黑水河综合说明修改.docx
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黑水河综合说明修改
1综合说明
1.1绪言
巫溪县黑水河梯级电站位于重庆市巫溪县境内，由黑水河电站一级二级及三级共三个梯级电站组成。
一级电站取水坝位于黑水河源头之龙洞湾支沟尾部，坝址以上控制流域面积1.1km2，引水至庙河坝北面的山脊缓坡地上压力前池，前池正常水位1287.03m，厂房布置于庙子河与其右岸一小支沟汇合处，尾水高程1182.0m，电站装机1500kw,年发电量559万kw.h；二级电站取水坝位于庙子河与黑水河汇合口下游庙河坝处，坝址以上控制流域面积15.77km2，引水至压力前池，前池正常水位1179.12m，厂房布置于向家屋场下游约500m黑水河右岸河滩处，尾水高程1066.30m,电站装机3500kw,年发电量1300万kw.h；三级电站取水坝位于樟树垭沟与黑水河汇合口下游约200m处，坝址以上控制流域面积24.8m2,引水至西溪河山上压力前池，前池正常水位1057.03m，厂房布置于西溪河大龙潭河边，尾水高程638.67m,电站装机15000kw,年发电量5607万kw.h。
黑水河为西溪河支流，发源于天鹅池，流经老屋场、雷家屋场、龙打伞、新屋场、穿洞子，在文家第汇入西溪河。
黑水河流域面积43.5km²，主河道长14.47km，河道平均比降68.1‰。
属山溪性河流。
巫溪县人民政府及其水行政主管部门高度重视黑水河水能资源开发。
2011年7月由重庆江河工程咨询中心有限公司编制完成了《重庆市巫溪县黑水河水能梯级开发规划报告》，同年8月，由巫溪县人民政府组织相关部门对该规划报告进行了审查。
2011年9月巫溪县发改委以“巫溪发改发（2011）355号”文提出了该规划报告的审查意见，同意黑水河由上至下兴建一级电站、二级电站和三级电站共三个电站的梯级开发方案。
受巫溪县黑水河水电开发有限公司委托，我公司承担了黑水河梯级电站的可研报告编制工作。
根据主管部门对规划报告的审批意见和业主要求，我公司组织专家对本工程各主要建筑物进行了踏勘，业主单位组织勘察队伍对工程区工程地质条件进行了踏勘，并对第三级电站实施了详勘，我公司根据地勘单位提供的地质资料和收集到的水文资料，遵照DL/T5020—2007《水电工程可行性研究报告编制规程》，进行了方案比较，从技术、经济、社会、环境等方面进行了全面分析论证，基于以上工作，编制了本可研报告。
1.2工程建设必要性
（1）是缓解电网紧张局势需要
重庆市国民经济发展迅速，负荷需求与日俱增，由于电力系统装机容量严重不足，发供电缺口及峰谷差较大，缺电已成为重庆市经济社会可持续发展的重要制约因素。
据《重庆市2015年社会经济发展规划》对电力市场的预测,2009年全社会需电量达324亿kw.h，最大发电负荷达688万kw；“十一五”期间电量平均增长率为9.1%，负荷年均增长率为9.2%；“十二五”期间电量平均增长率为7.25%，负荷年均增长率为7.28%。
规划2015年全市发购电量将达615亿kw.h，最高负荷约1309万kw。
2010年前市电力系统将新增供电能力218.5万kw，但系统的调峰容量最大缺口约253万kw，平均缺口约157万kw。
巫溪县目前已形成完整的地方电网，实行厂网分离的经营体制，供电部分纳入重庆市电力公司所辖的巫溪县供电股份有限公司，计划建220KV变电站一座，形成地方电网和市电网互送电力电量的通道。
到2009年底，巫溪县电力系统发电装机容量6.2万kw，年发电量1.94亿kw·h，其中：
水电装机4.7万kw，年发电量1.76亿kw·h。
根据《巫溪县国民经济和社会发展第十五年计划纲要》，预计到2015年，巫溪县电力系统年最高负荷将达23.52万kw，电量10.5亿kw·h,存在明显的电力电量缺口。
电力系统内调节水电装机容量占总容量的比例不高，水电调峰调枯能力有限，供电质量得不到保证，特别是枯水期电力供应更为紧缺，严重制约了巫溪县国民经济发展和人民生活水平的提高。
因此，发展水电建设是解决好电力电量供需矛盾的主要途径，是保证巫溪县国民经济可持续发展的关键。
今后发展趋势为陆续开发大宁河中上游、弯滩河等干支流的水电资源，并进行配套的电网建设，既满足地方电网的电力电量需求，又可将余电外送重庆市电网。
（2）是发展水电能源，变资源优势为经济优势，脱贫至富的需要
巫溪县因历史地理的原因及处于重庆市东北边缘大巴山腹地的特殊地理位置和山高坡陡、沟深谷狭的地形地势环境，经济一直以农、林、特产为主，工业基础薄弱，发展速度缓慢，人民生活贫困落后。
该县自然资源比较丰富，地下矿藏主要有煤、铁、铅锌、石灰石、重晶石、磷、石膏等。
水能资源理论蕴藏量46.2万kw，经济可开发量42.6万kw，已开发量3.29万kw，仅占经济可开发量的7.72％，尚存较大的水能资源开发潜力。
因水电能源优势产业发展滞后，影响了矿产资源的开发与加工和发展该县特色经济及改善人民群众生产生活条件与脱贫致富全面建设小康社会的进程。
黑水河梯级电站建成投入运行后，可缓解系统电力电量供需矛盾，提高系统供电质量，利于系统经济运行，对当地经济的发展起到良好的带动作用。
通过发展水电能源优势产业，除满足本县经济社会发展所需电力电量外，余电可成为商品上市网销售，变水电能源优势为经济优势，增加地方经济收入，改变地区经济贫穷落后面貌。
发展水电不仅增加能源供应和改变地方产业单一的模式，还可逐步实现以电代柴、煤的能源结构形式，改善人民群众的生活环境，保护森林植被，减少水土流失，符合目前经济社会发展的整体思路。
综上所述，兴建黑水河梯级电站对改善巫溪县发展国民经济电力紧缺局面，促进地方经济社会可持续发展，变资源优势为经济优势，增加地方财政收入，维护社会稳定，全面建设小康社会，都是十分必要和迫切的。
1.3水文
1.3.1流域概况
黑水河水电站位于巫溪县境内大宁河一级支流黑水河上。
大宁河上游有东溪河和西溪河，西溪河比东溪河长，西溪河为大宁河的主流，东溪河为支流，东溪河和西溪河汇合后称大宁河。
黑水河在西溪河上游的支流上，发源于天鹅池，流经老屋场、雷家屋场、龙打伞、新屋场、穿洞子，在文家第汇入西溪河。
黑水河流域面积43.5km²，主河道长14.47km，河道平均比降68.1‰，属山溪性河流。
黑水河梯级电站均为无调节的径流式电站，取水口位于黑水河中游，取水水源主要为地下水，也有部分地表径流。
坝址以上流域高程在1100m～2500m之间。
流域内出露炭酸岩层，为强风化地带，属于大巴山弧形挤压皱褶夷平面，遍布漏斗、天坑、落水洞，地下水力管道丰富，构成广泛的水力联系，这些地下水保证了黑水河枯期流量相对稳定。
流域内森林覆盖率高，人烟稀少，水土流失较轻。
1.3.2气象特征
黑水河流域属亚热带暖湿季风气候区，受东南和西南季风的影响，年降水量较多，雨季长，主要气候特征是春季气温回升快，夏热多伏旱，秋凉绵雨多，冬季干冷。
流域内地势高差悬殊，气候垂直变化明显。
据流域邻近的巫溪县城厢气象站1959～2000年资料统计，多年平均降雨量为1174.1mm；多年平均气温17.8℃；多年平均风速1.9m/s，多年平均最大风速14.4m/s；多年平均相对湿度69.1%；多年平均日照时数1553.3h；多年平均雾日11.2d；多年平均无霜期304d。
1.3.3径流
流域径流主要来源于地下水，地下水由降水补给，径流的年内变化与降水基本一致。
每年3月中、下旬开始，随着降雨增加，径流也相应增大，4月为汛前过渡期，6～9月流域进入主汛期，径流量大增，但盛夏伏旱季节，常有小流量出现，10月为汛后过渡期，降雨减少，径流也随之减小，11月下旬至次年3月上旬较少降雨，径流主要由地下水补给，1～2月是径流的最枯时期。
黑水河流域森林茂密，广泛分布炭酸岩层，岩溶发育，降水通过地表入渗及地下管道的迳流排泄入河，形成本流域较为稳定的河道径流。
根据巫溪站径流系列，采用面积比并考虑降雨量修正推求黑水河各梯级电站天然地表径流。
各梯级电站坝址处天然地表径流成果详见表1-1。
表1-1黑水河各梯级电站坝址处天然地表径流成果表
项目
多年平均流量（m3/s）
Cv
Cs/Cv
设计径流（m3/s）
P=10%
P=20%
P=50%
P=80%
P=90%
黑水河一级电站（F=1.10km2）
水文年
0.0367
0.27
2.0
0.0498
0.0446
0.0358
0.0282
0.0247
4-10月
0.0534
0.31
2.5
0.0753
0.0665
0.0513
0.0393
0.0340
11-次年3月
0.0129
0.30
2.5
0.0181
0.0159
0.0124
0.0096
0.0084
黑水河二级电站（F=15.77km2）
水文年
0.526
0.27
2.0
0.714
0.640
0.513
0.404
0.354
4-10月
0.766
0.31
2.5
1.080
0.954
0.735
0.563
0.488
11-次年3月
0.185
0.30
2.5
0.259
0.229
0.178
0.138
0.120
黑水河三级电站（F=24.8km2）
水文年
0.827
0.27
2.0
1.123
1.006
0.807
0.636
0.556
4-10月
1.205
0.31
2.5
1.698
1.500
1.156
0.885
0.767
11-次年3月
0.291
0.30
2.5
0.408
0.359
0.280
0.217
0.188
由于黑水河流域地下溶洞水发育，其发电来水量较难准确计算，为工程需要，项目业主在黑水河流域设立了专用水文测站，对黑水河各梯级进行了3年流量测验。
一级电站坝址处实测最枯流量0.72m3/s，由于一级电站坝址以上集雨面积较小，该实测流量基本为坝址处枯期地下泉水基流；二级电站坝址处实测最枯流量1.34m3/s，扣除枯期本流域地表水0.14m3/s，实际泉水基流约1.20m3/s；本次黑水河梯级电站设计过程中，除考虑面积和雨量修正外，在各级电站来水量计算中还考虑加入了泉水基流，根据各坝址实测情况，一级电站坝址加入实测泉水基流0.72m3/s，二、三级电站坝址处加入实测泉水基流1.20m3/。
1.3.4洪水
黑水河流域洪水主要由暴雨形成，洪水发生时间与暴雨发生时间基本一致，洪水多出现在7月～8月，尤以7月出现最多。
该流域河谷深切，山高坡陡，洪水汇集时间短，暴雨历时短，笼罩范围小，洪水陡涨陡落，年最大洪水多为单峰过程，洪水历时时间不长，一般在24h左右。
采用设计点暴雨量及《手册》推理公式法计算坝、厂址设计洪水，各梯级坝址、厂址设计洪峰流量成果见表1-2。
表1-2黑水河流域各梯级电站典型断面洪水成果表单位：
m3/s
一级电站
频率（％）
0.5
1
2
3.3
5
10
20
50
坝址
34.3
30.6
26.9
24.2
22.0
18.3
14.5
9.27
厂房
276
245
214
191
173
142
112
69.3
二级电站
坝址
276
245
214
191
173
142
112
69.3
厂房
365
324
282
252
228
187
146
90.0
三级电站
坝址
365
324
282
252
228
187
146
90.0
厂房
1350
1190
1040
925
834
678
520
310
1.3.5分期洪水
根据洪枯水变化规律和施工设计需要，将全年划分为主汛期5～9月，汛前过渡期4月，汛后过渡期10月，非汛期2月、3月、11月及12月～次年1月、11月～次年3月等8个分期。
主汛期洪水采用设计暴雨推求的年洪水，其余各分期洪水采用巫溪站成果以水文比拟法推算到电站坝、厂址处，为安全计，面积比指数n均取0.67，其分期设计洪水成果见表1-3—1-5。
表1-3黑水河一级电站坝、厂址分期设计洪水成果表
地名
分期
坝址（m3/s）
厂址（m3/s）
P=3.3%
P=5%
P=10%
P=20%
P=50%
P=3.3%
P=5%
P=10%
P=20%
P=50%
2月
0.435
0.362
0.246
0.147
0.054
2.59
2.15
1.47
0.873
0.323
3月
2.85
2.41
1.71
1.07
0.428
16.9
14.4
10.2
6.4
2.6
4月
6.56
5.86
4.72
3.45
1.28
39.1
34.9
28.1
20.5
7.6
5～9月
24.2
22.0
18.3
14.5
9.27
191
173
142
112
69.3
10月
7.77
6.96
5.69
4.49
1.99
46.2
41.5
33.9
26.7
11.8
11月
4.08
3.58
2.45
1.46
0.539
24.3
21.3
14.6
8.71
3.21
12月～次年1月
0.191
0.176
0.149
0.122
0.081
1.14
1.05
0.889
0.724
0.482
11月～次年3月
4.65
4.25
3.22
1.91
0.710
27.7
25.3
19.2
11.4
4.23
表1-4黑水河二级电站坝、厂址分期设计洪水成果表
地名
分期
坝址（m3/s）
厂址（m3/s）
P=3.3%
P=5%
P=10%
P=20%
P=50%
P=3.3%
P=5%
P=10%
P=20%
P=50%
2月
2.59
2.15
1.47
0.873
0.323
3.63
3.01
2.05
1.22
0.452
3月
16.9
14.4
10.2
6.4
2.6
23.7
20.1
14.3
8.93
3.57
4月
39.1
34.9
28.1
20.5
7.6
54.7
48.8
39.3
28.7
10.6
5～9月
191
173
142
112
69.3
310
280
230
179
109
10月
46.2
41.5
33.9
26.7
11.8
64.7
58.0
47.4
37.4
16.6
11月
24.3
21.3
14.6
8.71
3.21
34.0
29.9
20.5
12.2
4.49
12月～次年1月
1.14
1.05
0.889
0.724
0.482
1.59
1.47
1.24
1.01
0.675
11月～次年3月
27.7
25.3
19.2
11.4
4.23
38.8
35.4
26.8
16.0
5.92
表1-5黑水河三级电站坝、厂址分期设计洪水成果表
地名
分期
坝址（m3/s）
厂址（m3/s）
P=3.3%
P=5%
P=10%
P=20%
P=50%
P=3.3%
P=5%
P=10%
P=20%
P=50%
2月
3.63
3.01
2.05
1.22
0.452
11.5
9.53
6.50
3.87
1.43
3月
23.7
20.1
14.3
8.93
3.57
75.0
63.6
45.1
28.2
11.3
4月
54.7
48.8
39.3
28.7
10.6
173
154
124
90.9
33.6
5～9月
310
280
230
179
109
925
834
678
520
310
10月
64.7
58.0
47.4
37.4
16.6
205
184
150
118
52.4
11月
34.0
29.9
20.5
12.2
4.49
108
94.4
64.7
38.6
14.2
12月～次年1月
1.59
1.47
1.24
1.01
0.675
5.04
4.64
3.94
3.20
2.14
11月～次年3月
38.8
35.4
26.8
16.0
5.92
123
112
84.9
50.5
18.7
1.3.6河流泥沙
由于设计流域内无实测泥沙资料，本阶段采用《四川省水文手册》查得多年平均悬移值输沙模数为630t/km2，由此可计算黑水河流域各梯级水电站坝址及厂址处来沙量，详见表1-6。
表1-6黑水河梯级电站坝、厂址来沙量情况表
电站来沙情况（t）
一级电站坝址
一级电站厂址
备注
悬移质
推移质
合计
悬移质
推移质
合计
悬移值输沙模数为630t/km2，推移质按悬移质10%计取
693
69.3
762.3
9935
994
10929
二级电站坝址
二级电站厂址
悬移质
推移质
合计
悬移质
推移质
合计
9935
994
10929
16418
1642
18060
三级电站坝址
三级电站厂址
悬移质
推移质
合计
悬移质
推移质
合计
15624
1562
17186
91564
9156
100721
1.3.7水位流量关系曲线
由于工程河段无实测水位流量资料，本次水位流量关系曲线用水力学公式推算。
水力要素由实测大断面计算；水面比降，中、低水采用实测河段枯水比降，高水采用洪水调查比降；糙率根据河道形态，河床组成等特征从《天然河道糙率表》中选用，计算成果详见第3章中表3-16。
1.4工程地质
通过本阶段地勘工作，得出主要结论和建议如下：
1、主要结论：
⑴、工程区域处于扬子地台（一级构造单元）之南大巴山帚状构造带北缘。
无区域大断裂通过工程区。
场区100km范围内，历史上无强震记录，新构造运动为间歇性的缓慢抬升，属区域构造稳定区。
据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度小于Ⅵ度。
⑵、一级电站
①由于坝基覆盖层较深，建议闸坝以砂卵石层为基础持力层。
砂卵石抗冲刷能力弱，在泄洪期大流量水流冲刷下，易形成冲刷坑，在坝前出现临空，危及取水坝的安全运行，应对坝下游冲刷段河床表层进行抗冲刷处理。
②引水线路采用管道方案，由于管道区覆盖层较厚，地形坡度较陡，自然斜坡稳定性较差，降雨时地表水流冲刷较为严重，开挖后若形成临空面，其稳定性差，对管道的运行影响较大。
建议管道基坑开挖后应尽快回填，尽量保持原地形状态。
③前池所处位置地表主要为第四系坡残积堆积层，下伏基岩为寒武系下统水井沱组第二段的灰绿色板状粉砂质页岩。
建议前池前边墙基础置于基岩弱风化层上。
④压力管道地表为第四系残坡积层，下伏基岩为寒武系下统水井沱组第二段岩性为灰、灰绿色砂岩、砂质页岩，强风化层厚2～4m。
建议管道正墩置于基岩强风化中下部。
⑤厂址位于河流右岸，建议厂房基础以第四系冲洪积砂卵石层为基础持力层。
⑶、二级电站
①由于坝基覆盖层较薄，建议闸坝以基岩为基础持力层。
坝区岩体为页岩，抗冲刷能力弱，在泄洪期大流量水流冲刷下，易形成冲刷坑，在坝前出现临空，危及取水坝的安全运行，应对坝下游冲刷段河床表层进行抗冲刷处理。
②引水线路采用无压隧洞方案，隧洞围岩类别主要为II、III类，局部为IV类。
隧洞进、出口位置边坡稳定，岩体完整，隧洞挂口较为容易。
隧洞通过三叠系灰岩时可能遇到中等岩溶管道，应注意施工排水。
隧洞轴线与岩层走向交角较小，对洞室稳定性不利。
③前池区地表第四系全新统残坡积层厚2～3m，下伏基岩为震旦系南沱组上段的灰绿色凝灰质砂岩及紫红色页岩，建议前池前边墙基础置于基岩弱风化层上。
④压力管道区地表主要为第四系残坡积层，局部基岩出露，强风化层厚度1.0～1.5m。
管道区无危岩、滑坡等不良物理地质现象，边坡稳定性较好，压力管道镇墩基础建议清除残坡积层后置于弱风化的基岩上。
⑤厂址位于河流右岸，建议厂房基础以第四系冲洪积砂卵石、粉质粘土层为基础持力层。
⑷、三级电站
①由于坝基覆盖层较厚，建议闸坝以砂卵石为基础持力层。
砂卵石抗冲刷能力弱，在泄洪期大流量水流冲刷下，易形成冲刷坑，在坝前出现临空，危及取水坝的安全运行，应对坝下游冲刷段河床表层进行抗冲刷处理。
②引水线路采用无压隧洞方案，隧洞围岩类别主要为II、III类，局部为IV类。
隧洞进、出口位置边坡稳定，岩体完整，隧洞挂口较为容易。
隧洞通过三叠系灰岩时可能遇到中等岩溶管道，应注意施工排水。
隧洞轴线与岩层走向交角较小，对洞室稳定性不利。
③前池作洞内前池，岩性为三迭系下统大冶组灰岩，由于裂隙较发育，围岩厚度小，须全段支护。
④压力管道槽上段大部基岩裸露，强风化层厚度约1.0～1.5m，岩性主要为含泥质灰岩、灰岩及炭质页岩，仅局部有零星覆盖层，边坡稳定性较好，压力管道镇墩基础建议清除残坡积层后置于弱风化的基岩上。
压力管道下后段地表主要为残坡积层，厚约5.0～8.5m；下伏基岩主要为志留系中统徐家坝群、二叠系下统及三叠系下统嘉陵江组地层，强风化层厚度1.0～2.5m。
建议压力管道镇墩基础清除覆盖层及强风化层后置于弱风化的基岩上，开挖设计及施工中边坡稳定性应予以重视。
压力管道槽底部靠近公路段覆盖层较厚，且地形坡度较陡，覆盖层稳定性较差。
⑤厂址位于河流左岸，建议厂房基础以第四系冲洪积砂卵石、粉质粘土层基础持力层。
⑸、天然建筑材料料场分布较近，质量、储量均可满足工程要求。
2、下阶段工作建议
①、受现场条件限制，本阶段仅对第三级电站进行了钻探工作，建议下阶段对第一、二级电站的取水坝、前池、压力管道及发电厂房补充钻探工作。
②、建议下一阶段对第三级厂房后坡进行详细的勘探工作。
1.5工程任务和规模
1.5.1工程开发任务
黑水河水电站所在的黑水河流域山高谷峡，河道坡陡流急，蕴藏较丰富的水能资源。
沿河两岸石壁矗立，滩涂、耕地少，沿河乡镇所居位置较高，无重要工矿企业，人口少，原有耕地、人畜需水多为附近的山溪水或泉水，该河无工农业用水、防洪、过鱼、漂木等综合利用要求，黑水河水电站开发任务主要为发电。
1.5.2梯级开发规划
根据黑水河河道地形地貌情况，梯级电站规划初步拟定方案如下。
第一级电站取水坝布置于黑水河源头之龙洞湾支沟尾部，引水至庙河坝北面的山脊
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