梯级水电站工程建设地质条件研究

姜　波

(辽宁省汤河水库管理局，辽宁 辽阳 111000)



梯级水电站工程建设地质条件研究

姜波

(辽宁省汤河水库管理局，辽宁 辽阳 111000)

摘要：张家河梯级水电站处在河栏镇张家村，座落于青凤寺张家沟河上，位于引兰入汤工程的出口下游，梯级开发，隧洞的出口正好在工程区内，电站利用引兰入汤工程的引水流量来发电，合理、又充分的利用了现有的水能资源。文章通过对张家河梯级水电站区域内的工程地质条件的分析，在该地域修建梯级水电站工程地质条件较好，工程建设具有可行性。张家河梯级电站的建设，将提高兰河流域水能资源的开发利用，缓解了地方电网的矛盾，提高了地方电网的运行质量，促进地方经济发展。

关键词：梯级水电站；工程地质；水文地质；条件分析；研究

1基本概况

辽阳县隶属辽宁省辽阳市，位于辽东半岛中部，地处东北亚中心地带。总面积2 853 km2，人口60万人。辖15个乡镇，341个行政村，县人民政府驻地首山镇。辽阳县地理位置优越，南邻鞍山，同中国钢铁集团毗邻；北接辽阳，与省会沈阳相望；东靠本溪，西与沈阳市辽中县搭界。辽阳县交通便利，四通八达。长大铁路、辽溪铁路、沈大高速公路本辽高速公路穿越县境，县乡村公路畅通无阻。境外临近东北最大的苏家屯铁路枢纽站和沈阳桃仙机场，有铁路、公路连接大连、营口港、鲅鱼圈新港，交通运输极为方便。县域地势东高西低，东部山区高山耸峙，峰岳晷障，西部平原地势平坦，土质肥沃，水量充足，属温带大陆性季风气候，春夏秋冬四季分明，年平均降雨572 mm，年平均温度为8.4 ℃，年平均无霜期159 d，适应各种农作物生长[1]。

2工程概况

张家河梯级水电站处在河栏镇张家村，座落于青凤寺张家沟河上，位于引兰入汤工程的出口下游，梯级开发，隧洞的出口正好在工程区内，电站利用引兰入汤工程的引水流量来发电，合理、又充分的利用了现有的水能资源。张家河梯级电站因为水头低，保证出力小，故不需要用电力电量平衡方法确定装机容量。从电站前池的地形条件看，由于场地限制，机组台数不宜过多。为避免过大的挖方工程，结合装机容量及现有单机容量，机组台数以3台左右为宜，确定张家河梯级水电站装机容量365～970 kW。根据装机容量，选用轴伸贯流式水轮发电机组GD560-WZ-80/SFW320-8/850，单机容量为320 kW·h，3台机组，设计装机5 115 kW·h，年发电量1 443 万 kW·h，利用小时2 821 h/a，是座装机容量较小，年利用小时较高，经济效益比较好，效益又十分显著梯级电站[2]。

3工程地质条件分析

兰河是太子河流域左岸的一条较大支流，上游分为左、右两支，左支发源于辽阳县水泉乡的鸡爪山，河源海拔高程为686．10m；右支流发源于辽阳县水泉乡的八盘岭，河源海拔高程为62 730 m。兰河流经辽阳县的甜水乡、寒岭镇，在寒岭镇汇入参窝水库。全河长68.20 km，流域面积513.7 km2，多年平均径流量1.61 亿 m3。左边与汤河一山之隔，右边与细河相邻，整个流域为山区，山多地少，植被较好。张家河梯级水电站本区所属地貌单元为长自山山脉南端，太子河流域的低山丘陵间。本区地形成因以构造剥蚀及侵蚀地形为主，山脉走向大部分为东西向及近东西向，地势东高西低。本处兰河河谷较宽阔，高漫滩与左岸山坡为陡坎或陡崖相接，高漫滩与右岸山坡为缓坡相连[3]。

3.1地层岩性

1)太古界鞍山群茨沟组(Arancg)。岩性为二云石英片岩，角闪变粒岩及磁铁石英岩。分布在进口段及河床右岸。与远古界辽河群地层为不整合接触。

2)中、下元古界辽河群。浪子山组(Ptlhl)：岩性为二云片岩夹石英条带及石榴二云片岩。里尔峪组(Ptlhlr)：岩性为变粒岩等岩石，与震旦系为不整合接触[4]。

3)上元古界震旦系下统。钓鱼台组(Z1d)：岩性为白色厚层石英砂岩，夹海绿石石英砂岩及少许灰黑一灰绿色页岩。南芬组(Z1n)：岩性下部为蛋青色泥灰岩；中部为紫色泥灰岩、页岩夹蛋青色泥灰岩；上部为黄绿色及灰绿色砂质页岩。

4)元右界震旦糸中统。桥头组(Z2q)：岩性为石英砂岩夹页岩。康家组(Z2q)：岩性为灰～深灰色泥灰岩。以上两组地层分布于隧洞出口西北张家河谷两岸[5]。

5)新生界第四系。冲积(Q4a1)：堆积物为黄色亚砂土、砂砾石。分布于河床及河漫滩。冲洪积(Q4al～p1)：上部以砾卵石为主，下部以中细砂为主。分布于河床两侧高漫滩上。坡洪积(Q4d～p1)：为棕黄色亚黏土含碎石及砾石，个别地段黏土中含有石英砂岩大转石。分布于两岸岸坡及一、二级阶地上。根据GBl8306—2001《中国地震动参数区划图》，本区地震动参数峰值加速度

3.2地质构造

1)断层。测区内构造形迹以近东西向构造和新华夏构造体系为主。

2)褶皱。测区内为单～斜构造，岩层产状有两组，从出口的走向NE50°～65°，倾向NW，倾角55°～20°；渐变到进口的走向NW340°～345°，倾向SW，倾角20°。

3.3闸址区工程地质条件

3.3.1地形地貌

闸址区位于“U”型河谷处，过水面宽近20m，为中低山地形。现两岸修建有堤坝，拟建坝在堤里修筑。

3.3.2地层岩性

拟建闸修筑在堤里河床上，上部岩层为第四系冲积层，下部为震系南芬组地层，各地层描述如下：

1)第四系(Q4)：砂卵砾石层，卵砾石成份多为花岗岩，粒径一般为5～15cm，于河流凸岸多分布漂石，块径40～50cm，厚度2～5m。

2)南芬组三段(ZI柏)：岩性主要为黄绿色粉砂质页岩。

3.3.3地质构造

据区域地质资料，本坝址区无较大断层等构造通过，对坝基稳定有利。

3.3.4水文地质条件

本区地下水水系主要受太子河流域控制，且本区无区域性断层等构造通过，故本区地下水类型主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水：主要分布于河床及漫滩砂卵砾石层中，受季节影响变化较大，主要接受大气降水及两岸山体基岩裂隙水补给，以补给太子河和水井抽水为主要排泄方式，同时蒸腾作用也是其一种排泄方式，丰水期时太子河补给地下水。

基岩裂隙水：广泛分布于下伏基岩裂隙中，基岩中构造节理裂隙的延伸性及贯穿性决定了其流动性，构造节理裂隙的密集度决定了其富水性。主要接受上部第四系孔隙潜水及两岸基岩裂隙水的补给，以补给太子河和水井抽水为主要排泄方式[8]。

3.4引水渠线与厂房工程地质条件

3.4.1地形地貌

引水渠、厂房区位于一级阶地上，地面高程206.5m左右，地形较平坦，现为荒潍。

3.4.2地层岩性

引水渠、厂房区地层岩性上部为第四系沉积地层，下部为震旦系南芬组一段蛋青色泥灰岩，由于本阶段未布置钻孔，上覆第四系沉积地层组成成份及厚度不详。

3.4.3地质构造

据区域地质资料(1∶20万)，引水渠、厂房区无较大断层等构造通过。

3.4.4水文地质条件

引水渠、厂房区座落于一级阶地上，地下水主要受太子河流域控制，且本厂房区无区域性断层等沟造通过，故本区地下水类型主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水：主要分布于第四系沉积层中，受季节影响变化较大，主要接受大气降水及左岸山体基岩裂隙水补给，以补给汤河为主要排泄方式，同时蒸腾作用也是其一种排泄方式，丰水期时汤河补给地下水。

基岩裂隙水：主要分布于下伏基岩裂隙中，主要接受上部第四系孔隙潜水及左岸基岩裂隙水的补给，以补给汤河为主要排泄方式[9]。

4结论与建议

张家河梯级水电站本区地震动参数峰值加速度<0.05g，属构造稳定区。拟建坝在堤里修筑，坝两端跨在两岸堤面上，适宜建坝，应考虑绕坝渗漏问题。相应抬高地下水位，对周边地区产生浸没影响；本区标准冻层深度为1.35m，注意防冻采取必要保护措施。通过对本区域工程地质条件的分析，可以看出该地区修建梯级水电站工程地质条件较好，工程建设在工程地质方面可行。

参考文献：

[1]姚旭初，张琦伟，王巍.三家店水库水文地质特征及其对工程施工的影响[J].水利规划与设计，2013(03)：38-40.

[2]罗兴建，吕锋，陈海鹏.重庆市秀山县隘口水库工程坝基工程地质条件研究[J].水利规划与设计，2010(05)：94-96.

[3]任妍儒.节水增粮项目地质及水文地质条件分析[J].水利规划与设计，2014(10)：37-38+61.

[4]陈义军，任金明.龙开口水电站施工总布置规划及实施[J].水利技术监督，2015(02):67-70.

[5]金云杰.凌河流域人工湿地对水环境质量影响分析评价[J].水土保持应用技术，2015(05)：27-28.

中图分类号：TV221.2

文献标识码：B

[作者简介]姜波(1975-)，男，辽宁辽阳人，工程师，研究方向为水生态环境、水土保持、小水电、水利信息化、工程建设与管理等。

[收稿日期]2016-01-20

文章编号：1007-7596(2016)03-0057-03