AYA水利樞紐工程壩址比選方案研究

孟凱歌

（新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所，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，樞紐設計總庫容7.73×108m3，電站裝機容量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、發電引水系統、導流沖砂洞、溢洪道等。工程等別為Ⅰ等，工程規模為大（1）型。本階段擬選上、下壩址2個比選方案，兩壩址相距3.3km。

1 區域地質條件

1.1 地形地貌

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

1.2 地層巖性

本區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）。壩址區主要出露巖性有泥盆系（D）灰巖，石炭系（C）鈣質砂巖、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 地質構造

壩址區受南天山邁丹逆斷裂帶控制，近場區近東西向斷裂構造發育。壩址左岸地質構造復雜，活動斷裂大石峽斷裂（F8）、亞曼蘇斷裂（F9）、阿合奇北斷裂（F10）從左岸通過，北側泥盆系地層逆沖在南側新近系地層之上，新近系地層逆沖在南側第四系下更新統地層之上，呈一推覆構造。新近系及第四系地層擠壓變形作用強烈。

1.4 水文地質條件

壩址區水文地質條件較單一，按其含水介質及埋藏條件總體可分為孔隙潛水和基巖裂隙水兩類。孔隙潛水主要貯存于河床及Q1地層礫巖層內，主要受河水及兩岸基巖裂隙水補給；另一類為基巖裂隙水，賦存于基巖裂隙及斷層帶內，主要受大氣降水補給，無統一水位。

2 上壩址工程地質條件

上壩址河谷谷底寬240m，兩岸主要出露石炭系鈣質砂巖、片巖，右岸山體雄厚，左岸為一單薄基巖山梁，山梁北側為一臺地，主要出露Q1微—弱膠結礫巖，地層交匯處形成一埡口，埡口處須修建副壩。埡口北側為第四系及新近系地層，存在活動構造及形變帶。在副壩段地表出露巖性為上更新—全新世洪積含土砂礫石，下部為下更新統微—弱膠結礫巖，為泥質膠結，可見層理。Q1地層下伏石炭系鈣質砂巖夾片巖。左岸壩肩為單薄基巖山梁，岸坡基巖裸露，自然邊坡整體穩定。該段基巖為石炭系（C3ka）鈣質砂巖夾片巖，巖體呈互層狀、中厚層至厚層狀結構。現代河床寬約270m，河床覆蓋層主要由全新統沖積（Q4al）砂卵礫石組成，結構密實。下伏石炭系（C3k）鈣質砂巖、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）片巖夾鈣質砂巖，岸坡巖體多見傾倒變形，表部巖體巖層產狀40°～50°SE∠40°～60°，向深部巖層傾角變陡，巖層傾向坡內。深部新鮮巖體巖層產狀50°～60°NW∠75°～85°，傾坡外。據鉆孔壓水試驗成果，右岸傾倒變形體屬強透水巖體，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，分布區域活動構造帶，地質條件復雜；右岸為石炭系地層。左岸壩肩段山頂高程2630～2700m，自然邊坡穩定。基巖裸露，巖性為新近系上新統（N2l2）礫巖。活動性斷裂阿合奇北斷裂（F10）自左壩基通過，產狀77°NW∠30°，破碎帶寬20～25m，以碎裂巖、構造透鏡體為主。以該斷裂為界，新近系礫巖壓覆于Q1地層之上，受斷裂影響，壩址左岸構造擠壓強烈，巖體較破碎，據鉆孔壓水試驗及注水試驗，壩肩新近系礫巖屬于中等—弱透水層。阿合奇北斷裂為活動斷裂,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洪積含土碎石夾粉土、細砂等，結構松散—中密。其下為全新統沖積砂卵礫石，結構密實，屬強透水層；下部為下更新統微—弱膠結礫巖，泥質膠結，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砂巖夾片巖，屬堅硬—中硬巖。現代河床寬120m，河床覆蓋層為第四系全新統沖積（Q4al）砂卵礫石層，下伏石炭系（C3kb）灰黑色鈣質砂巖夾片巖，節理裂隙較發育。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，巖性為上石炭統喀拉治爾加上亞組（C3kb）灰黑色鈣質砂巖夾片巖。

4 壩址工程地質條件比選

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

表1 AYA水利樞紐壩址工程地質條件比較表

上壩址河谷相對較窄，左岸須修建副壩，下壩址河谷寬闊，壩長遠大于上壩址；全新世活動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，活動構造對上壩址的影響遠小于下壩址；上壩址主壩段兩岸基巖為石炭系地層，巖質較硬，下壩址右岸為石炭系地層，左壩肩為新近系礫巖，為軟巖，受活動構造影響，巖體較破碎，透水性較強，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 結論

壩址選擇是水利水電工程的關鍵問題，AYA水利樞紐工程初選上、下壩址進行比選，上壩址主壩長度相對短，受活動斷裂影響小，下壩址左壩肩為新近系礫巖，受活動構造影響，透水性較強，兩壩址均存在滲漏及河床深厚覆蓋層問題,權衡利弊，上壩址明顯優于下壩址，推薦上壩址方案。