[精品论文]泰安抽水蓄能电站水利枢纽上水库库盆及导流建筑物设计毕业设计说明书

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1、课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏摘 要本次设计以坝工为重点，主要任务是泰安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）、通过分析，对可能的方案进行比较，确定枢纽挡水建筑物的型式，轮廓尺寸以枢纽布置方案（2）通过坝型比选，选择主坝和副坝的坝型。进行工程总体布置，详细进行上水库挡水建筑物的剖面设计，填筑材料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，并采取相应的地基处理及防渗措施。（3）选择折线法进行边坡稳定分析，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，通过相

2、应水工规范，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，进行库盆的排水和防渗设计。（5）导流建筑物设计：导流建筑物的选型，体型设计包括进水口、闸门型式及尺寸、断面型式和尺寸（6）细部构造设计关键词：面板堆石坝；材料设计；边坡稳定；挖填平衡;折线法AbstractThis report is about the design of the concrete face rock-fill dam in Shahe pumped storage station. After comprehensive comparison, the position of the dam i

3、s chosen and a concrete face rock-fill dam is considered as the appropriate type of the retaining structure. the wave wall, face, still block, foundation processing, rock-filled, water stops in vertical and perimeter joints (between facing slab and toe slab) and measure of imperious are discussed. T

4、he analysis of dam stability against sliding is very important for the specialty of suitable dam across section. Method of arbitrarily shape of broken line is used in analysis of dam stability against sliding. Fortran code is made up use of checking the stability of side slope. The concrete faced ro

5、ckfill dam which is designed in this report is proved to be safe.And, the amount of reservoir excavation is calculated to come to balance with filling of the dam .Keywords:concrete face rock-fill dam ; design of material side slope stability;balance between filling of the dam and reservoir excavatio

6、n ；Method of arbitrarily shape of broken line目录摘 要- 1 -Abstract- 1 -第一章 概述- 5 -11 前期工作- 5 -111 工程概况- 5 -12 地区经济及电力系统现状- 8 -121 地区经济情况- 8 -122 电力系统现状- 8 -13 电站建设的必要性- 9 -第二章 设计依据- 10 -21 枢纽工程地质资料- 10 -211 区域地质与地震- 10 -212 工程区地质概况- 11 -213 上水库坝址工程地质条件- 12 -2.1.3.1 堆石坝基- 13 -2.1.3.2 趾板地基- 13 -2.1.3.3 坝

7、肩边坡- 14 -2.1.3.4 防渗帷幕- 14 -22 工程水文气象资料- 14 -221 下水库简况- 14 -222 下水库水文特性- 15 -23 设计资料- 16 -231 工程等别及建筑物级别- 16 -232 设计基本资料- 16 -233 安全系数- 21 -第三章 工程布置及第一主要建筑物设计- 22 -31 工程总体布置- 22 -311 上水库- 22 -312 输水系统及引水系统- 23 -314 厂房及变电站- 26 -32 坝轴线布置- 27 -33 坝型选择- 28 -34 大坝断面设计- 29 -341 坝顶高程及宽度确定- 29 -3411 防浪墙设计- 2

8、9 -3412 坝顶高程- 31 -3413 坝顶宽度- 31 -342 坝坡的设计- 31 -343 坝体分区- 32 -344 钢筋混凝土面板设计- 32 -345 趾板及连接板的设计- 33 -346 防浪墙、面板、趾板的分缝与止水- 35 -第四章 坝体填筑材料设计- 37 -41 填筑料设计- 37 -第五章 坝体稳定与变形分析- 39 -51 边坡稳定分析原理- 39 -52 边坡稳定分析- 42 -521 主坝边坡稳定分析- 42 -53 坝体变形分析- 43 -第六章 上水库库盆设计- 45 -61 上水库库盆自然条件- 46 -611 地形条件- 46 -612 地质条件及水

9、文地质条件- 46 -63 上水库防渗防护设计- 49 -631 库盆防渗系统布置- 49 -632 水库渗漏条件- 49 -633 库区防渗帷幕- 50 -634 右岸防渗面板- 51 -6.3.4.1 面板边坡- 51 -6.3.4.2 趾板地基- 51 -635 库底土工膜- 51 -6.3.5.1 设计指标- 51 -6.3.5.2 土工膜与周边结构的连接设计- 52 -64 环库公路设计- 52 -第七章 导流建筑物设计- 52 -71 导流洞的选线与总体布置- 52 -72 导流洞的设计- 53 -721 导流明渠- 53 -722 进水口段设计- 53 -7.2.2.1 进口建筑

10、物的型式比较- 54 -7.2.1.2 进水口的布置- 54 -723 洞身段设计- 56 -7.3 隧洞的细部构造- 58 -7.3.1 洞身衬砌- 58 -7.3.1.1衬砌型式- 58 -7.3.1.2衬砌厚度- 58 -7.3.2 衬砌分缝、止水- 58 -7.3.3 灌浆、防渗与排水- 59 -7.3.4 掺气槽- 60 -7.3.5 锚筋加固- 61 -74 导流洞封堵体的设计- 62 -第八章 总结- 63 -参考文献- 63 -第一章 概述11 前期工作111 工程概况泰安抽水蓄能电站工程位于泰山西南麓，距泰安市5km，距济南市约70km，京沪铁路和104国道从工程区附近通过。

11、该电站为日调节纯抽水蓄能电站，主要担负山东电网的调峰、填谷任务，兼有调频、调相及事故备用等功能。电站总装机容量1000MW，以二回220kV出线接入山东电网。泰安抽水蓄能电站上水库布置在泰山南麓横岭北侧的樱桃园沟内，由混凝土面板堆石坝、库盆及其防渗设施构成。上水库正常蓄水位410.0m，死水位386.0m，总库容1168.1万m3，发电库容895.11万m3。泰安抽水蓄能电站以加固改建后的大河水库作为下水库。大河水库于1960年建成，位于泮汶河中游，为不完全多年调节水库。大河水库加固改建后正常蓄水位165.0m，死水位154.0m，总库容2993.0万m3，调节库容2031万m3，其中泰安抽水

12、蓄能电站发电库容890.6万m3。泰安抽水蓄能电站输水系统和地下厂房系统布置在上水库右岸的横岭山体内。输水系统由引水系统和尾水系统组成，引水系统采用两洞四机布置，尾水系统采用四机两洞布置。地下厂房系统由主副厂房洞、母线洞、主变洞、尾水闸门洞、进厂交通洞、通风兼安全洞及电缆出线竖井等组成。地下厂房内安装4台额定容量为250MW的单级立轴混流可逆式抽水蓄能机组及其附属设备、4台额定容量为300MVA的220kV主变压器，以及水力机械辅助设备、起重设备和其它机电设备。尾水闸门洞内设有4扇尾水事故闸门。泰安抽水蓄能电站地面开关站位于横岭山坡上，室内设有3个220kV气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）间

13、隔，室外设有二回220kV出线及相应设备。泰安抽水蓄能电站计算机监控系统按无人值班（少人职守）原则设计，调度端控制系统设在位于济南市的山东电力调度中心，专用于本电站的远方监控。电站中央控制室设在位于进厂交通洞洞口附近的生产管理办公大楼内。112工程勘测设计与建设概况中国水利水电建设工程咨询公司承担了泰安抽水蓄能电站预可行性和可行性研究阶段的设计工作，北京勘测设计研究院承担了相应的勘测工作。1994年6月，中国水利水电建设工程咨询公司编制完成了泰安一级抽水蓄能电站预可行性研究报告并通过审查。1997年12月，原国家计委批复了工程项目建议书，同意工程立项。1997年11月，中国水利水电建设工程咨询

14、公司编制完成了泰安一级抽水蓄能电站可行性研究报告；1998年8月编制完成泰安一级抽水蓄能电站可行性研究补充设计报告和泰安一级抽水蓄能电站可行性研究1000MW专题设计报告，并经原电力工业部审查和批复。1999年4月，泰安抽水蓄能电站可行性研究报告通过中国国际工程公司组织的评估。1999年12月30日，原国家计委以计基础19992387号文批复了利用外资建设泰安抽水蓄能电站可行性研究报告。2002年1月23日，国务院总理办公会批复了泰安抽水蓄能电站工程主体开工报告。2002年2月7日，原国家计委下达了泰安抽水蓄能电站开工计划。1998年8月，通过工程设计投标，华东勘测设计研究院中标承担了泰安抽水

15、蓄能电站工程招标设计和施工图设计阶段的勘测设计任务，其中上水库工程由华东勘测设计研究院同中国水利水电工程咨询公司合作设计，华东勘测设计研究院为责任方。2000年2月23日，泰安抽水蓄能电站前期准备工程开工。2005年4月，上水库混凝土面板堆石坝、库盆防渗、进/出水口结构混凝土、金属结构调试和导流洞封堵等工程全部完成，大坝趾板和进/出水口的监测设备安装完毕。2005年1月，下水库进/出水口工程完成最高水位以下土建工程和金属结构调试工作；2005年4月30日，下水库进/出水口基坑充水。至此，涉及泰安蓄能工程初期蓄水安全的主体工程全部完工。2005年5月，中国水电工程顾问集团公司组成的蓄水安全鉴定专

16、家组编制完成并提交了泰安抽水蓄能电站蓄水安全鉴定报告。2005年5月29日至30日，受国家发改委委托，山东省发改委主持召开了山东泰安抽水蓄能电站上水库工程蓄水验收会议，确认上水库已具备蓄水条件。2005年5月31日上水库开始蓄水。2003年11月，地下厂房土建工程开始施工，桥式起重机开始安装。2004年1月，首台机组开始安装。电站1机组于2006年7月12日、2机组于2006年10月12日、3和4机组于2007年6月29日投入商业运行。此前，四台机组在调试及运行试验基础上完成了30天考核试运行。山东电力集团公司组建的泰安抽水蓄能电站工程启动验收委员会出具了1机组启动验收鉴定书；国网新源控股有限

17、公司分别组建的泰安抽水蓄能电站2、3、4机组启动验收委员会出具了2、3、4机组启动验收鉴定书。2007年8月28日，泰安抽水蓄能电站所有单位工程完成验收。泰安抽水蓄能电站工程建设单位：山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司。泰安抽水蓄能电站工程设计单位：华东勘测设计研究院（责任方）、中国水利水电建设工程咨询公司。泰安抽水蓄能电站工程监理单位：北京勘测设计研究院。泰安抽水蓄能电站工程主要施工（安装）单位：泰能水电联营公司（中国水利水电第十二工程局与江南水利水电工程公司组成的联营体，负责上水库工程）；中国水利水电第四工程局（负责地下厂房工程和机电安装工程）；中国水利水电第一工程局（负责引水系统工程）；中

18、铁十四局集团有限公司（负责尾水系统工程）；北京振冲工程股份有限公司（负责监测工程）。泰安抽水蓄能电站运行单位：山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司。泰安抽水蓄能电站金属结构设备制作单位：水电水总机械工程有限公司、江苏水力机械制造总厂、博世力士乐（常州）有限公司。德国Voith Siemens Hydro公司负责泰安抽水蓄能电站水泵水轮机、进水球阀、调速器的设计和关键部件制造，以及计算机监控系统设计和制造；日本Voith Fuji Hydro公司负责发电电动机的设计和关键部件制造；发电电动机和主变压器的继电保护设备由德国Siemens公司制造；发电机出口断路器由日本AE-Power公司制造；变频起动

19、装置（SFC）和励磁系统由瑞士ABB公司制造；主变压器由常州东芝变压器有限公司制造；220kV气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）由河南平高东芝高压开关有限公司制造；220kV高压电缆由瑞士Brugg公司制造；主厂房桥式起重机由四川夹江水工机械厂制造。113 枢纽工程竣工安全鉴定工作概况国家发展和改革委员会办公厅文件国家发展改革委办公厅关于水电站基本建设工程验收管理有关事项的通知（发改办能源20031311号）明确，“水电工程安全鉴定是水电工程蓄水验收和枢纽工程专项验收的重要条件，也是确保工程安全的重要措施”。中国水电工程顾问集团公司受山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司委托，承担了山东泰安抽水蓄能

20、电站枢纽工程竣工安全鉴定工作。根据有关规定，并经与山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司商讨，工程竣工安全鉴定工作范围包括：上水库、上水库进出水口、下水库进出水口、输水系统、地下厂房系统、地面开关站、边坡处理工程等部位有关的土建工程、金属结构工程、安全监测工程和机电工程；涵盖设计、施工（制造、安装）质量以及建筑物和机电设备运行情况评价诸方面。蓄水验收以后完成的土建工程、金属结构工程、机电工程、安全监测工程是枢纽工程竣工安全鉴定的重点。中国水电工程顾问集团公司组织山东泰安抽水蓄能电站枢纽工程竣工安全鉴定专家组开展工作。安全鉴定工作依据国家有关部门关于水电建设工程验收及安全鉴定的有关规定进行，并以国家及

21、行业有关的技术规范和规程、工程建设的有关合同文件作为评价的依据。安全鉴定专家组在工程建设单位的支持下，在设计、监理、施工（制造、安装）等各参建单位及运行单位的配合下，独立地开展工作。安全鉴定专家组在现场调研、阅读和研究参建各方及运行单位的自检报告、查阅施工和检测资料、与建设有关各方充分交换意见的基础上，经过分析、讨论和必要的研究工作，提出客观、公正、科学的安全鉴定报告，并对报告的结论负责。为了便于开展工作，安全鉴定专家组分为防洪、地质、水工、施工、安全监测、金属结构和机电工程等7个专业组。在各专业安全评价的基础上，对有关枢纽建筑物和机电工程进行综合性评价，最终对枢纽工程是否具备竣工验收条件做出

22、鉴定性结论。泰安抽水蓄能电站枢纽工程竣工安全鉴定工作过程分为四个阶段，即：第1阶段：2007年8月开始。组织和成立安全鉴定专家组。部分专家组成员赴现场进行调研，了解工程设计、施工中的重点技术问题，提出枢纽工程竣工安全鉴定工作大纲（初稿）。在现场与有关各方讨论、查阅资料，提出各单位供枢纽工程竣工安全鉴定所需资料和编写自检报告的要求，总体安排竣工安全鉴定工作。第2阶段：2007年11月开始。部分专家组成员赴现场了解工程建设单位及各参建单位的枢纽工程竣工安全鉴定自检工作进展情况。在阅读、研究各方自检报告的基础上，对自检报告提出补充、修改意见。第3阶段：2008年1月开始。专家组进行现场调研、阅研各方

23、自检报告与有关资料，梳理问题，与有关方面交流、讨论，经过对有关资料的进一步分析和必要的研究工作，编写枢纽工程竣工安全鉴定报告（初稿），并征询有关各方面意见。第4阶段：2008年2月开始。修改审定、出版、印刷并提交山东泰安抽水蓄能电站枢纽工程竣工安全鉴定报告。12 地区经济及电力系统现状121 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334万（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

24、。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。122 电力系统现状1995年常州全社会用电量52.2

25、5亿KWh，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KWh，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KWh。地区所缺电量均由省网输入。常州市220KV网供电量43.3亿KWh，最高负荷765MW。由于地理及历史原因，无锡市所属宜兴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KWh。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KWh，最高负荷122MW，最大峰谷差

26、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KWh。溧阳市现有220KV变电站一座，主变190MVA。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

27、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，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26MW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

28、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

29、州市峰超用电量15793万KWh，平均日超余用电量43.3万KWh，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KWh，平均日超余49.万KWh。同样溧阳市亦存在，并更为严重，1995年溧阳市超用电量2759.6万KWh，平均峰超用7.6万KWh/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KWh，平均日超余6.2万KWh/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118

30、01340MW，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

31、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2005年常电网峰谷差达11801340MW，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

32、，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，改善或电厂运行条件，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21 枢纽工程地质资料211 区域地质与地震工程区位于泰山山脉西南麓中低山区与低山丘陵区过渡地带，

33、相对高差约1300m。东北部中低山区以构造侵蚀、剥蚀地貌为主，泰山主峰高程1545m；山前丘陵区地形起伏较小，发育自西北流向东南的泮汶河，两岸地势平缓，高程160m200m。区内出露地层主要为太古界泰山群和第四系。泰山群出露在北部山区及西南部低山丘陵，岩性主要为交代式花岗岩、斑纹状混合岩、混合花岗岩、黑云斜长片麻岩夹斜长角闪岩，其间穿插闪长岩岩脉、辉绿岩脉、石英脉等。南部零星出露寒武系页岩、灰岩、砂岩和第三系红层。第四系主要为冲积洪积和坡残积物，分布于山前缓坡及沟谷内。工程区位于华北断块区的鲁西断块中部，东西边界分别为沂沭断裂带和聊考断裂带，新构造分区属鲁西隆起区中部。区域构造格局受沂沭断裂带

34、、聊考断裂带和北部的广齐断裂带控制。沂沭断裂带位于工程区以东150km，由四条大致平行的北北东向断裂组成，断裂带新构造活动较强烈，地震活动具有频率低强度大的特点，全新世以来断裂水平和垂直位移速率分别为2mm/a和0.5mm/a。聊考断裂带位于工程区以西130km，由一系列北北东和北东向断裂组成，新构造活动南强北弱，沿断裂带发生过多次中强地震。广齐断裂带位于工程区以北约100km，北东东向延伸，两端分别与沂沭断裂带、聊考断裂带相交，该断裂带在第四纪早期有过活动，但全新世以来无明显活动。近场区的北西向汶口断裂和北东东向泰山山前断裂新活动很弱，发生6级以上地震的可能性不大。工程区的樱桃园桃花峪断裂、

35、大鼓山断裂、大官庄断裂和上梨园横岭后断裂等晚更新世以来没有活动迹象。区域地震活动主要分布在郯庐断裂带、河北平原和燕山渤海断裂带上，近场区小震活动水平较低且较平稳，根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.05g。在前期设计阶段，由山东省地震工程研究院完成了本工程的地震安全性评价，并通过了山东省地震局地震烈度评定委员会审定。地震危险性分析表明，工程区地震基本烈度为度，50年超越概率10%的基岩地震动峰值加速度为50cm/s2。不同概率水平的地震烈度和地震动参数见表2-1。表2-1 地震烈度及地震动参数50年超越概率63%10%3%1%

36、地震烈度基岩最大水平加速度 Amax（cm/s2）16.750.075.195.0地震影响系数 max（g）0.0340.1070.1760.242特征周期 Tg（s）0.330.330.330.33212 工程区地质概况工程区位于中低山区向低山丘陵区过渡地带，横岭泮汶河一带，以侵蚀构造地貌为主，相对高差约450m。樱桃园沟呈北西向展布，两侧山脊高程在419m600m以上，沟底高程160m380m。横岭山脊平行于樱桃园沟分布，从山脊向西南方的泮汶河地形缓慢下降，220m高程以上地形坡度1525，以下地形坡度小于15，地势开阔平坦。樱桃园沟口分布有范围较大的洪积扇，泮汶河右岸小官庄公路桥头至北大

37、辛庄西南冲沟间发育有基座阶地。 工程区出露的主要地层为太古界泰山群及第四系。泰山群岩性主要有：交代式花岗岩厚度大于1500m，分布于上水库北库岸高程450m460m以上；斑纹状混合岩总厚度100m300m，分为斜长角闪岩和条带状混合岩，前者分布于上水库北库岸环库公路，后者分布于上水库左岸；混合花岗岩总厚度大于3000m，分布于上水库右岸、引水隧洞、地下厂房等部位；黑云斜长片麻岩夹斜长角闪岩主要分布于下水库右岸及库尾；主要岩脉包括闪长岩脉、辉绿岩脉、石英脉、伟晶岩脉等。第四系主要为洪积漂卵砾石、冲积砂卵砾石、冲洪积碎石土夹砂砾石、坡残积砾质土碎石土及少量崩积碎块石等。工程区位于傲徕山大众桥倒转复

38、式背斜南西翼，即正常翼。区内发育有樱桃园桃花峪断裂、大鼓山断裂、大官庄断裂、上梨园横岭后断裂等四条规模较大的断裂，其中前三条断裂呈北西向近平行分布。樱桃园桃花峪断裂纵贯上水库的库坝区，产状N4555W /SW6080，断裂带宽度50m70m，由一系列北西向断层组成，带内岩体破碎，断层泥、角砾岩、碎块岩发育，并分布有闪长岩脉、辉绿岩脉等。上梨园横岭后断裂出露于上水库左岸，从山脊上的垭口延伸至上水库库盆与樱桃园桃花峪断裂相交，产状N85E/SE6080，断裂带宽度5m10m，由碎裂岩，角砾岩、糜棱岩组成，并分布有石英脉、闪长岩脉和透镜体。大鼓山断裂露于横岭南坡坡脚，产状N4555W /SW75，宽

39、度2m3.5m，由多条北西向小断层组成，带内岩体破碎，断层泥、角砾岩、碎块岩发育，并分布有辉绿岩脉。大官庄断裂带从下水库左岸通过，总体产状N2060W /SW4590，断裂带宽约410m，由一系列北西向断层组成，断层破碎带主要由角砾岩、压碎岩组成，局部见断层泥和侵入的辉绿岩脉。断裂带内岩体破碎且风化较深，部分为相对完整的弱风化岩体。受上述北西向断裂控制，其间岩体的裂隙发育程度和发育特征有一定区别。工程区岩体以物理风化为主，自上而下具有一定的分带性，全风化带厚度一般小于1.5m，强风化带下限埋深一般2m20m，弱风化带下限埋深一般25m60m。岩性和构造对岩体风化程度有显著影响，一般在断裂发育、

40、岩体破碎部位风化较深。工程区地形较缓，卸荷作用不明显，卸荷裂隙不发育。工程区滑坡、崩塌等不良地质现象不发育，少量规模较小崩塌堆积分布在建筑物区外围的陡坡部位。工程区地下水类型主要为孔隙水和裂隙水。孔隙水主要分布于樱桃园沟内及下水库区的冲洪积层、坡洪积层中。裂隙水主要赋存在基岩裂隙及断层破碎带中，部分断层和裂隙密集带地下水较为丰富，少数脉状或带状裂隙水有一定的承压性。水质分析成果表明，大河水库库水、樱桃园沟地表水以及上库坝址地下水对混凝土均无腐蚀性。213 上水库坝址工程地质条件上水库坝址位于樱桃园沟与巴山沟交汇处上游约250m。沟谷呈不对称“V”字形，沟底宽约130m，高程315m350m，4

41、09.8m高程处谷宽约504m。左岸山脊高程450m，宽约140m240m，地形坡度约20。右岸山脊高程430m，地形坡度约30。以F1断裂为界，右侧基岩岩性为混合花岗岩，左侧为斑纹状混合岩，岩层产状N4060W/SW6080。闪长岩脉、辉绿岩脉、石英岩脉、伟晶岩脉发育。沟底分布的第四系冲洪积层厚度1.5m3m，两岸坡残积层厚度小于1m。坝址F1断裂带规模较大，宽度70m左右，沿樱桃园沟底分布，与坝轴线基本正交。断裂带由多条破碎带宽2m13m北西向断层组成，断层破碎带为碎裂岩、角砾岩和少量糜棱岩、断层泥等。断层间的岩体裂隙发育、破碎，但挤压紧密，岩块嵌合较好。此外还两岸还发育北西向的f101、

42、fs4、fs5以及北东向fs3等断层。坝址岩体全风化底界埋深小于1.5m，强风化底界埋深一般17m20m，弱风化底板埋深30m50m。F1断裂带强风化底界埋深30m40m，弱风化底界埋深70m。右岸横岭风化程度较深，局部弱风化底界埋深90m。2.1.3.1 堆石坝基堆石坝基开挖后建基面为强风化和弱风化岩体，断层破碎带和岩脉风化程度较深。F1断裂带岩体破碎且风化程度相对较深，强度明显低于两盘岩体，坝基岩体均一性较差。根据库盆及坝基开挖后对F1断裂带及其影响带进行的地震波测试，纵波速小于2000m/s的有两段12m，占探测长度的7.5%，大部分在2000m/s3000m/s之间，部分大于4000m

43、/s，断裂带内岩体强度也不均一，但能够满足地基承载能力的要求。表2-2 F1断裂带及影响带地震波测试成果表纵波波速（m/s）20002000300030003600360040004000长度（m）1271292423比例（%）7.544.718.215.114.5岩体完整程度破碎较破碎完整性差较完整完整坝基、坝肩未见缓倾角的长大软弱结构面或夹层，不存在深层或浅层滑动的边界条件。两岸坝肩地形较缓，坝基开挖仅清除表面覆盖层和全风化带，坝肩边坡的稳定条件较好。2.1.3.2 趾板地基库底大坝面板经连接板与土工膜连接，基础为大坝填筑体，左右两岸趾板基础为基岩。1）左岸趾板左岸趾板建于386m高程平台

44、，地基岩性为斜长角闪岩夹少量闪长岩脉，岩体以弱风化为主，局部发育北西向断层。A4A5间fs4断层近垂直穿过趾板地基，断层带宽1m1.5m，两侧为各宽0.3m0.6m的破碎带，其间构造透镜体破碎但岩石坚硬。fs4断层下盘发育宽2m，呈北西向延伸的2闪长岩脉，强风化，上下界面为宽0.1m0.2m片状岩、角砾岩破碎带，夹泥。A2附近f3断层破碎带宽0.3m0.7m，由片状岩夹岩脉组成。裂隙较发育，部分成裂隙密集带，走向多为北西向，中陡倾角，少量北东向裂隙。趾板开挖后对fs4断层及2闪长岩脉进行了槽挖置换混凝土、固结灌浆处理，处理后地基强度满足建基要求。坝头面板左侧斜坡发育fs2断层，产状N52W/N

45、W35，与开挖边坡夹角较小，该断层与斜坡内发育的产状为N1035E/SW35的中等倾角裂隙、北东向陡倾角裂隙组合形成不稳定块体，为此进行了锚固处理，处理后边坡稳定。2）右岸趾板右岸趾板地基岩性为混合花岗岩，未见断层发育，岩体以弱风化为主，局部夹有强风化。该部位岩脉较发育，主要为闪长岩脉和伟晶岩脉，其中3闪长岩脉产状N30W/NE38，厚度2m3m，受构造挤压强烈，片理和揉皱发育，由于该岩脉产状与趾板开挖坡面接近，在开挖面上大面积分布，对趾板地基稳定条件影响较大，为此对斜坡趾板地基进行了系统锚杆支护及固结灌浆，处理后地基稳定条件满足要求。2.1.3.3 坝肩边坡右岸坝顶以上永久边坡与右岸环库公路

46、边坡相连，坡高约13m，采用系统锚杆支护，边坡稳定条件较好。左坝头为上水库管理处营地，山坡上发育的fs1断层产状为N3040W/SW7080，破碎带宽0.1m0.3m。在库盆和坝基边坡的开挖过程中，在环库公路边坡坡顶高程445m处，沿fs1断层产生长52m的裂缝，裂缝南东尖灭端距边坡开口线35m，估算变形体体积约为4.5万m3。经施工期变形监测以及勘察分析认为，裂缝倾角较陡并有向深部逐渐闭合的趋势，变形体下部边坡未见贯穿性中缓倾角的顺坡结构面，边坡变形是由于外侧岩体开挖后卸荷回弹所致，不具备深层滑动的条件。施工期间，结合上水库管理处营地的开挖，对坡顶进行了卸载，并采用预应力锚索对变形体进行加固

47、支护。监测显示，边坡整体处于稳定状态，建议继续进行监测。2.1.3.4 防渗帷幕上水库采用综合防渗措施，填筑区面板通过连接板土工膜连接，右岸趾板与库盆面板连接，因此上水库坝址仅左坝肩及左岸趾板需设帷幕防渗并与库区防渗帷幕连接。左坝肩下游为深切的巴山沟，山脊单薄，发育fs1、fs2等切穿山脊并沟通水库与巴山沟的北西向断层。地下水位线低平，埋深约30m40m，低于水库正常蓄水位。相对隔水层顶板埋深一般在10m30m左右，局部由于受北西向断层影响，岩体透水性较强，存在坝基和坝肩绕坝渗漏问题，需设置防渗帷幕。设计帷幕深度一般进入相对隔水层一定深度，相对隔水层埋藏较深部位采用悬挂帷幕，坝肩帷幕端头穿过相

48、对阻水的1岩脉，防渗范围合适。蓄水后的地下水位观测显示，部分观测孔地下水位呈上升趋势，左坝肩存在库水外渗现象，应继续进行地下水位观测。22 工程水文气象资料221 下水库简况下水库位于黄河下游大汶河二级支流泮汶河中游，利用已建的大河水库改建而成，坝址以上控制流域面积84.53km2。大河水库始建于1960年，原水库正常蓄水位164.0m，死水位154.0m，为不完全多年调节水库。经加固改建后，水库正常蓄水位165.0m，汛期限制水位164.0m，死水位154.0m，其任务调整为以发电为主，兼顾灌溉、防洪和工业用水。下库大坝为均质土坝，坝顶全长为773.0m（包括副坝），最大坝高22.0m。下水

49、库溢洪闸为开敞式低实用堰型钢筋混凝土结构，堰顶高程157.50m，共5孔，孔净宽7.5m，中墩宽3m/2m，总宽47.5m。222 下水库水文特性泰安抽水蓄能电站下水库各设计阶段主要特征参数见表2-3。表 2-3 泰安抽水蓄能电站下水库（大河水库）主要特征参数表名 称单位参 数可研阶段招标、技施阶段一、水 位校核洪水位（P=0.1%）m167.19167.2设计洪水位（P=1%）m166.47166.8防洪高水位（P=2%）m166.32166.7汛期限制水位m164.0164.0灌溉低水位m161.48161.48二、库 容总库容万m329972997调节库容万m320302030共用库容万

50、m3300.8300.8发电库容万m3890.6890.6死库容万m3204.72204.72表2-4 泰安抽水蓄能电站下水库库容比较表 单位：万m3可研阶段1999年实测2000年复核调节库容2030.001999.732030.95死库容204.72179.12221.58表2-5 下库水位与溢洪闸泄量关系曲线表（五孔闸门敞泄）库水位(m)157.50158.00159.00160.00161.00162.00163.00164.00泄量(m3/s)020.54108.23237.81400.90598.63830.341088.18库水位(m)165.00165.50166.00166.

51、32166.50166.80167.00167.20泄量(m3/s)1369.671515.071724.751863.981943.942080.852173.472266.61表2-6 下水库溢洪道泄流能力比较表库 水 位 （m）157.5159.5161.5163.5166.0166.5167.5泄 量（m3/s）可研成果0147.3493.1915.417622012本次复核499.8959.317241943变幅（%）149表2-7 下水库特征水位比较表项 目正常蓄水位（m）汛限水位（m）防洪高水位（m）相应最大泄量（m3/s）设计洪水位（m）相应最大泄量（m3/s）校核洪水位（m）

52、相应最大泄量（m3/s）可研阶段165.0164.0166.32800166.471413167.191866本次复核165.0164.0166.65800166.771400167.18209023 设计资料231 工程等别及建筑物级别泰安一级抽水蓄能电站，电站装机1000MW，额定水头220m。年发电量13.382亿kWh，年抽水电量17.842亿kWh，电站综合效益0.75。是山东省境内建设条件较好，并适于近期开发的抽水蓄能电站。电站建成后，对于山东电网的安全经济运行，包括调峰、填谷和调频、调相及事故备用，将会发挥重要的作用。根据SDJ12-78水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、

53、丘陵区部分）（试行）及其补充规定，本工程为一等大(I)型工程，上水库、厂房及引水建筑物为1级建筑物、下水库为2级建筑物。上、下水库分别采用200年和100年一遇洪水设计，均采用1000年一遇洪水校核。232 设计基本资料2.3.2.1 水文气象数据1)径流 集水面积： 1.432km2多年平均流量： 0.0105m3/s多年平均年径流量： 33.1万m32)泥沙多年平均悬移质年输沙量：0.026万t多年平均推移质年输沙量：0.015万t3)气象A降雨泰安站多年平均降水量： 708.0mm泰山顶站多年平均降水量： 1101.8mmB气温（泰安站19511990年）多年平均气温：12.8极端最高气

54、温：40.7极端最低气温：-22.4各月气温统计见表2-8，表2-9，表2-10，表2-11.表2-8 月气温统计表（泰安站）月份项目123456多年平均气温（）-2.7-0.16.313.519.424.7极端最高气温（）15.821.826.133.838.640.7极端最低气温（)-22.4-19.3-12.6-5.70.78.2续表2-9 月气温统计表（泰安站）月份项目789101112多年平均气温（）26.325.420.314.46.5-0.3极端最高气温（）39.640.034.631.627.117.1极端最低气温（)13.110.41.8-2.7-10.3-20.3表2-10

55、 月气温统计表（泰山站）月份项目123456多年平均气温（）-8.4-6.6-1.65.611.215.5极端最高气温（）12.410.517.921.626.027.0极端最低气温（)-27.5-23.4-20.4-13.9-5.54.0续表2-11 月气温统计表（泰山站）月份项目789101112多年平均气温（）17.717.112.66.8-0.2-6.0极端最高气温（）28.626.523.519.816.312.0极端最低气温（)7.64.7-0.7-8.8-21.4-24.1C风速（泰安站）多年平均风速： 2.6m/s主要风向： NE最大风速： 24 m/s多年平均最大风速：16.

56、6m/sD水面蒸发多年平均水面蒸发量：1067.8mm年最大蒸发量： 1312.0mm年最小蒸发量： 880.4mm2.3.2.2 水库特性1）上水库：校核洪水位（P=0.1%） 410.3m设计洪水位（P=0.5%） 410.2m正常蓄水位：409.8m 相应总库容：1127.6万m3死水位： 386.0m 相应库容： 32万m32）下水库设计洪水位（P=1%） 167.2m校核洪水位（P=0.1%） 166.8m防洪高水位（P=2%） 166.7m汛期限制水位 164.0m灌溉低水位 161.48总库容 2997万m3死库容 204.72万m32.3.2.3 电站动能指标1）水轮机工况最大

57、水头（净水头，下同）：253.09m设计水头：220m最小水头：212.50m最大水头时单机发电流量：111.80m3/s额定水头时单机发电流量：132.20m3/s最小水头时单机发电流量：125.48m3/s2）水泵工况最大扬程：260.55m最小扬程：224.22m单机最小扬程时抽水流量：112.33m3/s单机最大扬程时抽水流量：86.48m3/s水泵最大输入功率：265.42MW吸出高度：-53m2.3.2.4 地震烈度根据可研报告审查意见，“上、下水库的地震基本烈度分别为度和度。”2.3.2.5 上水库地质数据1) 上水库岩石(体)物理力学指标预可行性研究及可行性研究阶段，上水库区进

58、行了大量的岩石物理力学性质试验和岩体现场变形试验、剪切试验，并对F1断裂带中的断层泥和糜棱岩的物性参数、颗粒组成、水理性质、力学性质以及粘土矿物成分进行了专门的试验研究。根据试验成果和工程经验，提出的各类岩石、岩体的物理力学性质参数建议值见表2-12和表2-13。表2-12 上水库岩石物理力学性质指标建议值岩 性风 化程 度比重容 重(kN/m3)抗压强度(MPa)软化系数干燥饱和干燥饱和斑纹状混合岩微风化2.6826.526.72522010.79混合花岗岩强风化2.6526.126.2160900.56弱风化2.6726.326.41961220.62微风化2.6826.426.52011

59、620.81辉绿岩脉微风化28.028.11381300.94表2-13 上水库岩体物理力学性质指标建议值岩体类型风化程度变形强度抗剪强度弹性模量变形模量泊松比岩体/岩体混凝土/岩体堆石/岩体（GPa）（GPa）C(MPa)fC(MPa)fC(MPa)f混合花岗岩强风化35230.30.30.50.60.70.50.60.60.80.150.20.50.55弱风化810680.250.60.80.810.70.811.050.20.250.60.65微风化10138100.230.81.20.91.050.801.11.051.1F1断裂带断层带断层泥0.0160.050.0120.040.450.4800.220.020.30.020.22压碎岩0.40.50.20.30.40.4500.30