西藏扎拉水电站枢纽布置与设计研究

扎拉水电站水头高,泥沙问题突出,工程区地质条件复杂,存在活动断裂带、倾倒变形岩体发育。为减轻泥沙对水轮机机组的磨蚀,缩短引水线路穿越活动断裂带宽度,避开倾倒变形岩体的不利影响。通过多方案比选,确定了“下坝址以库代池,拦蓄泥沙;南线引水隧洞,避开闹中断裂影响带;上厂址地面厂房,利用河岸阶地的枢纽布置方案”。该方案最大限度减少了泥沙对机组的影响,避开了不利地质条件,节省了工程投资,同时充分利用了河段水头,发挥了工程最大效益,研究成果可为类似水电站枢纽布置设计提供参考。

西藏扎拉水电站工程关键技术综述

为提升西藏地区水电开发水平,以扎拉水电站为研究对象,结合该工程特点,总结了扎拉水电站工程勘察设计中遇到的关键技术问题,并通过方案比较、试验研究等手段提出了解决思路和具体方案。扎拉水电站采用引水式开发,工程无法避让区域性闹中活动断裂,具有“高水头、冲击式、深竖井、多断裂带”等特点,同时将装备世界最大的单机容量(500 MW)冲击式机组,工程建设面临较大挑战。对此,扎拉水电站引水开发选择采用“裁弯取直”方式,可较好适应藏东南高山峡谷地区大拐弯段的河流条件。在设计引水隧洞时,采取减小过闹中断裂引水隧洞规模,设置排水洞,混凝土衬砌采用铰接设计以及加强安全监测等综合措施。针对500 MW冲击式水轮转轮,推荐采用锻焊加工制造方式,水斗分瓣考虑避让根部高应力区,转轮轮毂外径约4 900 mm,焊接接头的冲击功可达到70 J(0℃)左右,可基本满足转轮设计制造的要求。

西藏扎拉水电站主要工程地质问题研究

西藏扎拉水电站地处青藏高原东构造结,地质条件复杂,为分析其工程建设和运营面临的地质风险,通过工程地质勘察,查明了工程区基本地质条件,论证了主要工程地质问题及影响。结果表明,扎拉水电站主要工程地质问题为:(1)水库坍岸、倾倒岸坡稳定及固体径流问题;(2)坝址坝肩倾倒边坡、近坝卵漂石岸坡、坝基抗滑稳定问题及坝基防渗问题;(3)引水发电系统中引水隧洞受闹中活动断裂影响、引水隧洞及调压室围岩稳定问题、厂房后倾倒边坡稳定问题等。针对以上问题,提出了相应处理措施。研究成果可为工程建设提供科技支撑。

随机有限断层法合成地震动的研究与应用

目前很多研究者采用随机有限断层模型预测地震动并被证明是可行的。本文运用随机有限断层地震动叠加合成方法,模拟了1988年肃南5.7级地震,与实际记录进行对比分析,发现:用有限断层方法模拟得到的峰值加速度以及峰值加速度出现所对应的特征时刻与真实记录较为吻合;比较模拟的地震动反应谱和实际记录的加速度反应谱,总体上在工程感兴趣的频段内,有限断层方法拟合的结果基本能满足实际工作的需要。为进一步开拓该方法在工程应用中的前景,以兰州市柴家峡水电站为例,将此理论方法应用于缺乏强震记录地区的近场地震动估计中,模拟分析了马衔山北缘活动断裂发震时在坝址区产生的地震动特征,其近场合成结果与1125年兰州7.0级地震的烈度分布符合较好,可供工程抗震设计参考使用。

马尔康巴拉水电站近场区主要断裂活动性及对工程的影响

马尔康巴拉电站近场区内断层的活动性对工程的设计和坝址的选择极为重要。根据野外调查、ESR测年、断层泥石英形貌、地震活动性等综合分析,认为近场区除松岗断裂以外的其他断层在地表浅部晚更新世以来不具活动性,对工程建设基本不产生影响。松岗断裂中段深部小震频繁,地表未见活动证据,南段错断Ⅱ级阶地,因此中南段属于晚更新世活动断层,北段晚更新世以来不具活动性;日部断裂与松岗断裂中段一样属于深部黏滑浅部闭锁型断层,这种断层可能会在未来地震中产生较大的地表变形,工程建设应避开此类断裂。活动的松岗断裂中南段的潜在地震危险性评估表明,其可能诱发的地震震级约Ms=6.95。拟选的上坝址由于距松岗断裂的安全距离不够,岩石物理条件较差,下坝址的利用落差较小等综合因素考虑,建议选择中坝址更为合理。

德干断裂系的特征、活动性与地震危险性评价

乌东德水电站场址附近走向NNE的德干断裂系主要由裸佐断裂、马店断裂、鹿鹤断裂等组成,全长约120km。该断裂系向北收敛,向南呈＂帚状＂撒开成多条分支近平行排列,展布宽约6km。断层构造岩均为脆性变形所产生的碎裂岩系,断裂带内各种次级组构表明,该断裂系在新构造时期存在多次构造活动,且活动强度由强逐渐变弱。断裂最新活动年代在中更新世,运动方式为粘滑兼有稳滑。地震危险性分析认为,倮佐断裂的最大地震震级为6.0级,马店断裂、鹿鹤断裂等在5～5.5级之间。

东江水电站坝址区断层活动性监测及其在电站建设中的作用

分析了东江水电站坝址区主要断层活动性近１０ａ的原位监测成果，检验了坝址区Ｆ３断层工程处理方案理论验算的有效性和工程处理效果的可靠性。断层活动性原位长期连续监测，是类似工程条件下保障大坝安全的有效措施之一。

大渡河金川水电站外围抚边河断层活动性研究

抚边河断裂距大渡河干流大型水利工程金川水电站仅35km,因其近期较强的地震活动性成为电站区域稳定性评价的重要考虑因素。研究从地球物理、地震、地质、地貌等方面分析了断层存在的证据和活动性,首次发现断层切割第四系的直接证据。分析了断层活动性对大坝建设的影响。

活动断层附近某水电站坝址的选择

水利水电工程坝址选择的一个重要原则,就是要尽量避开活动断层。随着水利水电工程的大量兴建,水利水电工程的大坝与活动断层的距离有越来越近的趋势。现行的GB50487-2008《水利水电工程地质勘察规范》和GB50287-2006《水力发电工程地质勘察规范》对坝址的选择都规定———"大坝等主体建筑物不宜建在活动断层上"。文章以坝址与活动断层相距0.3～1.6 km的新疆某水电站为例,以活动断层是否穿越大坝,即大坝是否存在抗断问题为选坝准则,来论述活动断层附近的坝址选择问题。

新疆开都河大山口水电站场区基岩中断层活动研究

新疆开都河大山口水电站位于南天山现代地壳构造运动仍十分活跃的地区，野外地质研究表明，通过工程区的洪水沟大断层新活动延续到晚更新世末期；工程区的小断层Ｆ９最后活动在晚更新世以前。通过对采自这两条断层的断层物质样品的变形显微构造、石英颗粒形貌和类型、ＴＬ年龄的分析测定，揭示出洪水沟大断层在工程区段的主活动期为上新世晚期至早更新世，中更新世以后己无明显活动；Ｆ９断层最后一次较强烈活动的上限时间为距今９万年左右。结果表明，电站坝区是地壳活动相对较稳定的、较好的场点。

小湾水电站区域构造稳定性研究

本文从沉积建造、岩浆活动、变质作用、主体构造、新构过运动、深部地球物理场和地壳结构等方面阐述了小湾电站工程区的区域构造背景，并对与工程区域构造稳定住评价有直接关系的澜沧江断裂和南汀河断裂进行了分段研究．提出了现今构造应力场的研究方法和判定了现今构造应力场特征．从复杂的地震地质环境中分析了地震活动时空分布特点和震中迁移规律，以及对区内进行了地震危险区区划；并对工程区的地震基本烈度提出看法．结合水库诱发地震对工程的影响，对小湾水电站的区域构造稳定作出较全面的综合评价．

大渡河巴拉水电站坝区外围日部断裂活动性研究

研究表明:断层通过处无动态构造地貌发育,断裂构造中的石英颗粒形态以深度溶蚀的桔皮状-苔藓状为主,认为日部断裂不具活动性。

金沙江乌东德水电站区热水塘断层活动性研究

乌东德水电站预可行性研究阶段,陆车林、尖山包、河门口、白滩、三台子、乌东德六个比选坝址中,热水塘断层穿过其中河门口和白滩两个坝址。为了查明该断层规模、性状、活动性,作者在航片解译的基础上,经过野外验证和地质追踪调查,分析了沿断层带的地形地貌、地层岩性、岩溶发育特征,确定了该断层的性质。通过取岩样测年及显微构造等多种方法对断层的活动性进行了深入研究,认为该断层在中更新世前有一定的活动性,但后期活动性明显减弱,晚更新世后没有活动。综合地震资料分析,该断层不是工程活动断层,为坝址比选提供了重要依据。

乌东德水电站自然边坡防治设计思路与经验总结

乌东德水电站位于高山峡谷地区,两岸边坡十分高陡,在工程边坡之上还有600~800 m的高位自然边坡,其上存在的块体局部稳定问题对下方工程边坡的施工及建筑物的运行构成重大威胁,必须采取适当的防治措施。结合乌东德坝址处高位自然边坡的防治设计实践,首先明确了高位自然边坡防治范围及防治目标的确定原则。提出依据块体稳定程度及对枢纽建筑物的危害大小,参考工程边坡的设计规范,以＂分类处理、防治结合、减少扰动＂为原则开展治理工作。其高位自然边坡的设计思路,可供类似工程参考。

街面水电站水库诱发地震的预测研究

街面水库位于政和—大埔深断裂带东侧的屏南～梅林断陷带中段上。该深断裂带没列为地震带，活动性较弱，尤其是中段。街面水库以坝址为中心２５ｋｍ范围内，无喜山期的基性岩分布，无震中分布，近代地壳垂直形变值甚小，地热异常值不高，岩性于应变能的大量积储也不甚有利，与水口水库诱震条件类比认为：街面水库蓄水后，即使发生诱发地震，其强度也仅属弱微震，最大震级应比水口低，估计不会超过４级。可能震中位置在库盆东南面有断层切割的熔岩区段。

龙首二级水电站厂房基础抗震设计及工程措施

针对黑河龙首二级水电站发电厂房基础为活断层且断层破碎带宽度较大、又地处强震区等问题,根据现行规范要求,采用ANSYS构建了厂房基础的三维有限元静动力模型,获得了厂房基础各工况的抗震计算结果,论证了厂房基础的抗震稳定性,并基于计算分析结果提出了相应的工程措施以确保厂房的安全运行。

洗马河二级赛珠水电站引水系统设计回顾

洗马河二级赛珠水电站引水系统具有水头高、洞线长、地震烈度高及地质条件复杂等特点。为此,对隧洞、活断层带及压力钢管进行了合理的结构设计,同时,对排水系统也采用了按部位分独立单元设计以提高排水效果,从而达到了既经济又安全的目的。机组并网发电以来,至今运行良好。本文系统地对该电站设计中一系列关键技术问题进行了回顾,可为同类工程设计借鉴。