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1、水利水电工程专业毕业设计目录摘要.3第一章 概述.41.1 前期工作 4 1.2 地区经济及电力系统现状.5 1.2.1 地区经济情况5 1.2.2 电力系统现状.6 1.3 电站建设的必要性.6第二章 设计依据9 2.1 枢纽工程地质资料.9 2.1.1 区域地质.9 2.1.2 上库库区工程地质情况.10 2.1.3 枢纽区工程地质条件.112.2 工程水文气象资料.17
基础防渗系统连接处理.434.7 北副坝设计.44第五章 边坡稳定分析.45 5.1 边坡稳定分析原理.455.2 边坡稳定分析.48第六章 上水库库盆设计.646.1 上水库库盆自然条件.646.1.1 地形条
其他主要建筑物设计.68 7.1 输水系统布置68 7.2 尾水渠及排水沟73 7.3 厂房设计74第八章 总结78参考书目：.79摘 要本次设计以坝工为重点，主要任务是沙河抽水蓄能电站上水库挡水建筑物的设计。经过综合比较，确定了
5、坝轴线位置，并选定坝型为钢筋混凝土面板堆石坝。设计主要内容概括如下：（1）介绍下水库概况以及径流特性，并进行下水库调洪演算，得出下水库设计洪水位和校核洪水位。（2）进行工程总体布置，详细做出上水库挡水建筑物的设计，包括主坝和副坝的坝型坝址选择和断面设计以及一些细部构造，如防浪墙、面板、趾板、分缝止水等的设计，并说明地基处理及防渗措施。（3）选择瑞典法与毕肖普法两种边坡稳定分析方法，运用汇编语言程序，进行了坝体抗滑稳定分析，得出最危险滑动面及最小安全系数，确认大坝是安全的。（4）简单介绍上水库自然条件以及库盆开挖工程特性，通过开挖平衡计算，使库盆设计的开挖量和填筑量基本平衡。Abstract
前期工作溧阳市隶属于江苏省常州市,位于长江三角洲平原西南部苏、浙、皖三省交界处，地理位置为北纬31°41，东经119°08119°36，面积1535平方公里，人口78万，104国道横贯全市，交通方便。经济比较发达，1995年全市国民经济部产值61.1亿元，95年被评为全国综合实力百强县之一。随着国民经济发展，人民生活水平提高，近年来用电负荷急剧增长，全市用电主要靠大电网供电由于江苏电网属纯火电系统，调峰一直是
10、个非常严重的问题，电力部门只能采取核定高峰低谷供电比例的行政实行强制性调峰。尽管如此，高峰超用，低谷窝电的现象仍难避免，有时实行分片拉电，严重影响工农业发展及人民生活。随着今后营业发展及人民生活用电的加大，峰谷差将会越来越大，为了解决这一问题，新建调峰电站势在必行。目前，溧阳市已建有×6MW抽凝机组小热电厂一座，仅能在电网电力紧缺时起一定的补偿作用。而真正解决高峰填谷，改善电网运行条件最有效的办法是尽快新建抽水蓄能电站。溧阳市五十年代在丘陵山区修建了一批水利工程，经多年的使用加固和配套，均运行正常。利用现有的水利设施和有利的地形条件，兴建抽水蓄能电站以解决本地区电力负荷的高峰填谷问题
11、，并充分发挥现有水利工程的经济效益，带动地区的经济发展，是一个战略性决策。在江苏省电力局、水利厅和河海大学的支持下，溧阳市纪委会同市供电局、三电办和水利等部门，对抽水蓄能电站的站址选择，选在以水库中部东岸龙界沟兴建上水库的抽水蓄能电站方案。1990年4月委托河海大学设计院，对沙河抽水蓄能电站进行预可行性研究。1994年9月江苏省纪委委托省电力局组织了预可行性研究审查，并以苏计经投（1994）1587号文批准立项。在此基础上，1994年11月河海大学设计院手栗阳市委托按原水利水电工程可行性研究报告编制规程（DL502093）进行可行性研究设计。并于1995年6月提出了与原规程要求相应的沙河抽水蓄
12、能电站可行性研究报告。1995年10月栗阳市人民政府主持召开了沙河抽水蓄能电站技术研讨会，参加会议的有江苏省计经委、建委、省电力局、水利厅、省电力实业总公司、常州市和栗阳市有关单位，以及河海大学、中国水利水电建设工程咨询公司、上海勘测设计研究院等单位。会议对河海大学设计院及常州地质工程勘察院90年4月以来的工作成果进行了研讨，认为沙河抽水蓄能电站采用上坝址，装机100MW，是江苏省境内比较好的中型抽水蓄能电站，为满足地区经济发展需要，解决供电峰谷差矛盾，建议尽快确定开发，并进一步研究扩大供电范围，加快勘测设计工作步伐，促使工程尽早兴建。据此，1995年10月溧阳市委托水利部电力工业部上海勘测设
13、计研究院负责工程可行性研究阶段的编制，并会同河海大学设计院进行联合设计。1995年10月常州市经委、常州市供电局以常经生（1995）258号文件表示支持按装机100MW规划建设，在满足栗阳市调峰的前提下，如果高峰电量尚有多余或低估抽水蓄电量不足，由常州供电局负责调度平衡。1995年11月，江苏省计经委以苏计经投（1995）1688号文同意工程先按100MW进行工程投资计算，并指示做好可行性研究报告，经省电力局组织审查后，报省计经委审批。上海勘测设计研究院接受委托后，与河海大学设计院一道组织人员对前期的勘测设计工作进行了进一步了解和研究，在此基础上加强对第一次资料的补充勘测，并立即派测量人员对使
14、用的1：2000航测地形图进行高程校测，保证了基础资料的落实。同时组织钻机进行补充钻探，并重新进行1：1000地质图绘测，通过绘测、钻孔、物探等补充工作，基本查清了工程建设区域的地质条件，并对水文气象等资料进行了大量补充调查、分析研究。按照电站接入常州网的条件，本阶段重新收集了供电范围的负荷实绩及远景发展资料，进一步论证了电站建设的必要性、迫切性。对上水库开挖扩容、挡水坝型、特征水位、输水系统线路、厂房位置及型式等，通过方案进行比较，进一步优化了工程布置和结构形式。同时对接入电网电压等级、单机容量、机组起动等问题，逐一进行了专题研究，并向国内外一些机电设备制造厂商发出机组技术征询书，先后收到7
15、家厂家的回复。1996年3月江苏省电力设计院完成了沙河抽水蓄能电站的接入系统设计，为工程电气设计提供可依据。在本阶段工作过程中，中国水利水电工程咨询公司受业主委托，于1995年10月、1996年3月、1996年6月先后三次对本工程主要技术问题进行了咨询、指导。在本省各级领导关心、业主的全力支持以及咨询公司的帮助下，通过两院参与本工程勘测设计工作人员的共同努力，经过10个月的辛勤劳动，按照原水利水电工程初步设计报告编制规程（DL502193）要求，编制完成可行性研究报告。1.2
地区经济及电力系统现状 1.2.1 地区经济情况江苏省常州市包括市区及溧阳、武进、金坛市，面积4375平方公里，人口3
16、34万（1995年），是苏南经济发达地区之一，常州临长江，境内有大运河、沪宁铁路横贯其中，公路四通八达，交通十分方便。农业有较好的基础，是苏南地区重要的粮油基地。工业以轻工机械、纺织、电工等为主，其中乡镇工业占有相当大的比重。近年来第三产业有很大的发展，人民生活水平亦有了很大的提高，1995年国民生产总值（GDP）达400亿元，预计2000年可达1000亿元，人民生活水平进入小康，到2010年跨入中等发达国家水平。溧阳市隶属于江苏省常州市，位于长江三角洲平原西南部苏、浙、皖三省交界处，在华东电网末端，全市土地面积1535平方公里，人口78万人。区内农业生产条件优越，是江苏省粮油及副食品主要生产
17、基地之一，地方工业主要有纺织、丝绸、化工、建材、电子、食品等。1995年全市国民生产总值（GDP）611亿元，2010年达500亿元。95年被评为全国综合实力百强县之一。1.2.2 电力系统现状
1995年常州全社会用电量52.25亿KW·h，最高负荷889MW，地区主要电源戚野堰电厂，装机容量400MW，年发电量26亿KW·h，通过四回220KV输电线路供电。此外有容量140MW的小机组，自发自用，多于上网电量约3.8亿KW·h。地区所缺电量均由省网输入。常州市220KV网供电量43.3亿KW·h，最高负荷765MW。由于地理及历史原因，无锡市所属宜兴
18、市的需电量均由常州网转供。1995年宜兴市面上网供最高负荷201KW，年电量12.5亿KW·h。目前常州电网以220KV为主，市区已建成220KV环网。境内有多条220KV线路及变电站9座，其中溧阳市1座。溧阳市1995年全社会用电量636亿KW·h，最高负荷122MW，最大峰谷差50MW。其中网供负荷107MW，市内自供负荷15MW。市内电源有12MW热电厂一座，6MW小火电一座。市内所缺电力、电量均由220KV网供。据常州电网规划溧阳市2000年、2010年预测负荷分别为231MW及487535MW，设计水平年2005年负荷约350MW，年电量17.16亿KW·
19、;h。溧阳市现有220KV变电站一座，主变1×90MVA。220KV输电线路二回，一回由谏壁电厂出线，经丹阳、金坛至溧阳变，为溧阳市的主要供电源线。另一回由溧阳变出线与宜兴相连，为联络线。溧阳狴犴有五回110KV线转馈市内各地区。13
电站建设的必要性随着国民经济发展，人民生活水平提高，近年来用电负荷急剧增长，全高用电主要靠大电网供电，由于江苏电网属纯火电系统，调峰一直是个非常严重的问题，电力部门只能采取核定高峰、低谷供电比例的行政手段，实行强制性调峰，尽管如此，高峰超用，低谷窝电的现象仍难避免，又是实行分片拉电，严重影响工农业及人民生活。而且，随着今后工农业发展及人民生活用电的加大
20、，峰谷差将会越来越大，为了解决这个问题，新建调峰电站势在必行。目前，溧阳市已建有2×6MW抽凝机组小热电厂一座，仅能在电网电力紧缺时起一定的补充作用。而真正解决调峰填谷，使电网运行最有效的办法是尽快新建抽水蓄能电站。溧阳市五十年代在丘陵山区修建了一批水利工程，经过多年的使用加固和配套，均运行正常。利用现有的水利设施和有利的地形条件，兴建抽水蓄能电站以解决本地区电力负荷的调峰填谷问题，并充分发挥现有水利工程的经济效益，带动地区的经济发展，是一个战略性决策。本电站介入常州电网运行。常州市改革开放以来，随着第三产业的发展与人民生活水品的提高，电力负荷的峰谷差值日益扩大。以1995年为例，最
21、大峰谷差达343MW，约占最高负荷的50%，区内所缺电力均依赖省网供应。省局计划分配个地区的日电量，峰谷电量比为61：39，远不能适应地区各用户的电力负荷变化要求，给日常电力分配调度增加很多困难，亦给用户带来生产上的不方便及经济上的损失。除拉电、限电外，用户还经常由于峰荷时段超用电量，低谷时段超余电量而带来经济上的负担。如1995年，常州市峰超用电量15793万KW·h，平均日超余用电量43.3万KW·h，7月份日超用电量最大负荷134MW，短缺的尖峰容量占最高负荷的17.7%。谷超余用电量18199万KW·h，平均日超余49.万KW·h。同样溧阳市亦存
22、在，并更为严重，1995年溧阳市超用电量2759.6万KW·h，平均峰超用7.6万KW·h/d，最大峰谷差日超用负荷34MW，占最高负荷27.6%谷超余用电量2260万KW·h，平均日超余6.2万KW·h/d。反映了电力负荷高峰容量不足，低谷电量有余，这一趋势随着地区经济发展，用电量增加而日益严重。根据预测2005年常州地区负3100MW，溧阳为350MW时，其夏、冬季负荷峰谷差常州约MW，溧阳为130140MW，调峰填谷问题就更加突出，迫切需要有抽水蓄能电站以缓解调峰电源的短缺。沙河抽水蓄能电站位于溧阳市区18公里的沙河水库东岸，以沙河
23、水系为下水库，利用山沟荒地为上水库，电站地运行水源有充分保证，而电站建设范围内无居民及耕地，淹没损失甚小，建电站后对环境基本无影响，电站距负荷中心近只需架设22km、220kv线路及可接入大电网，是溧阳市乃至常州市比较好的中型抽水蓄能电站站址。开发后能很好地满足溧阳市调峰填谷需要并可部分解决常州电网的峰谷差矛盾。在可行性研究阶段前期，沙河抽水蓄能电站在选事实上坝址后，通过技术论证，从江苏省的具体情况来看，该电站的建设条件比较好，亦予以充分开发，故电站装机容量拟为100MW。根据电力发展预测，该装机规模在溧阳市范围内，较长时间内难以获得充分利用，故需扩大供电范围，接入常州电网。按电站设计水平年2
24、005年常电网峰谷差达MW，届时可充分利用电站电网调峰，并可为沙河电站提供充分的抽水电能。经2005年电力平衡，系统火电可能调峰幅度34.6%,当常州电网中午沙河抽水蓄能电站时，要求火电7月、12月调峰幅度分别为37.1%、43.4%,大大超过系统火电可能调峰幅度范围。因此系统分别需有127MW、140MW火电容量改为二班制运行。大幅度地减少了火电调峰幅度和二班制运行机组的容量，改善了火电厂运行条件，节约油量和燃料，降低生产成本，社会效益、经济效益都较大。根据地区发展对电力的需求，系统缺乏调峰容量和网外受电的限制条件，为适应电网调峰的迫切要求，改善电网和大机组的运行条件，取得好
25、的经济条件和社会条件，建设沙河抽水蓄能电站是十分必要的。沙河抽水蓄能电站在系统中的主要作用为调峰填谷，缓和系统高峰时供电不足，低谷时供电又有富裕的矛盾，改善电厂运行条件，节省燃料消耗。除调峰填谷时取得静态效益外，根据机组特性，电网需要时还可担任调频、调相，和利用10%的备用库容，担任紧急事故备用，为电网取得动态效益。第二章 设计依据2.1 枢纽工程地质资料2.1.1
区域地质2.1.1.1 区域地质概况本区为丘陵低山地形，属宜溧丘陵山区的一部分，南靠苏皖边界山脉，东临太湖，北接溧阳南度平原。区域地层从奥陶系至第三系均有分布，但出露不齐，常统和缺系，而从第四西松散堆积物则广泛分布，不整合覆盖在上
26、述古老地层上。工程区附近基岩属侏罗系上统，由上而下可分为西横山组，龙王山组，白云台山组，大王山组：西横山组为河湖相碎屑片，仅零三露，其他三组为一套酸性的火成岩系，各组均不完整接触。区域内岩浆岩的侵入活动也较频繁。活动时代以燕山晚期为主，且有多期次，多回旋的特点。主要有石英闪长岩，花岗闪长斑岩，正长斑岩，安山玢岩，斑状花岗斑岩，花岗斑岩等。本区所在大地结构单元属于扬子拗陷区。构造体系属于秦岭昆仑纬向构造带南亚带之东延伸部位与中国东部新华夏系第二隆起带北缘的交汇地区。区域内按构造体系归属可划分为东西向构造，华夏系构造，新华夏系构造，它们均以一系列大致平等展布的背斜，向斜和隆起，凹陷及断层组成。与东
27、西向构造相伴配套的北西向断裂亦有良好的发育。它们互相交切组合，组成似网状构造架为本区地质构造的基本轮廓。工程到正处北东向的溧阳庙西断裂和西北向的关山长山断裂带及上沛平桥断裂所围限的范围内。往西距溧阳庙西断裂仅1公里。区内断层发育不多，除厂房西侧F5断层规模较大外 ，其余均为延伸短，规模小的断层，但节理，裂隙十分发育。2.1.1.2
区域构造稳定性及地震从区域地层东系，统以至组之间多是不整合接触关系可知本区曾经经历多坝构造变动。进入中生代以来，火山活动频频发生，成为燕山晚期火山活动最为强烈，并具有多旋回的特点。火山喷发和火山岩的分布往往与基底断裂关系密切。直至第三纪火山活动也未停息。南度溧阳东西
28、构造带附近有泓口。第四纪以来，迄今未发现有第四纪断裂活动迹象，多级剥夷和阶地的发育，说明本区构造活动是以频繁的升降活动为主。本区地震活动较为频繁。年5月发生24级地震达31次，46级地震4次，震中位置字南度，上沛，旧县，强气o一带，距库坝区约25公里。1974年4月发生的5.5级地震及1979年发生7月的6级地震，震中地区地震烈度为8度，到达库坝区为6度。上述震中位置正处在东西向溧阳南度构造带与南北向伍员山西侧南度断裂及北西向的观山长山断裂。上沛平桥断裂的交汇部位。由于历坝地震达到工程区的地震烈度均不超出6度。1/400万中国地震烈度规划图划定本区为6度区。故库坝区地震基本烈度
29、可按6度考虑，但对上述区域构造脊梁与震中区地震活动关系密切的上沛平桥断裂与库区南约4公里的粟园通过的现象应有足够的重视。2.1.2 上库库区工程地质情况2.1.2.1
库区地质概况上水库周自然边坡一般为1530o，无崩塌，滑坡等不良物理地质现象分布。地表植被发育，普遍有厚0.52米的坡积碎石土覆盖，基岩露头零星。整个库盆主要由灰白色夹紫红色熔结凝灰岩组成，局部有安山玢岩及花岗斑岩脉侵入。岩性坚硬，一般强风化厚0.56米。库未发现有贯穿库内外的较大断层，但多组节理，裂隙发育，一般以NNW及NE两组陡倾节理最为发育，有时构成节理密集带，如探槽TC12及钻孔CK28附近一段库岸岩体比较破碎。2.1.
30、2.2 水库渗漏库盆主要由坚硬密致的熔结凝灰岩组成，强风化带一般厚0.56m，相对隔水层顶板理埋深1530米，库盆内无深大断裂贯通库内外，不存在垂直渗漏问题。
南库岸山体雄厚，正常蓄水位为135.6米时，山体厚度亦有100米，经钻孔CK18，CK17，CK16等验证，一般在地表下约20米即为相对隔水层，在分水岭地段相对隔水层顶板远高于正常蓄水位，地下水理深亦在正常蓄水位以上。因此，南库岸不存在水库渗漏问题。由主坝北坝头至北副坝东侧165.4米高地，分水岭叫单薄，北副坝垭口在高程130米山体厚度也只有5060米，该段库岸相对隔水层顶板高程116117米，低于正常蓄水位，地下水位亦在正常蓄水位以下
31、，存在库水外渗问题，作防渗处理，防渗下限应进入相对隔水层，并应与主坝趾板帷幕相接。从165.4米高地经CK21孔到162.7米高地，该段库岸分水岭为一段NW向展布的山脊，钻孔CK21处为一地形垭口，山体较薄，相对隔水层顶板高程134.49米，低于正常蓄水位需考虑防渗。从162.7米高地经CK21孔至东副坝北坝头一段，虽属梁状山脊，但山体较厚，且相对隔水层顶板高于正常蓄水位，钻孔CK22终孔后初测水位高于正常蓄水位，且无贯通库内外的较大断层通过，不存在库外渗水问题。2.1.2.3
库岸稳定(1) 库岸无崩塌，滑坡分布，自然边坡1530o，南库岸稍陡，属稳定坡。组成库岸的熔结凝灰岩熔结紧密熔结，岩
32、性坚硬，无软弱夹层分布。(2) 库岸无顺坡向的断层切割，顺坡向缓倾角裂隙不甚发育，且延伸短，连贯性差，对边坡稳定无大影响。(3) 比较发育的NNW和NE两组陡倾节理，有时会形成节理密集带，但延伸差，且倾角大于边坡角，对岸边坡整体稳定不起控制作用，但局部岸库，如探槽T12，钻孔CK22附近的库岸岩体完整性有影响。由上述可知，岸库边坡的整体稳定性是好的。2.1.2.4
侵没库周无居民点，厂矿企业及农田分布，不存在水库侵没问题。2.1.2.5 挖库扩容上水库开挖扩容必须以确保边坡的边坡和库岸原有的防渗条件不至于有太大改变为前提，一般在正常蓄水位136米处，基本保持现有的山体厚度的情况下进行开挖是可行
33、的。建议公路高程以下开挖边坡取1：0.7，对水位变动带进行适当衬护，裂隙发育岩体破碎地段加强衬护。公路以上开挖边坡一般可采用1：1.4，坡面适当整理，稍加衬护并做好排水。2.1.3 枢纽区工程地质条件2.1.3.1
上水库坝址工程地质条件（1）主坝主坝位于库盆的西侧，中部以水竹沟山为界，分为南北两个坝段。坝顶长512米，沟底高程约97米。两沟岸坡约20度，是对称形河谷。分布于坝址区的地层有第四系的坡积碎石土，洪积含块石碎石头，上侏罗系的熔结凝灰岩，燕山晚期的花岗斑岩脉及安山玢岩。坡积碎石土：以碎石，土等混杂组成，碎石成分多为熔结凝灰岩，碎石直径以0.55厘米者居多，无分选，顺坡堆积，厚0.51
34、.5米，广泛分布于坝址区。洪积含块石，碎石土：以碎石为生组成，夹有直径520厘米的块石，无分选，厚度最大约4米，主要沿水竹沟分布。熔结凝灰岩：灰白色，灰黑色或青灰色，以凝灰质为主组成，含有少量岩石、及暗色矿物，熔结凝灰结构，块状结构，是坝址区的主要基岩。安山玢岩：灰绿色，风化后呈黄色或褐黄色。斑状结构，斑晶多为斜长石，斑状结构，块状结构，致密坚硬，与围岩接触一般尚好，个别处见挤压现象。坝址区有两条花岗斑岩脉侵入：1（NE20o
NWL83o）宽约13米，于北坝肩高程125米处穿过坝轴线，延伸较长。2（NE15o NWL80o85o）宽约810米，在水竹沟山北坡高程110米穿过坝轴线，延伸不长。
35、通过坝址区的断层有三条：F2：NW275280o NEL75o，宽0.5米，出露于北坝段右测（TC19探槽下部）高程101米处延伸不远。F6：NE8085o NWL75o，宽23米，见于北坝段趾板CK15号孔，推深于沟底穿过坝轴线，延伸情况不明。F8：NE55o
NWL73o，宽0.5米，于南坝肩（TCL探槽）高程120米处通过，延伸不远。坝址处裂隙发育，可分为四组，见表2-1.表2-1 坝址处裂隙分组表组走向倾向倾角宽度（mm）简要描述NNW330o350oNE75o85o0.11面平直局部充填钙膜方解石细脉，分布广，个别处密集NE20o45oSE75o85o0.10.5面平直局部充填钙膜分
36、布广NW300o320oSW70o85o0.11面平直延伸短，有时闭合状近东西NW SW75o85o0.10.5面平直延伸较长，分布广泛（其中以两组最为发育，平行间距13米，有时可形成裂隙密集带，切割密度达20条/米以上，但未见长大裂隙，多呈闭合状，仅表面有时有泥质充填）。
坝址处地下水可分为孔隙潜水和基岩裂隙水孔隙潜水：分布于水竹沟洪积含块石碎石土层中，由大气层降雨补给，沿沟向下排泄，含水不丰。基岩裂隙水：其分布受岸坡基岩裂隙发育特性控制，由大气层降雨补给，沿坡向下部沟底排泄，含水微弱，季节性变化明显。坝址处一般无全风化带,北坝段强风化带一般深612米南坝段水竹至沟底深48米，而龙芥沟南岸坡
37、高程100110米以上无强风化带分布，全为弱风化基岩。
坝址岩体透水性以弱水性为主，但基岩面以下37米多为强透水层。相对抗水层坝顶理深1723米，防渗帷幕应进入相对隔水层一定深度，左岸帷幕外延可与库岸防渗一并考虑。（2）东副坝东副坝位于上水侧东侧垭口，坝顶长219米，地形最底点高程为122米，两岸坡度约15o，地表几乎全为厚0.51米的坡积碎石土覆盖，无塌坡，崩塌等不良物理地质现象。坝址基岩为第层灰白色熔结凝灰岩，趾板线中部有安山玢岩分布。左坝坡高程124米处（TC13探槽下部）有宽0.5米的F4断层通过，需作工程处理。两岸强风化带厚79m，中部23米。相对不透水层顶板埋深有较大的差异，左岸约
38、10米，右岸约20米，中部约13.20米。地板防渗帷幕应进入相对隔水层。左岸外延3040米，右岸外延4050米。（3）北副坝上水库北垭口，地形最低底高程136.7米，基岩面约135.0米，略低于正常蓄水位，该处岸坡平缓，约1015o，但垭口分水岭单薄，基岩主要为安山玢岩，表层风化强烈，最深达5.6米。该处无较大断层面通过，相对隔水层顶板埋深约120米。坝基防渗帷幕进入相对隔水层，并与两岸防渗措施相接。综上所述，坝址处无影响建坝的重大工程地质问题，修建坝高43米的面板堆石坝是允许的。在清除覆盖层后，堆石体可置于强风化岩体上。趾板基础应置于弱风化岩体上。对通过主坝的断层F6F2F8及断层F4均需进
输水系统工程地质条件（1）上进水口上进水口位于水竹沟山东坡，主坝趾板线转折部位，洞底部高程100米，洞脸处自然边坡约为30度，边坡走向与洞向正交，基岩为第层灰白色熔结凝灰岩，岩性坚硬，强风化带厚48米，无倾向断裂切割，属稳定坡，但洞脸削坡度与该处趾板的位置综合考虑。（2）隧洞上平段上进水口至竖井，洞径6.5米，长约90米。组成基岩为熔结凝灰岩和安山玢岩洞顶岩体厚2025米，无较大断层通过，但NE，NNW和NWW三组陡倾裂隙较发育，有时形成裂隙密集带，且安山玢岩与围岩接触带在洞底大致平行与洞线延伸，接触蚀变使岩石强度变差，属类围岩。建议f值24米，K0值250360K
40、g/cm3。（3）隧洞竖井段竖井直径6.5米，深100米，上覆岩体厚度25米，围岩为第层肉红色夹灰白色熔结凝灰岩，该层底部有凝灰角砾岩或集块岩，致密坚硬。该处无断层通过，但有多组陡倾角裂隙发育，有时形成裂隙密集带，而且安山玢岩与围岩接触带在高程70米处穿过竖井，可能对井壁围岩稳定有一定的影响。裂隙发育随深度而减弱，下部安山玢岩与肉红色熔结凝灰岩完整性好。高程70米上属类围岩，以下为类围岩。建议f值35米，K0值300500Kg/cm3。（4）隧洞下平段由竖井至厂房，洞径6.5米，长约470米，洞顶高程810米。洞顶岩体厚70125米，由第层肉红色夹灰白色熔结凝灰岩和第层灰白色或浅红色熔结凝灰岩
41、组成，该两层属龙兴亭东约150米处分界。闭线有三条花岗岩斑岩4，8，9分布。其中以9规模最大，宽2832米。从地表露头可见两侧围岩蚀变及挤压现象。全段有两条与洞轴线相接时完成正交的陡倾角断层F1及F2通过，且有多组陡倾角裂隙发育，个别会形成裂隙密集带，可能会对局部顶拱产生不利影响，但就全部而言，洞身岩稳定性是比较好的。该洞段属于类围岩。建议f值46米，K0值400600Kg。/cm3。（5）尾水隧洞段尾水洞处于厂房和下进水口之间，洞顶岩体厚度为1025米，由第层熔结凝灰岩和安山玢岩组成。靠近上游，F5断面垂直洞线通过，需进行工程处理，尾水进出口位置选择应保证洞顶岩体有足够的厚度。该洞段属于类围
42、岩。建议f值为24米。2.1.3.3 厂房工程地质条件（1）
地质概况厂房位于龙兴亭西侧高程3050米的缓坡地形上，山坡坡度约15o，往北及南延伸，地形均向东收缩，形成略向西凸出宽50米的山梁。西侧陡坡下为一坡积平台，高程2325米，东侧山坡变陡，坡度3050o。该处普遍覆盖厚0.51.5米的坡积碎石土，基岩零星出露。基岩由.层灰白色夹肉红色熔结凝灰岩和第.层灰白色或灰黄色沉凝灰岩组成。熔结凝灰岩：灰白色有时为肉红色，以凝灰质为主，熔结凝灰结构，块状结构。据室内岩石实验资料，饱和抗压强度为7090MPa，软化系数为0.650.70，弹性模数MPa。力学性质好。沉凝灰岩
43、：灰白色或灰黄色，以细凝灰质为主组成，局部含有岩屑，层状结构，层理明显。据室内岩石实验资料，饱和抗压强度为2535MPa，软化系数为0.350.45，弹性模数MPa。力学性质较差。岩层产状近南北，倾西，倾角8085o，往北或向南延伸，岩层走向逐渐偏转为NE15o左右，在平面上呈“S”型，在转折部位层面裂隙较发育，有时可见层间错动现象。以NNE和NWW两组陡倾裂隙为主。厂房地段未见有较大断层通过，但有多组裂隙发育，以NNE和NWW两组陡倾裂隙为主。厂房地段地下水属基岩裂隙水，但大气降雨补给，地下水埋深916米，含水性弱，受基岩裂隙发育特性控制季节性变化明显。（2）
44、F5断层F5断层是一条隐伏断层，最初是1995年常州地区地质工程勘察院由钻孔ZK18-1（孔深20米）揭露的，当时又在其东侧相距仅2.5米上施工钻孔ZK18-2（孔深30米），却未遇此断层。因未做进一步勘察，该断层未能查明。由于F5断层的规模和分布情况直接影响到厂房的位置选择，本次结合厂房地段工程地质条件的论证，布置了物探工作及钻孔2.CK11.CK28.30.CK31.CK32.CK26和探槽TC1.TC2.TC7.TC9，斜孔CK12（SE9度倾角70o，孔深30米）在孔深10.99米至27.76米遇到该断层，CK26开始即钻在此断层上，直至孔深60米深孔时仍未钻穿，而其余钻孔和探槽均未遇
45、此断层。由此可知，F5断层是一条经ZK18-1，CK26，沿北东10 20o方向延伸，宽度45米，倾角按时完成直立的断层，物探结果基本一致，该断层未通过厂房区。（3）
工程地质基本条件评价厂房所处地段西有断层F5，东为由熔结凝灰岩组成的斜坡，南北两端为岩石走向呈“S”型扭曲的转折部位，其基础又处在力学性质相差悬殊的层熔结凝灰岩和层沉凝灰岩组成的软硬相间的地皮上。如果想既远离断层F5又可避免沉凝灰岩，则须有较大距离的平移，这样会造成东侧山坡大量的开挖和形成较高的人工边坡，加之南北两端可供移动的余地不太多。因此，直径约为30米的厂房竖井只能放在钻孔CK11和CK
32所控制的地段上，无法避开力学性
46、质较差的第层沉凝灰岩土，有利于井壁的稳定。厂房处围堰属类，f值：35，K0：250400Kg/cm3。厂房东侧（上游）坡，由坚硬的熔结凝灰岩组成，地形坡度约为30o，无顺坡向缓倾断裂切割，虽有多组节理，裂隙发育，但延伸短小，多为陡倾角，对边坡稳定不起控制作用。边坡的整体稳定性是好的。按设计方案，人工边坡若不超出50米，建议开挖边坡为1：0.5，坡高每15米增设马道，同时做好排水，整平坡面和衬护工作。厂房竖井深40米，井壁较高，上部沉凝灰岩，性质较差，开挖时可能有滴水现象，必须做好衬护工作。2.1.3.4
尾水渠及围堰工程地质条件（1） 尾水渠尾水渠沿开阔的龙芥沟布设，沟宽80150米，沟内分布
47、厚810米的洪积沙砾石夹壤土，局部表层有厚0.51.0米的壤土，下伏基岩为第层灰白色熔结凝灰岩，其顶板高程28米，向下游微倾，尾水渠底板高程10.0米，渠底基础全部座落在洪积层上,两岸边坡2030o，表层坡积碎土厚0.51.0米，个别处可达2米，山坡下部基岩多以裸露，无崩塌，滑坡等不良物理地质现象。尾水渠开挖多为土方，仅在沟中部狭窄处，渠北侧山坡有少量石方。建议开挖边坡：洪积沙砾石夹壤土1：1.5，熔结凝灰岩
1：0.5。（2） 围堰围堰位于龙芥沟口，轴线北东30度，堰顶高程约22米。沟宽约150米，沟内洪积沙砾石夹壤土厚811米，较密实，重型动力触探锤击数67击。下伏第层灰白色熔结凝灰岩和花
48、岗斑岩，顶板高程24米。左岸坡约30o，右岸坡约15o，坡积碎土厚0515米。建议临时开挖边坡：洪积沙砾石灰壤土1：151：175；熔结凝灰岩 1：075；洪积沙砾石夹壤土承载力为240KPa。2.2 工程水文气象资料2.2.1
流域概况沙河发源于江苏、安徽两省交界的观音山、青峰山一带，由中田舍河、徐家园河、平桥河等12条支流汇集而成。流域内基岩大部分为安山岩、火成岩及石灰岩等，其上覆盖有风化层及砂壤土。砂壤土土层薄，一般约0.5m。地表植被良好，覆盖率达75%左右。地面高程大部分在218m以下，最高为548m，山坡坡度在20°40°之间。1961年在沙河下游建成大型的沙河
49、水库，该水库集水面积148.5km2，原设计为一座以防洪、灌溉为主，结合发电和水产养殖的综合利用水库。1982年起增加了向戴埠镇供应生活用水任务，1994年起又增加了向溧阳市供水的任务。沙河抽水蓄能电站位于江苏省溧阳市沙河乡， 北纬31°17，
东经119°26。电站利用沙河水库作下水库，在其东侧的龙岕沟上，粪桶岗以西的箕形地段筑坝兴建上水库。上水库所在的龙岕沟是一条小荒山冲，全长1.2km，两岩山坡主要生长杂树，有少量毛竹和零星山坡旱地。南面的龙岕尖山高程为191.6m，是库区范围内最高的山峰。冲内原有五户农民居住，现均已搬迁。上水库北、东、南三面均为山地，山顶高程多在1
50、43m164.7m之间，西面为冲沟，沟底地势较平坦，高程在93m左右。2.2.2 下水库水文特性2.2.2.1
下水库简况本蓄能电站利用已建沙河水库作为下水库。沙河水库位于溧阳市南部丘陵山区，南河支流戴溪河上，集水面积148.5km2，1961年建成。水库原设计以防洪、灌溉为主，结合水力发电、水产养殖等综合利用。根据水库三十多年来的运行资料，经过分析并于1992年经专家论证，最后得到省防汛指挥部批准，该库汛期控制水位由17m提高至18m，兴利水位由18m提高至19m。沙河水库设计灌溉面积7.2万亩，最大实灌面积曾达到9万亩，由于农业生产结构的变化，目前实灌面积仅有5.6万亩，养鱼水面积1.07
51、万亩，水电站正常年份可发电100万kw·h，此外，还兴办了一些工业和旅游设施。从1982年起沙河水库增加了向戴埠镇供水，从1994年起又增加了向溧阳市供水。从远景规划来看，水库功能将以防洪、供水为主，其次是灌溉、水力发电和水产养殖等。1979年7月9日溧阳市上兴发生六级地震（震中距水库约26km）。沙河水库溢洪闸、输水涵洞、启闭机房、水电站厂房和管理房等都产生了不同程度的裂缝，后均进行了加固处理。随着改革开放的不断深入，为充分发挥旅游资源的优势，水库周边兴建了一批旅游、疗养设施，吸引了大量游客前来观光、疗养。该水库已被溧阳市政府确定为天目湖风景旅游开发区。2.2.2.2
52、库水文特征值根据沙河水库专用水文站34年实测资料的分析计算，该水库有关水文特征值如表2-2所列。下水库泥沙根据沙河水库管理处1996年7月经重新核实后的沙河泥沙资料：多年平均输沙量2.315万t，多年平均含沙量为0.286kg/m3。本抽水蓄能电站下库为沙河水库，总库容1.09亿m3,电站下游出（进）水口，在河流入库下游约5km处，根据水库工程运行实践和具体分析，泥沙对电站运行无影响。序号名
53、计洪量（三天）104m365457校核洪水标准（P）%0.05(原设计标准)8校核洪峰流量m3/s13499校核洪量（三天）104m37906表2-2 下水库水文特性表2.2.2.3 水库特性沙河水库原设计提供的水库面积、库容特性分别见表2-3。表2 下水库（沙河水库）水位面积、库容关系表水库水位（m）水库面积（km2）900水库库容（108m2）续表2
下水库（沙河水库）水位面积、库容关系表51033根据水库多年运
54、行情况，该水库工作特性如表2-4所示。表2-4 下水库工作特性表序号名 称单 位数 量备 注1调节性能年调节2设计洪水位M%（原设计标准）3校核洪水位M224P=0.05%（原设计标准）4冬春正常蓄水位M1905汛期控制水位M1806死水位M1307总库容104m310840其中：兴利库容104m34870兴利与防洪 防洪库容104m35970共用库容
死库容104m万m3注：现大坝安全鉴定设计洪水P=1%，相应水位21.23m; 校核洪水P=0.05%，相应水位22.35m。2.3 设计资料2.3.1 工程等别及建筑物级别沙河抽水蓄能电站装机容量为100M
55、W，建成后在电网中起填谷调峰作用。本抽水蓄能电站下水库为已运行30多年的沙河水库，正常蓄水位19米以下库容为5970万m3。拟建的上水库最大坝高43米，在正常蓄水位136米时,总库容位58.55万m3。根据现行水利水电枢纽等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）以及防洪标准GB50201-94条款6.1及6.2之规定,本工程属三等工程,工程规模属中型;其主要建筑物如上水库的主副坝、输水系统、电站厂房及高压出线系统等为三级建筑物，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。上水库主、副坝防洪标准为百年一遇设计、两百年一遇校核；厂房防洪标准根据下水库（沙河水库）资料按百年一遇设计，两百年一遇校核。2.3.2
56、 设计基本资料2.3.2.1 枢纽任务本工程以防洪、灌溉为主，同时兼有发电、供水和水产养殖等综合作用。（1）发电装机10万千瓦，多年平均发电量为1.82亿度，本电站设2台5万千瓦可逆混流式水泵水轮机发电电动机机组。上库正常蓄水位136米，相应库容258.6万立方米；死水位 116 米，相应死库容 32 万立方米。厂房为 半地下竖井式 ，主厂房长51.0 米，宽 23.0米；副厂房长
51.0 米，宽 10.32米。（2）防洪上库设计洪水标准为百年一遇，设计洪水位为135.95米，设计洪水位下库容为 1.09亿立方米。（3）灌溉沙河水库（下库）设计灌溉面积7.2万亩，最大实灌面积曾达到 9 万亩。（4）水产养殖业养鱼水面积为 16.05
万平方公里，为发展养殖业提供了有利条件。（5）供水1982年起沙河水库增加了戴埠镇供水，1994年起又增加了向溧阳市供水。2.3.2.2 设计资料（1）水文气象数据1)径流上水库： 集水面积： 0.178km2下水库（沙河水库）： 集水面积： 148.5km2 水库水面面积： 11.60km2 相应水位19.00m 多年平均流
