水,无任何侵蚀性,是施工和生活的良好水源。
1.4 工程任务和规模
1.4.1洮河边家湾以下河段规划概况
齐家坪水电站位于洮河干流临夏回族自治州广河县境内,是上述梯级规划报告中的第2座梯级电站,规划采用引水式开发方案,引水枢纽正常蓄水位1837m,发电引用流量204m3/s。
临夏回族自治州地处甘肃中部西南,其北部和兰州市相邻,南靠甘南藏族自治州,东接定西市,州府仅距省会150km。全州土地面积8169km2,平均海拔2000m,最高处4585m,最低处1563m。年平均气温 7.1℃,无霜期142天,降雨量472.5mm,耕地面积 214.88万亩,州内聚居回、汉、东乡、保安等18个民族。
临夏素有“花儿之乡”、“彩陶之乡”和“中国西部的旱码头”之美誉!州内丰富的历史人文景观和独特的穆斯林风情得到了充分的开发和利用,特别是遍布全州融古典建筑和现代工艺为一体的造型各异、绚丽多彩的3000座清真寺体现了独特的穆斯林文化风景线。
2004年全州实现生产总值42.50亿元,同比增长10.7%。其中:第一产业增加值14.73亿元,增长5.7%;第二产业增加值14.32亿元,增长15.6%;第三产业增加值13.45亿元,增长10.9%。全州人均生产总值2204元,增长13.6%。产业结构进一步优化,一、二、三产业结构由调整为34.7:33.7:31.6。二、三产业成为经济增长的主推力,第一、二、三产业的贡献率分别为18.2%、47.8%和34.0%,分别拉动经济增长2.0、5.1和3.6个百分点。
1.4. 3齐家坪水电站主要任务及供电范围
(1) 工程开发任务
齐家坪水电站无防洪、航运等综合利用要求,因此,齐家坪水电站工程的开发任务主要是发电,用以满足甘肃省电网及临夏回族自治州持续、高速增长的电力、电量需求。
(2) 供电范围
根据甘肃省及临夏州和定西市电力系统现状,齐家坪水电站主要供电范围为临夏州电网,丰水期多余电量供应甘肃电网。
(3)设计水平年
齐家坪水电站引水发电流量主要由上游九甸峡水利枢纽下泄流量控制,其设计水平年为2020年。考虑与上游九甸峡水电站设计水平年相匹配,根据《河流水电规划编制规范》(DL/T5042-95)相关内容,齐家坪水电站设计水平年采用2020年,电站设计保证率取九甸峡下游电站统一设计保证率90% 。
1.4.4.1 水能计算
(1)径流资料
洮河流域径流主要来源于大气降水,其中以雨水补给为主,雪水补给为辅。径流的年内分配很不均匀,7~9月占全年径流量的比例最大约为43.5%,2月份最小,最小流量出现在12月下旬~2月下旬。
水文资料利用李家村、红旗水文站1947~2001年(调节年度5~4月)共54年径流系列,计算得李家村、红旗水文站年径流统计参数,按集水面积直线内插推求齐家坪水电站年径流统计参数。
(2)综合用水规划
根据《洮河流域开发治理初步规划报告》、《引洮工程供水区域城镇和农村社会发展规划》、《引洮工程供水区工农业生产发展规划》、《甘肃省水利发展“十五”计划和到2015年长远规划》中的预测估算,九甸峡水库上游地区远期2020年综合用水量(包括工农业、人畜用水)为12084万m3,在九甸峡入库流量中扣除。九甸峡上游地区2020年水平年各月综合用水量表列于表4.4-1。洮河下游地区2020年水平年各月综合用水量表列于表4.4-2。
(3)生态流量
齐家坪电站建成后,天然河道减水河段,水能计算中丰水期按多年平均流量的10%(14.2 m3/s)扣除生态基流,枯水期按枯水期多年平均流量的20%(12.8m3/s)扣除生态基流。
1.4.4.2 正常蓄水位选择
《洮河边家湾以下河段梯级规划报告》中齐家坪水库的正常蓄水位为1837.0m。
1.4.4.3 装机容量及额定水头选择
1.4.5.1 水沙基本资料
洮河流域上、中游下垫面条件较好,水土流失轻微,李家村以下为下游地区,属黄土丘陵区,植被较差,水土流失严重。齐家坪水电站处于下游地带,水土流失十分严重,河流含沙量也较大。
洮河齐家坪水电站在李家村和红旗水文站区间,李家村和红旗水文站是齐家坪水电站水文分析计算的主要依据站。洮河李家村站和红旗水文站悬移质泥沙实测资料统一采用1959~2001年资料系列(n=43年)。
李家村站多年平均悬移质输沙量为563万t,红旗站多年平均悬移质输沙量为2577万t,以面积比直线内插得齐家坪水电站多年平均悬移质输沙量。推移质根据洮河九甸峡分析计算成果,推移质泥沙占悬移质泥沙比例系数β采用0.091。
1.4.5.2 工程泥沙问题及排沙措施
齐家坪水电站为低坝引水式电站,正常蓄水位1837m时相应库容约23.4万m3,水库长约918m,库区平均比降2.0‰,水库多年平均入库沙量216.7万吨,水库库沙比仅为0.02,电站运行后,很快淤积平衡。由于库小沙多,泥沙问题严重。枢纽引水防沙及与上游电站的合理衔接,是该电站首要解决的主要泥沙问题。
电站枢纽布置中,设置了三孔泄冲闸,在电站运行期间特别是洪水时期沙峰入库时,应及时开闸排沙,防止粗颗粒泥沙进入引水渠,避免粗沙过机对机组的安全运行产生影响。
1.4.6 电站运行方式和电站能量指标
电站运行方式
齐家坪水电站没有防洪、航运等综合利用要求,它的主要开发任务是发电,因此齐家坪水电站的运行方式完全由发电要求来决定。
本电站为一低坝引水式无调节电站,其发电出力主要受天然来水控制。前池水位应尽量保持在正常高水位运行,以期获得较大的发电水头和发电效益。冬季枯水季节一般只有一台机组运行,可以安排机组
轮流检修。