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新疆若羌县若羌河水库工程

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获奖年度2023

专业分类工程勘察

获奖等级二等奖

设计单位新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司

设计人员张仲靓、李旻、王兆云、马军、李军辉、麻永福、许高胜、陈晓、吐尔逊江、杨莹、陈军、张欣

项目简介

若羌河水库工程位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内的若羌河上。是若羌河唯一的控制性工程,是一座以防洪、灌溉、工业供水为主,兼顾发电任务的枢纽工程。水库总库容1776万m3,正常蓄水位1635m,死水位1610m,控制灌区灌溉面积8.2万亩,电站装机容量2.6MW,多年平均年发电量为1016万kW·h。工程等别为Ⅲ等工程,工程规模为中型。工程由拦河坝、表孔溢洪道、泄洪兼导流洞、灌溉引水发电系统及电站厂房等组成。河床处布置拦河坝,引、泄水建筑物均布置在右岸,自左至右依次布置表孔溢洪道、灌溉引水发电洞、泄洪兼导流洞,电站厂房布置于坝后右岸阶地。大坝为碾压式沥青混凝土心墙坝,最大坝高77.5m。工程地震设防烈度为Ⅶ度。

若羌河水库于2017年3月开工建设,2020年12月通过自治区水利厅组织下闸蓄水验收,目前工程已经运行2年多,运行状况良好。

1.项目特点:

若羌河水库为自治区重点水利工程之一,工程场地交通条件差,勘察人员利用传统勘察手段结合遥感解译系统、井下电视成像系统、气囊式、水囊式双封隔水系统等先进技术手段对该工程的区域、库区、坝址区等地质条件进行综合分析,查清了构造分布位置及其特征,选出合理的建坝位置,避开了不利构造对工程的影响。

2.主要工程问题:

2.1区域构造复杂,近场区分布活动断裂

本工程位于塔里木古陆块南缘的阿尔金陆缘断块上,断块位于阿尔金山山前断裂与阿尔金断裂之间,新构造运动强烈。区域性活动断裂阿尔金山北缘断裂位于坝址北部,距场地6.3km。区域性深大断裂阿尔金断裂位于工程区南部,为全新世以来活动断层,距场地约90km。

2.2坝址区岩性多变,侵入岩无规律分布

     工程区侵入岩无明显分布规律,通过传统测绘与高清卫片分析相结合,查清了工程区侵入岩及各类变质岩的分布范围。其中坝址区右岸为一侵入岩墙,水工建筑物局部段位于花岗岩与云母石英砂岩、片岩的接触带上,接触带处可能存在不利结构面对水工建筑物产生不利影响。针对这一情况对该部位进行针对性工作。期间,发现接触带处发育一条规模较大的断层,破碎带宽约5m,有碎屑岩类孔隙裂隙水存在。

2.3天然建材匮乏,砂砾石料场超径石含量高

工程区上下游均为峡谷段,砂砾石料分布较为稀少,河床河谷狭窄,谷底宽约55m,河床覆盖层最厚处约10.6m,主要为冲积漂卵砾石,漂石含量较高;两岸阶段面积较小,最厚10余米,且漂石含量较高,无用层较厚。工程区的土料和沥青骨料分布较少,50km范围内无该类料场分布。

3.技术难点与技术创新:

3.1高质量完成新构造与地震活动较强烈地区的区域构造稳定性研究与评价

若羌河水库距离6级、7级、8级构造带较近。区域地质构造环境复杂,为查清工程区所在区域地质情况,运用了以下技术手段:①通过卫星影像、航空摄影等遥感图像的解译,分析断裂在区域范围内的活动性;②通过地面地质调查,寻找断裂的活动证据;③通过平洞开挖揭露,寻找活动断裂的规模;④通过热释光测年判断其最新活动时代。

3.2对坝线工程地质条件进行了比选并优化

通过大量的外业及室内分析工作,查清了上、下坝线所在位置的地质情况,得出了以下结论:①上、下坝线均处于同一地层,地形地质条件差别不大,岩性及构造条件也无实质性差别;②两坝线的河床坝段覆盖层深度及工程特性无实质性差别,岩体透水率相差不大;③上坝线左岸岸坡两侧均由断层所限,N侧为f15,S侧为f2-1,过断层带处岩体完整程度差,清基工程量大,其防渗工程量也相对较大;④下坝线在正常蓄水位1635m时,坝长204m,较上坝线长,但坝体范围处于河谷较窄的峡谷段,上坝线坝体尾部处于宽谷段,上坝线的坝体填筑工程量略大。

3.3查明了砂砾石填筑料场及块石料场的储量及开采手段

工程区砂砾石料分布较为稀少,规划利用的砂砾石料场超径石含量较高,技术人员通过钻、物、坑探结合统计手段及大型颗分试验,查明超径石在料场范围内的各向分布规律;同时由于工程区范围砂砾石料分布较为稀少,难以满足工程建设需求,技术人员对工程区分布的花岗岩及石英砂岩进行了勘察研究,比较两者作为筑坝块石料的优劣,花岗岩料场其具有饱和抗压强度高的优点,同时也有爆破困难,难于满足设计P5含量的缺点;而工程区范围的石英砂岩饱和抗压强度强度差异性较大,主要和其矿物组成中的石英含量和蚀变情况有关,没有明显的分布规律。综合比选确定花岗岩料场作为工程大坝填筑料的适宜性更好。

3.4 勘察手段先进,保证了工程地质勘察质量

鉴于工程投资规模以及新疆当时的政策环境,勘察期间采取了当时较为先进的技术手段:①利用高清卫片、遥感解译结合地表测绘提升了工程测绘的效率及精度;②利用井下电视成像系统解决了钻孔取芯过程中遇见不良地层时岩芯采取率不足无法准确评价的弊端;③利用气囊式、水囊式双封隔水系统提升了压水试验过程中的工作效率以及传统顶塞法压水试验胶塞易漏水造成试验成果偏大的问题;④利用井下电视成像系统结合水平孔的布设形式在一定程度上替代了平硐的勘探手段,提升了勘察效率缩短了勘察时间。

4.实施效果与成果指标:

①在区域地质方面,除了利用以上技术手段分析评价,同时与新疆防御自然灾害研究所等单位合作论证,取得了坝址区、厂址区场地50年超越概率10%的地表水平向设计地震动参数为0.153g,地震基本烈度为Ⅶ度,工程区位于江尕勒萨依断裂东7.0级潜在震源区内,为区域稳定性较差的区域的成果。

      ②在工程地质方面,对工程区侵入岩与变质岩接触带的析出物以及工程区岩粉、水样进行综合分析,得出接触带富含硫化物,水工建筑物出口覆盖层阶地上部为高盐土层,以上部位的地下水因带出硫化物及盐份,多为中~强腐蚀。通过上、下坝址的勘察工作对两处选址进行比选,两处选址地质条件差别不大,主要差别在清基及坝体填筑工程量、岩体完整性、固结灌浆及帷幕灌浆的深度上。

      ③在料场料源方面,采用专题研究,成功解决了砂砾石料的利用以及块石料的生产问题,满足了工程建设所需用料的质量及储量,节省了工程投资。

5.综合效益

     灌溉方面:水库的建成,显著缓解下游灌区缺水问题,改善灌溉面积8万余亩。供水方面:通过水资源的合理配置,新增工业供水近800万m3,有效提高了供水保障。下游防洪:若羌河水来源于山区,历时段,峰高量大,破坏性强,修建水库拦蓄洪水,消减洪峰作用非常明显,使下游防洪标准由20年一遇提高到50年一遇,有效提高了防洪能力。水利发电:利用水能发电,水电站装机容量2.6MW,多年平均年发电量为1016万kW·h,年均发电效益几百万元。生态基流:为满足下游水生物栖息地所需水量,水库需下泄生态补水,以保证下游若羌河流域鱼类的正常繁育。

工程建设对若羌的社会稳定、经济发展、民生改善意义重大。