AYA水利樞紐工程壩址比選方案研究

孟凱歌

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，新疆烏魯木齊830000）

AYA水利樞紐工程是TSGH中上游河段的控制性水利樞紐工程，樞紐設(shè)計(jì)總庫容7.73×108m3，電站裝機(jī)容量173MW。下壩址最大壩高106m，水庫死水位2390m，正常蓄水位2456m。主要建筑物有大壩、發(fā)電引水系統(tǒng)、導(dǎo)流沖砂洞、溢洪道等。工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型。本階段擬選上、下壩址2個(gè)比選方案，兩壩址相距3.3km。

1 區(qū)域地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

庫壩區(qū)處于邁丹斷裂至柯坪塔格斷裂之間的中山區(qū)，山峰高程1500～3500m，相對(duì)高差大于100m，地形較伏，以構(gòu)造作用為主，具有強(qiáng)烈的剝蝕切割作用和部分冰川刨蝕切割作用，河流溝谷下切強(qiáng)烈。

1.2 地層巖性

本區(qū)廣泛分布古生界和新生界地層，中生界地層缺失。古生界的地層主要有志留—泥盆系烏帕塔爾坎群[(S-D2)W u]、中泥盆統(tǒng)托什干組（D2t）和石炭系（C）；新生界地層有新近系（N）和第四系（Q）。壩址區(qū)主要出露巖性有泥盆系（D）灰?guī)r，石炭系（C）鈣質(zhì)砂巖、片巖，新近系（N）礫巖夾砂巖、泥巖和第四系（Q）礫巖、砂卵礫石。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)受南天山邁丹逆斷裂帶控制，近場(chǎng)區(qū)近東西向斷裂構(gòu)造發(fā)育。壩址左岸地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，活動(dòng)斷裂大石峽斷裂（F8）、亞曼蘇斷裂（F9）、阿合奇北斷裂（F10）從左岸通過，北側(cè)泥盆系地層逆沖在南側(cè)新近系地層之上，新近系地層逆沖在南側(cè)第四系下更新統(tǒng)地層之上，呈一推覆構(gòu)造。新近系及第四系地層擠壓變形作用強(qiáng)烈。

1.4 水文地質(zhì)條件

壩址區(qū)水文地質(zhì)條件較單一，按其含水介質(zhì)及埋藏條件總體可分為孔隙潛水和基巖裂隙水兩類?？紫稘撍饕A存于河床及Q1地層礫巖層內(nèi)，主要受河水及兩岸基巖裂隙水補(bǔ)給；另一類為基巖裂隙水，賦存于基巖裂隙及斷層帶內(nèi)，主要受大氣降水補(bǔ)給，無統(tǒng)一水位。

2 上壩址工程地質(zhì)條件

上壩址河谷谷底寬240m，兩岸主要出露石炭系鈣質(zhì)砂巖、片巖，右岸山體雄厚，左岸為一單薄基巖山梁，山梁北側(cè)為一臺(tái)地，主要出露Q1微—弱膠結(jié)礫巖，地層交匯處形成一埡口，埡口處須修建副壩。埡口北側(cè)為第四系及新近系地層，存在活動(dòng)構(gòu)造及形變帶。在副壩段地表出露巖性為上更新—全新世洪積含土砂礫石，下部為下更新統(tǒng)微—弱膠結(jié)礫巖，為泥質(zhì)膠結(jié)，可見層理。Q1地層下伏石炭系鈣質(zhì)砂巖夾片巖。左岸壩肩為單薄基巖山梁，岸坡基巖裸露，自然邊坡整體穩(wěn)定。該段基巖為石炭系（C3ka）鈣質(zhì)砂巖夾片巖，巖體呈互層狀、中厚層至厚層狀結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代河床寬約270m，河床覆蓋層主要由全新統(tǒng)沖積（Q4al）砂卵礫石組成，結(jié)構(gòu)密實(shí)。下伏石炭系（C3k）鈣質(zhì)砂巖、片巖，基巖透水率q＜3Lu的界線在基巖面以下13～65m。右岸壩肩為走向近EW的順直斜坡地形，大部分基巖裸露，自然坡度40°～45°，坡腳處分布崩坡積碎塊石。坡積物下部為基巖，巖性為石炭系（C3ka）片巖夾鈣質(zhì)砂巖，岸坡巖體多見傾倒變形，表部巖體巖層產(chǎn)狀40°～50°SE∠40°～60°，向深部巖層傾角變陡，巖層傾向坡內(nèi)。深部新鮮巖體巖層產(chǎn)狀50°～60°NW∠75°～85°，傾坡外。據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)成果，右岸傾倒變形體屬?gòu)?qiáng)透水巖體，基巖透水率q＜3Lu的界線埋深25～110m，位于完整基巖以下5～40m。

3 下壩址工程地質(zhì)條件

下壩址位于上壩址下游約3.3km處，河谷呈寬闊的“U”型，河谷谷底寬650m。左岸為新近系軟巖地層，分布區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造帶，地質(zhì)條件復(fù)雜；右岸為石炭系地層。左岸壩肩段山頂高程2630～2700m，自然邊坡穩(wěn)定?；鶐r裸露，巖性為新近系上新統(tǒng)（N2l2）礫巖?；顒?dòng)性斷裂阿合奇北斷裂（F10）自左壩基通過，產(chǎn)狀77°NW∠30°，破碎帶寬20～25m，以碎裂巖、構(gòu)造透鏡體為主。以該斷裂為界，新近系礫巖壓覆于Q1地層之上，受斷裂影響，壩址左岸構(gòu)造擠壓強(qiáng)烈，巖體較破碎，據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)及注水試驗(yàn)，壩肩新近系礫巖屬于中等—弱透水層。阿合奇北斷裂為活動(dòng)斷裂,斷裂通過處壩高約65m。左岸壩肩坡腳為洪積堆積物，下部為Q1地層，頂部寬度約400m。該段地表為第四系全新統(tǒng)洪積含土碎石夾粉土、細(xì)砂等，結(jié)構(gòu)松散—中密。其下為全新統(tǒng)沖積砂卵礫石，結(jié)構(gòu)密實(shí)，屬?gòu)?qiáng)透水層；下部為下更新統(tǒng)微—弱膠結(jié)礫巖，泥質(zhì)膠結(jié)，屬弱—中等透水層，左壩肩存在沿Q1地層大范圍的壩基滲漏問題。底部基巖為石炭系的鈣質(zhì)砂巖夾片巖，屬堅(jiān)硬—中硬巖?，F(xiàn)代河床寬120m，河床覆蓋層為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）砂卵礫石層，下伏石炭系（C3kb）灰黑色鈣質(zhì)砂巖夾片巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育。基巖透水率q＜5Lu的界線在基巖面以下28～40m，基巖透水率q＜3Lu的界線在基巖面以下40～60m。右岸壩肩山體雄厚，坡面大部分基巖裸露，巖性為上石炭統(tǒng)喀拉治爾加上亞組（C3kb）灰黑色鈣質(zhì)砂巖夾片巖。

4 壩址工程地質(zhì)條件比選

上、下壩址位于TSG河中下游河段，屬中山河谷地貌，兩壩址相距3.3km。

上、下壩址處于同一構(gòu)造單元，均存在活動(dòng)構(gòu)造、河床深厚覆蓋層和右岸傾倒變形體等工程地質(zhì)問題。上、下壩址工程地質(zhì)條件比較見表1。

表1 AYA水利樞紐壩址工程地質(zhì)條件比較表

上壩址河谷相對(duì)較窄，左岸須修建副壩，下壩址河谷寬闊，壩長(zhǎng)遠(yuǎn)大于上壩址；全新世活動(dòng)斷裂阿合奇北斷裂通過下壩址左壩基，主壩存在抗斷問題；該斷裂在上壩址左岸800m處通過，僅在副壩左壩肩存在剪切形變帶，活動(dòng)構(gòu)造對(duì)上壩址的影響遠(yuǎn)小于下壩址；上壩址主壩段兩岸基巖為石炭系地層，巖質(zhì)較硬，下壩址右岸為石炭系地層，左壩肩為新近系礫巖，為軟巖，受活動(dòng)構(gòu)造影響，巖體較破碎，透水性較強(qiáng)，壩基巖體下壩址較上壩址差；兩壩址河床均存在深厚覆蓋層問題，厚度20～41m，覆蓋層厚度相差不大。

5 結(jié)論

壩址選擇是水利水電工程的關(guān)鍵問題，AYA水利樞紐工程初選上、下壩址進(jìn)行比選，上壩址主壩長(zhǎng)度相對(duì)短，受活動(dòng)斷裂影響小，下壩址左壩肩為新近系礫巖，受活動(dòng)構(gòu)造影響，透水性較強(qiáng)，兩壩址均存在滲漏及河床深厚覆蓋層問題,權(quán)衡利弊，上壩址明顯優(yōu)于下壩址，推薦上壩址方案。