大柳树水利枢纽在西北地区发展中战略地位的思考

大柳树水利枢纽地理位置优越,是今后黄河上游唯一可建高坝大库的关键性工程,库大水多沙少,开发条件十分优越。通过径流调节,可优化水资源配置,减轻下游断流压力;改善水沙条件,减缓河道淤积和萎缩, 维持河流健康生命,增加泄洪输沙能力;在不多引黄河水的前提下扩大灌溉面积40万hm2,植草种树,再造绿洲,改善生态与环境;对上游梯级起反调节作用;枢纽本身装机200万kW,年发电量78亿kWh,具有很强的还贷及盈利能力,经济效益十分显著;提高宁蒙河段防洪标准,防止冰凌灾害。从治理及开发黄河全局出发,大柳树工程具有重要战略地位,能更加充分合理地利用水资源,也为远景发展留有较大余地,综合效益十分明显,而投资和淹没损失都不大,对开发大西北具有巨大的意义,应尽早立项开发。

大柳树坝址松动岩体波速特征研究

一般大型工程均首先考虑避开强震区,因而对强震区内岩体破坏的研究较少。大柳树坝址位于VIII级潜在震源区,岩体受到多次历史地震的破坏,其特征与一般岩体有明显区别,为松动岩体。岩体弹性波速度是组成岩体的岩石性质、岩体结构、赋存环境的综合反映。针对大柳树坝址进行了大量的现场波速测试,其中洞壁波速测试261段,洞间穿透波速65个扇面,CT穿透波速6个剖面。与其他坝址对比发现,大柳树坝址岩体波速明显偏低,整体上与其他坝址风化带或断层带波速相当,而且其洞壁波速、洞间岩体穿透波速、洞间岩体CT穿透波速均无明显差别,这是松动岩体波速特有的特征。通过岩体弹性波速与岩体基本质量评分BQ的比较发现,二者有良好的线性关系,波速反映了测试范围内的岩体质量。

黄河大柳树水利工程开发的机会成本分析

作者应用环境保护效益模型计算和分析了在黄河黑山峡河段修建大柳树水利工程的机会成本,即保护自然景观所获得的休闲娱乐经济效益。分析结果表明,大柳树水利工程的净效益总计为78 9亿元。如果将黑山峡河段保护起来,则需环境保护年效益最少为104 17万元时,才能获得与大柳树水库工程效益相同的效益。但是,目前黄河黑山峡河段没有任何旅游经济收益。所以从目前的现实来看,修建大柳树水利工程的经济效益大于将该河段的环境保护效益。根据统计,与黑山峡河段相距约10km处的沙坡头自然景观旅游区的年旅游收益至少应为400万元,远大于工程年效益。因此,从长远来看,如果黑山峡河段保护起来进行旅游开发应该可以获得更高的经济效益。

论黄河大柳树水利枢纽工程的战略地位与作用

大柳树水利枢纽坝址位于黄河上游干流黑山峡峡谷出口处 ,上距兰州 2 5 0km ,下距银川 160km ,控制黄河流域总面积的 3 3 .6% ,总径流量的 5 8% ,总输沙量的 10 % ;水多沙少 ,水资源开发条件优越。拦河大坝拟采用面板堆石坝 ,正常高水位 13 80m ,最大坝高 163 .5m。总库容 110亿m3 ,经水库冲淤平衡 ,10 0年后还可永久保留 5 0亿m3 库容。水电站装机容量 2 0 0万kW ,年发电量 78亿kW·h。大柳树水库与龙羊峡、小浪底水库为黄河水沙调控体系的三大骨干工程 ,大柳树水库具有承上启下、反调节径流、兼顾各方面利益的独特功能 ,是有利于黄河上、中、下游的战略性工程。其主要作用是 :调节上游径流 ,增加黄河可用水源 ,缓解黄河断流 ,改善水沙条件 ,维持主汛期造床输沙流量 ,减轻河道淤积萎缩 ,提供生态用水 ,建设绿色屏障 ,防治荒漠化 ,改善生态环境 ;大幅度提高黄河上游梯级电站发电效益 ;提高宁蒙河段防洪标准 ;防治冰凌灾害 ;从治理和开发黄河全局出发 ,综合效益更大。另外 ,大柳树工程还是南水北调西线工程的调节水库与西电东送北部通道的调节枢纽 ,对于西部开发和黄河治理具有不可替代的战略作用。

黄河黑山峡大柳树坝址区F_(201)和F_(7(8))断层的活动性

黄河黑山峡大柳树坝址区位于青藏高原中卫-同心活动断裂带内F7(8)和F3断层所夹持的寒武系变质砂岩夹千枚岩推覆岩片中。对F201、F7(8)断层活动性的认识是坝址稳定性评价的关键,也是争议的焦点。通过对大柳树坝址区F201、F7(8)断层带特征的追索观测、工程揭露和断层泥测年,获得F201、F7(8)断层活动特征的新资料,证实了F201断层是一条晚更新世晚期和全新世以来强烈活动的区域发震断层,同时确定了F7(8)断层水平左旋走滑作用的存在;发现断层通过之处二级阶地堆积物的震陷槽;获得了小于20ka断层泥测年数据,尤其是确定了F7(8)断层与F201断层的交会地点。因此熏按水电规范,F201和F7(8)断层被定为活动断层。

黄河大柳树坝址岩体松动机制动力数值模拟研究

黄河黑山峡大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动现象,主要特征是岩体应力释放,结构面张开,密度显著下降。为进一步研究岩体松动的成因机制,在详细地调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,通过三维有限元数值模拟计算,进一步证明了大柳树坝址区存在的大范围岩体松动与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此,在目前的工程地质条件下,一旦发生同样规模的地震活动,坝址区所遭受的破坏程度会更大。

大柳树坝址岩体破坏机制分析

大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动破坏现象。为进一步研究其松动破坏的成因机制 ,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上 ,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系 ,并通过动力模拟试验和动力数值分析 ,进一步证明岩体松动破坏现象与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此 ,在目前的工程地质条件下 ,一旦发生较大强度的地震活动 ,坝址区所遭受的破坏程度会更大 ,对拟建的水利工程设施将产生严重威胁。

大柳树坝址岩体松动机制物理模拟研究

大柳树坝址区存在大面积、大范围的岩体松动现象。为进一步研究岩体松动的成因机制,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,同时又通过模拟试验进一步证明大柳树坝址区存在的大深度、大范围岩体松动与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此在目前的工程地质条件下,一旦发生较大规模的地震活动,坝址区所遭受的破坏程度会更大,对拟建的水利工程将产生严重威胁。

黄河黑山峡大柳树坝址若干地震地质问题的研究

本文主要根据《黄河黑山峡河段地震地质补充论证工作报告》1,对黄河黑山峡河段大柳树坝址区主要地震地质问题,包括1709年中卫7?级地震的地表破裂带长度,F201断层的规模,坝址区F3、F7断层晚更新世以来是否被F201断层“牵动”,坝址区不同级别断层的深浅构造关系等主要方面的研究进展作一概要介绍。

大柳树水利枢纽坝区松动岩体的水力学特性

黄河大柳树水利枢纽坝区岩体大范围发生了松动,确定其水力学特性指标并进行渗流分析具有重要的现实意义。首先,根据坝区两岸众多平硐和过河平硐资料,统计出两岸和坝基岩体的优势节理裂隙组参数分布,采用等效连续介质渗流理论,求出两岸和坝基岩体的渗透系数张量;然后依据坝区左岸固结灌浆试验(包括压水试验)资料和过河平硐实测渗水量资料,对渗透系数张量进行修正;最后,进行3个重要断面的渗流分析。可以看出:坝区工程范围内岩体渗透性很强,渗透系数张量量级达10-5～10-4 m/s;绕坝渗流量大,帷幕灌浆工程量大。

黄河大柳树水利枢纽工程区生态修复绿水资源消耗量定量模拟

绿水的确定和有效利用对于干旱半干旱地区水资源配置和生态建设有重要的意义。在"绿水"概念界定基础上,构建基于生态水文理论的绿水资源消耗量定量模型,并以大柳树水利工程区为研究对象,对工程区20世纪50年代以来绿水资源消耗量进行定量模拟,得到研究区绿水资源消耗量现状时空结构特征,进而得到不同水分供应条件下不同植被类型绿水资源消耗定额,确定生态修复措施下工程区的绿水资源消耗量。结果表明:(1)大柳树水利枢纽工程区绿水资源消耗量受降水影响明显,50年代以来整体上表现出增加到降低的变化趋势;(2)不同植被类型绿水资源消耗量差异明显:林地最大,其次为农用地;(3)大柳树水利枢纽工程区不同水平年绿水资源定额,其中枯水年:林地341.2 mm,灌丛241.1 mm,草地200.8 mm,农用地291.5 mm;丰水年:林地444.4 mm,灌丛306.1 mm,草地271.2 mm,农用地399.9 mm;平水年:林地370.3 mm,灌丛295.3 mm,草地250.6 mm,农用地360.6 mm;(4)根据各水平年不同植被类型绿水资源定额以及工程区生态修复方案,利用面积定额法得到工程区各生态修复措施需水总量及工程区各分区生态修复绿水资源消耗量。

黄河大柳树—沙坡头河段典型弯道水流运动平面二维数值模拟

建立了适体坐标系下的平面二维紊流水流数学模型,对黄河在宁夏回族自治区中卫市境内的大柳树—沙坡头河段典型弯道的水流运动进行数值模拟。为了反映弯道环流的影响,对动量方程进行修正,紊流模型采用修正的RNGk-ε模型。通过对黄河大柳树—沙坡头河段连续弯道水流运动数值计算结果与实测结果的对比分析,表明该模型能够准确地模拟具有复杂地形的天然河流弯道中的水流运动。利用所建立的模型计算了4种典型工况下水面的纵比降和横比降,得到一些有益的结论。

大柳树高坝F_(201)断层避让距离研究

利用国内外类似构造位置上的走滑型、逆走滑型发震断层极震区IX度等震线短轴在断层上、下盘分布宽度的统计分析，探讨了大柳树高坝的F201断层避让距离问题。经统计分析，给出了活断层IX度等震线短轴在断层上盘的优势宽度为6～6．4km，在这个距离之内，活断层的粘滑或蠕滑运动都可能会在地表产生永久性形变，同震或震后灾害严重，对于工程而言存在抗断问题。因此，这个数据可作为F201发震断层避让距离的参考值。野外调查表明大柳树高坝距F201活断层仅1．5km，小于本研究得出的活断层避让距离，而且坝址位于F201活断层上盘，因此不适宜在大柳树坝址修建水利水电工程。

黑山峡大柳树坝址区断裂构造格局与工程抗断问题研究

青藏高原是全球陆内地震活动最为集中而强烈的分布区带之一 ,位于高原块体东北缘的祁连山逆冲推覆型活动山链又是其中最强烈的现代活动构造带之一。大柳树坝址区即位于该活动山链的北祁连山前主边界逆冲断裂活动带向东延伸的分支断裂 ,即古浪 -中卫 -同心弧形逆冲走滑活动断裂带内的东段 ,中卫 -同心弧形逆冲走滑活动断裂带的香山—天景山逆冲推覆构造带内。逆冲带内的主干活动断裂 F2 0 1 的规模及活动强度是影响坝址稳定的主要因素。本文通过分析大柳树坝址区基本断裂构造格局 ,阐述了 F2 0 1 断层活动对坝区内另一条主干断层 F7( 8) 以及位于坝址上分支断层 F39、F40 的控制牵动效应。通过室内有限元数值模拟 ,定量分析了断层 F2 0 1 的活动对分支断层 F39、F40 的牵动程度。

黄河大柳树河段水情实测结果分析

对黄河大柳树河段19个典型代表断面的流速、水深分布等情况进行了分析。结果表明:1大柳树河段各断面水位从上游至下游呈下降趋势,相对窄深的断面水流相对湍急,相对宽浅的断面水流相对平稳,天然弯道河段的河床变化符合凹岸冲刷、凸岸淤积的水沙基本运移规律;2大柳树河段河面相对狭小,水流相对湍急,部分河段的平均流速可达2m/s;3大柳树河段弯道上的流速分布符合自由涡和强迫涡定律,断面流速与水深基本保持正相关关系,且弯道入口处靠近凸岸的水深相对较深,流速也较大,当弯道中心角较大时平均流速的最大值逐渐由凸岸向凹岸转移。

黄河大柳树水利工程移民对生态环境的影响预测评价

拟建的黄河大柳树水利工程对于黄河流域水土资源的有效利用和库区、灌区群众生存条件的改善具有重要的意义。但是水利工程移民引起的生态与环境问题也不容忽视。通过人 -地关系模型计算了大柳树工程移民前后对安置区产生的人口胁迫力变化 ,结果表明 ,移民使安置区土地的人口压力增加了 3.9倍。移民居住点、交通设施等的建设活动和土地开发利用也可能导致安置区的土地荒漠化 ,因此 ,必须预先采取相应的措施 ,缓解土地压力、防止土地荒漠化。

大柳树坝址灌浆试验与岩体质量

通过分析两次灌浆试验中的单位耗灰量、岩体质量、波速变化、地面抬动及岩体应力状态之间的关系,提出异常高的耗灰量是坝址岩体质量差且发生松动的必然结果,进一步论证了坝址区岩体发生了大规模松动的客观事实。

黄河大柳树坝址岩体破坏机制动力模拟试验分析

黄河黑山峡大柳树坝址区存在大范围的岩体松动破坏现象,其主要特征是岩体应力释放,结构面张开,密度显著下降。为进一步研究岩体松动的成因机制,在详细调查区域地质背景条件及区域地震动力作用基础之上,提出了地震动力作用与岩体松动现象的内在联系,通过动力模拟试验进一步证明大柳树坝址区存在的大深度、大范围岩体松动与历史上该地区发生的强烈地震具有密切关系。因此在目前的工程地质条件下,一旦发生较大强度的地震活动,坝址区所遭受的破坏程度会更大,对拟建的水利工程设施将产生严重威胁。

大柳树灌区作为国家商品粮后备基地可行性研究

论证了大柳树水利枢纽周边灌区作为国家商品粮后备基地的需求与可行性.通过对土地资源潜力、开发前景和未来水土资源匹配态势的系统分析,以及其周边区域对粮食的需求的探讨,认为在大柳树水利枢纽工程和南水北调工程建成后,可以保证新增的(150～200)×103hm2粮食播种面积自流和低扬程灌溉的水源,从而满足增产100×104t以上粮食的目的.

大柳树坝址工程断错效应分析

坐落于中卫-同心活动断裂带中间部位的黄河黑山峡大柳树坝址，距F201发震断层垂直距离不足1．5kin。统计表明，在青藏高原及其周缘地区，当发生Ⅶ级以上破坏性地震时，距发震断裂两侧3～5kin的范围内都有可能出现断层的分支破裂、次生破裂等错断效应。大柳树坝址处于Ⅶ级以上地震时的分支破裂发生带内，因此，存在工程错断效应问题。三维有限元数值模拟结果表明，断层F201发生错动时，坝址地段断层F93、F39、F40相对于F201的错动比率处分别达到14．38％、12．00％和9．84％以上。