城口草堂电站项目建设投资可行性研究报告.doc

1.1 绪言
城口简介
行政区划
　　城口县地理位置 位于大巴山南麓，处在川、陕、渝三省（市）交界处，位于重庆市东北边缘，东经108°15′至109°16′、北纬31°37′至32°12′之间，东邻陕西省镇坪县、平利县、西接万源市、白沙工农区、南临开县、巫溪县，北界陕西省紫阳县、岚皋县。该县总面积3286平方公里。耕地面积24233公顷。
城口县辖7个镇、17个乡：葛城镇、巴山镇、坪坝镇、庙坝镇、明通镇、修齐镇、高观镇、高燕乡、龙田乡、北屏乡、高楠乡、左岚乡、沿河乡、双河乡、蓼子乡、鸡鸣乡、咸宜乡、周溪乡、明中乡、治平乡、岚天乡、厚坪乡、河鱼乡、东安乡。
　　庙坝镇：管辖原庙坝镇、罗江乡，辖12个村委会、1个社区居委会，面积158.5平方千米，总人口1.24万人。镇政府驻庙坝。
产业
工业现状 县境主要企业有煤厂、水泥厂、锰粉厂、钡粉厂、锰铁合金厂、茶厂、漆厂、酒厂、糖厂等。　　城口县是重庆市所辖资源大县之一，境内矿产资源十分丰富，主要有锰、钡、煤、铅、锌、白云岩、大理石、古生物化石等二十多个矿种。其中，锰、钡、煤是县内矿产资源开发具代表性的主要矿种。
　　城口矿产资源的储量丰富，开发前景广阔。城口锰矿主要分布于城口磷锰矿带，包括城口高燕、大渡溪、修齐三个锰矿区及明月、沱溪河两个磷锰矿点。累计探明锰矿资源量达2568.67万吨，其中高燕锰矿为全国五大锰矿床之一。自1977年建立第一家锰加工企业——城口县锰粉厂以来，现已形成了冶金、化工两大类共七个品种的锰系列产品生产能力，主要产品有原矿、焙烧矿、富锰渣、磷铁、电炉锰铁等冶金产品和电解二氧化锰、硫酸锰、锰粉等化工原料产品。近年来，城口县锰矿产业发展迅速，已形成了年产锰矿石100万吨的矿山开采能力。城口钡矿俗称巴山钡城矿带，主要分布在巴山钡矿、左岚钡矿、高楠钡矿、后裕钡矿、大河坝钡矿五个矿区，从上世纪七十年代四川省地质局205地质队发现巴山钡矿以来，累计探明资源储量6877.4万吨，位居亚洲之首。自1981年开发利用以来，开发程度较低，高附加值产品生产还不具有规模。2005年度钡矿开采能力为20万吨/年。城口煤矿主要分布于我县修齐、庙坝、蓼子、明通、鸡鸣、咸宜、河鱼、北屏、厚坪、明中等镇乡，虽然煤矿资源地质工作程度较低，但含煤层位众多，据预测煤矿资源量约为1.5亿吨。我县的煤矿开发起步较晚，开发利用还未形成规模，尚处于技改阶段。目前全县共有煤矿矿井20个，设计生产能力120万吨/年，2005年度产煤量15万吨。城口瓦板岩主要分布在我县左岚、巴山、高楠、龙田、黄溪、北屏、岚天、双河、高观、渭河、河鱼、东安等镇乡，以带状分布为主，相对集中分布面积达140km2，在我县的11个地层单元均有产出，预测资源量在1000万m3以上。城口白云岩主要分布在城口县周溪、明通、蓼子、明中、坪坝、高燕、葛城、东安等镇乡，各矿点矿体延伸长5～20km,矿层厚77.5～337.96m,预测资源量在1.2亿吨以上。古生物化石又名生物碎屑灰岩，商品别名“海宝玉”。县域内资源分布广，品种甚多，矿石质地好、花纹美丽、色泽古朴典雅。主要分布于修齐、厚坪、蓼子等镇乡，预测资源量约束5000万米3。其它矿产如白云岩、铅锌矿、钒钼矿等由于地质工作程度低，没形成矿产地，目前还不具备开发利用的条件。为了进一步加强对县域经济社会发展的资源保障能力，我县已加强了这些矿产资源的地质勘查工作。 
　　城口资源勘查步伐有待加快。目前全县正在实施的矿产资源勘查项目共17个。其中商业性煤矿勘查项目12个、国家投资煤矿勘查项目3个、钡矿2个、白云岩1个（商业性勘查项目）；另有钒矿和锰矿资源调查评价项目各1个。
　　城口矿业经济是在县域经济中占有重要地位。2005年全县锰、煤、钡三矿实现产值5.02亿元（其中锰矿4.26亿元、钡矿0.50亿元、煤矿0.26亿元），占全县工业总产值的60%以上，实现工业增加值1.62亿元，占全县GDP的16%，三矿提供的财政收入达7900万元，占全县财政收入的 79 %。矿业经济已成为推动县域经济发展，实现脱贫致富奔小康的支柱产业。目前全县正在科学发展观的指导下，着力调经济结构，大力发展清洁能源、农副产品加工和生态旅游等产业，以促进县域经逐步走上全面、协调、可持续的发展道路。
水资源城口县位于重庆市东北边缘，幅员面积3286平方公里。境内溪河密布，有大小溪河779条，流域面积10平方公里以上的河流有45条，其中流域面积在100平方公里以上的河流13条，1000平方公里以上的河流1条。任河、前河贯穿全县东西，是我县两大主流。
　　降水量  2005年，全县年平均降水深1389毫米，比上年增加14.1%，属多水年份。
　　水资源量  2005年，全县地表水资源量为30.3073亿立方米，比多年平均值偏多
地下水资源量
　　2005年，我县地下水资源量为6.3207亿立方米，其中任河流域地下水资源量为4.1509亿立方米；前河流域地下水资源量为2.0498亿立方米；其它流域地下水资源量为0.12亿立方米。
　　水资源总量
　　2005年，我县水资源总量为30.3073亿立方米，折合径流深922.3毫米。地表水资源量30.3073亿立方米，地下水资源量为6.3207亿立方米。重复计算量6.3207亿立方米，平均产水系数66.4。
　　农林业经济城口位于秦岭以南、长江以北的南北气候分界线上，气候温和，雨量充沛，物种丰富。城口农业以玉米、洋芋、水稻为主。全县森林覆盖率达到51%，境内有天然林285.9万亩，各类草场133万亩，各类植物3800余种，国家重点保护植物197种。2003年6月，经国务院批准，城口建立了国家级大巴山自然保护区。
　　县境内林特资源十分丰富。盛产生漆、茶叶、核桃、板栗、薯芋、猕猴桃、薇菜、竹笋等农副土特产品，以及杜仲、天麻、黄连、党参等中药材。核桃、板栗常年产量分别在600万公斤以上，2001年被国家林业部命名为“中国核桃之乡”。城口大木漆、茶叶、中药材素称“三秀”，其中大木漆常年收购量在3000担左右；城口茶叶富锌富硒，“鸡鸣寺院茶”清代即为贡品，2002年获得国家农业部颁发的绿色食品证书；各类中药材达500余种，是重庆市重要的中药材主产县。城口野生蕈菌资源独一无二，现有食用菌、药用菌、食药兼用菌达到60余种，其中珍稀食用、食药兼用菌16种，珍稀药用菌5种，是中国蕈菌种质资源保存最好的地区之一。城口野生天然山野菜以其独特的风味，富含维生素和锌、硒等微量元素，深受国内外消费者青睐，远销东南亚各国，在日本国中有较大的市场份额。
　　目前，全县以薯芋、玉米、土豆、杜仲等深加工为主的生物化工产业，以茶叶、核桃、猕猴桃、薇菜、竹笋、菌类等农副产品开发为主的绿色食品加工业，以竹木资源综合利用为主的林产品加工业，以地道中药材为主的药材加工正在蓬勃发展，龙头加工企业不断壮大，经济效益日益显现。
旅游
　　风景旅游区有黄安坝、九重山、青龙峡、两扇门、龙潭河等。 土特产品：城口的生漆、茶叶、药材享誉中外，素称"三秀之乡"。大木漆以"漆质薄、干燥快、抓力强、色泽好"名列中国五大名漆之首，出口日本、西欧、东南亚等地。年产生漆2000担以上，质量列全国第一、产量排全国第二。茶叶有12个品种，年产茶叶100万斤以上。鸡鸣寺茶，清代系贡品，现已恢复生产，产品供不应求。中药材近500个品种，其中杜仲、厚朴、黄柏常年产量800担以上；天麻30担，黄莲30担，麝香20公斤。清同治年间由法国传教士引种的荆豆，属全国独有，含特殊的植物血胶精，能代替抗H血清凝结血液，进行血型鉴定。国家2级保护动物：千河鱼。
城口草堂电站位于重庆市城口县境内任河流域坪坝支流小双河河段，距城口县城约40km，电站坝址区隶属于庙坝镇天堡村八组、九组，厂房区隶属于城口县庙坝镇天堡村五组。大坝和厂区附近均有公路通过，对外交通较为方便。
草堂电站是以发电为主的水利工程。主要由店子坪、小中河拦水低坝、发电引水隧洞、压力前池、压力钢管、电站等部分组成，电站装机为800kw+1000kw。
对于单机容量的选择，结合当地的实际，根据水电［2001］36号文，为改善农民生产生活方式，提高生活水平和质量，促使农村现代化建设，所以对于单机容量的选择考虑小水电代燃料生态工程，选择1台800kw和1台1000kw装机。
1台800kw的装机为小水电代燃料生态工程的装机容量。两工程结合起来实施，可以节约投资。
小双河流域为任河支流，发源于城口县庙坝镇北部及西北部地区，流域总体流向为南西向西北，于巴山镇岔溪口汇入任河。
城口县属国家级贫困县，受交通、能源、城镇公用设施和工业、三产业落后的影响，原有经济总体水平低，随着近两年基础设施和县境内外交通的大力建设，产业结构的调整，投资环境得到显著改善，经济发展迅速。在城口县长远经济发展规划中，把大力发展水电，加快当地资源开发作为促进地区经济发展的增长点。
城口县拥有丰富的自然资源，锰矿储量达2094万t，质量稳定，含磷量较低；钡矿资源以品位高、储量大而为世界罕见，此处还有丰富的煤炭资源和硫铁矿资源。城口工业经济主要以锰、钡、煤为主的矿产品开采加工。而锰矿、钡矿等矿产资源为主的开采、加工都是高消耗产业，由于城口县电力供应紧张，无法对锰、钡矿进行深加工，多为粗加工单一产品，资源浪费较大，由此制约了城口工业的发展，同时其它产业深加工发展和人们生活水平提高对电的需求矛盾日益突出。电力的缺乏已经成为制约城口县经济发展的重要因素。
随着地区经济发展对电力需求的日益增大，从充分利用当地水能资源优势出发，迫切需要开发建设水电工程。草堂电站资源优势明显，建设条件优越，兴建草堂电站可以满足周边工业用电的需求，对促进当地经济发展起推动作用，同时可以使城口县日益紧张的电力供应得到一定的缓解。因此，本工程的建设是必要而迫切的。
草堂电站的前期工作始于2007年9月。在城口县水利农机局的大力支持下、城口县鸿源水力资源开发有限公司，中国华西工程设计建设有限公司重庆分公司收集了工程所涉及的流域水文、气象、城口县社会经济、电力现状等方面的资料；开展了库、坝址、厂区测量和地质勘察工作，完成了坝址和工程区多种比例尺的地形图测绘、地质调查和地质测绘工作；对工程建设的必要性、开发任务和开发规模、坝址、坝型选择、主要建筑的布置、工程施工、投资估算、经济评价进行了较深入的分析研究；初步分析了工程对环境的影响，编制了水土保持方案。在上述工作的基础上，按《水利水电工程可行性研究报告编制规程》，于2009年12月完成本可行性研究报告。
1.2 水文
1.2.1 流域概况
任河是长江流域支流汉江上游最大的一条支流。流域地理坐标介于东经108°22′～109°16′，北纬31°42′～32°12′之间。发源于重庆市城口县高望镇望乡村的飞龙洞，由东向西流经高望、修齐坝、城口县城，经坪坝镇岔溪口入万源县境，在陕西省紫阳县毛坝关转向，由南往北经高滩、瓦房店等地于紫阳县西南汇入汉江。干流全长185km，流域面积7810km2，其中城口境内主河流长131km，流域面积2356km2，河流平均坡降9.6‰。
任河流域地处大巴山北台缘褶皱带。出露地层有震旦系火山碎屑岩为主的凝灰岩，凝灰质砂岩夹灰黑色凝灰岩页岩，凝灰质砾岩，白云岩、白云质灰岩、板岩、碳质页岩夹灰岩；三迭系灰岩、砾岩、砂岩夹页岩及第四系冲积残坡积层等。任河流域森林覆盖率约17.1%，草山草坡植被覆盖率约27%，但由于山高坡陡，遇大暴雨时，部分地区常有泥石流现象发生，是流域汛期水土流失的主要来源。
小双河流域为任河支流，发源于城口县庙坝镇北部及西北部地区，流域总体流向为南西向西北，于巴山镇岔溪口汇入任河，邻近流域为前河流域。
草堂电站拦水坝位于小双河支沟天堡村的店子坪、小中河，控制流域集水面积15.2km2，主河道长为1.52km，河道平均比降分别为126‰。
草堂电站厂房位于庙坝镇天堡村的小双河左岸，小双河是任河支流庙坝河段的一条小支流。
小双河流域属于北亚热带湿润季风气候区，受东南和西南季风影响，年降水量多，雨季长。冬季在极地大陆干冷气团控制下，雨量稀少，形成冬干天气，有时延至春初。只有春末夏初温暖的海洋气团带来大量水气时，才有大量降水产生，盛夏时副热带高压西伸北进，也往往影响这一带，形成连晴高温少雨的伏旱天气。但若降水，也常会形成大暴雨。秋季副高退出本区，极峰南旋，受山脉阻挡，处于半静止状态，冷暖气团交汇又形成秋雨绵绵。一年四季降水多，冬有冰雪，夏有干旱，最多降水常出现在5～10月，流域内降水大致由南向北减少。
小双河流域地处大巴山暴雨区偏南处，受东南和西南季风的影响，属于北亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛，日照充足，四季分明。流域多年平均气温13.8℃，极端最高气温39.3℃，极端最低气温-13.2℃,多年平均无霜期234d，常年平均日照时数1534h。多年平均降水量1238mm，最大月降水量566.2mm，最小月降水量0.6 mm。多年平均蒸发量888mm，最大月蒸发量231.0mm，最小月蒸发量24.1mm。多年平均相对湿度78%，最小为5%。最多风向NE，最大风速19m/s。
参考依据邻近流域前河为州河的东源，属嘉陵江流域渠江支流，处于重庆市城口县境内的前河流域，地理坐标位于东经108°30′～109°00′，北纬31°30′～31°50′之间，呈东西向展布，地理上北东面与城口县的厚坪乡、高燕乡、庙坝镇接壤，西南面与四川省宣汉县接壤，南面与开县接壤，东南面与巫溪县接壤。
前河干流较长，发源于城口县明中乡的光头山，经明中、桃园、蓼子乡、在周溪乡出城口县，进入宣汉境内，流经鸡唱、河口、渡口、土黄、等13个乡镇，在宣汉城东江口与后河合为一川，汇入州河，然后蜿蜒流向西南，经宣汉城南门、西北、东林、洋烈至千丘旁入达县境，由东北向西南经达县罗江乡红梁村，穿过达县市和达县的罗江、河市、渡市等乡、镇，于木头乡的大河咀出境，流入渠县的农乐、汇东、汇南等乡，在三汇镇与巴河相汇，进入渠江干流。前河干流全长145km，控制流域面积2754km2，河床平均比降2.3‰。其中：城口县境内前河干流总长53.8km,控制流域面积761.83km2。在靠近宣汉境接纳汉昌河和周溪河后进入宣汉县境内。汉昌河干流全长28.4km,控制流域面积233.53km2。
前河流域上游位于城口县境内，由东向西，支流小而多，呈长条型，主要支流有大洞子河、小南溪、大南溪。流域中游水系发育，呈扇形展开，小支流多，主要左岸有寒溪河、苍溪沟、张家河，右岸有小桥沟、长堰溪、鱼岔溪等；流域下游支流发育，主要有左岸汉昌河（又名燕子河）汇入，右岸有周溪河汇入。流域地势东高西低，群山环抱，河谷深切，滩多流急，海拔600～2680m。东边有光头山(海拔2685m)，西面与宣汉相接（海拔1562m～2463m），北倚旗杆山、柳家梁（海拔2006m ～2456m），南倚九重岩、雪包山 (海拔2214m～2522m)。前河在城口境内主河道长53.8km，河道平均坡降为27.14‰。
流域内人烟稀少，植被良好，森林覆盖率在65％左右。但由于地势陡峭以及近年人类活动加剧，汛期遇暴雨洪水时，水土流失现象仍较为严重。
流域地处大巴山弧形褶皱带，受地质构造作用，域内峰峦叠障、沟壑纵横，地形起伏变化较大，相对高差高达1000m以上，最高点为河流源头的光头山，海拔2685m，最低点周溪河汇入口，海拔600m，为典型的中深切割中山地形，并具有成层性特征，即有成片的平坝展现在不同高程的夷平面上。流域出露地层以古生界的奥陶系、寒武系为主，山脉走向受地质构造线方向的控制，高程由北向南逐渐降低，地势东北高、西南低。流域岩石主要以灰岩、砾岩为主，土壤为红棕紫泥、山地黄褐土、山地黄棕壤等。流域内以畜牧、农业为主，主要农作物为旱作物，有少量水田，主要种植有洋芋、玉米等。流域内交通条件较好，有公路通过。
拟建蓼子电站为前河干流梯级电站开发的第三级，电站坝址位于已建小桥沟电站下游，坝址控制流域面积238km2，主河道长38.2km，河道平均比降29.3‰。电站厂址位于前河右岸支沟长堰溪沟口以下约500m处，距坝址约6.2km，厂址以上控制流域面积305km2，主河道长44.4km，河道平均比降16.8‰。前河流域水系及蓼子电站地理位置示意图见附图2-1。

1.2.2 水文基本资料
小双河河段在天堡村处无水文、气象资料。但在任河干流上有大竹河水文站，在任河流域上游还有城口气象站，以及东安、河渔、高观、榆坪、庙坝、坪坝等六个雨量站。临近流域有大宁河巫溪、汤溪河盐渠、东里河温泉、前河土黄等水文站。由于工程河段位于任河上游支流流域，紧邻前河流域上游蓼子电站,其地质地形地貌及水文特征相似, 径流补给来源、下垫面情况及水文特性等方面具有一定的相似性，因此，选取前河土黄干流水文站为本次水文计算的依据站，并借鉴蓼子电站水文计算成果,土黄水文站位于四川省宣汉县土黄乡，是前河干流的控制站之一，其地理位置为东经108°13ˊ、北纬31°36ˊ。该站于1958年8月由四川省水文总站设立，集水面积为1309km2，观测水位、流量、降水量等。该站河段顺直长度约400m，河面宽低水35m,高水WEI120m，河底系卵石组成，有冲淤影响，下游有连续浅滩和弯道。
土黄水文站为国家正规水文站，1959～1987观测资料由四川省水文局整编后交长办审查汇编刊印，1988～2007年有整编成果。经复查，测站断面有冲淤变化，但基本稳定，测站控制良好。水位资料未发现高程系统问题，水位观测能反映洪水变化过程，无缺漏现象。流量测验以流速仪为主，且测次多，所定水位流量关系曲线依据较多实测点据，曲线较单一，无缺测年份。每年水位流量关系曲线外延幅度很小。该站水位、流量测验及整编按规范进行，其资料质量较好，绝大多数年份观测水位幅度较高，资料可用于本阶段设计。
大竹河、七里扁两水文站均属国家正规水文站，水位、流量测验及整编按规范进行，其资料可靠度较高，绝大多数年份观测水位幅度较高，所定水位流量关系曲线依据较多，实测点据，曲线较单一，缺测年份依据综合水位流量关系曲线推求合理。两站资料可用于本阶段设计参，考主要以干流大竹河水文站为参证站。。

1.2.3 径流
草堂电站位于大竹河上游的坪坝、庙坝河上，工程河段无水文站，但下游有大竹河中游控制站大竹河和七里扁水文站。依据大竹河站1958年8月～1961年12月的流量资料和1958年8月～1967年12月的水位资料，本阶段对大竹河站径流系列进行了插补延长。首先依据大竹河站1967年实测水位、流量资料点绘Z～Q曲线，插补出大竹河站1967年1～7月的日平均流量。再点绘七里扁站与大竹河站1967年日平均流量相关线，插补出大竹河站1959年～1966年日平均流量，与大竹河站1967年～2002年流量共组成44年径流系列(水文年)。成果见表1.2-1。
表1.2-1 大竹河站年、时段设计径流成果表
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%
水文年
68.1
0.40
2.5
105
88.7
63.6
44.9
37.4
4-10月
99.7
0.43
2.5
157
132
92.2
63.3
52.0
11-次年3月
23.3
0.42
2.5
36.4
30.7
21.6
15.0
12.4
大竹河站实测短系列(1967年4月～2003年3月)多年平均流量为67.5m3/s，插补延长后的长系列(1959年4月～2003年3月)多年平均流量为68.1 m3/s，两者相差仅0.88%。根据大竹河站44年径流系列分析，系列中包括了丰、平、枯水年三年组，其中，1963年4月～1964年3月、1979年4月～1984年3月基本为丰水年组；1969年4月～1973年3月(除71年4月～72年3月为丰水年)、1976年4月～1978年3月、1994年4月～2003年3月(除2000年4月～2001年3月为丰水年)基本为枯水年组。其余年份丰、枯交替，大于多年平均值的年份有19年，小于多年平均值的年份有25年。又据年径流累进平均曲线看出，逆时序累进平均，当系列长度达到38年以上时，其均值变幅明显变小，在3%以内。综上所述，插补延长后的大竹河站径流系列有一定的代表性。
小双河径流主要来源于降雨，其次是融雪和地下水。径流和降雨在年内变化大体一致，每年3月气温逐渐回升，径流随气温和融雪而变化，径流逐渐增多。4～10月为丰水期，是降雨量最丰沛的时期。11月气温降低，降水减少，径流亦少。12月～次年2月是稳定退水期，径流主要由地下水补给。
据任河大竹河站1959年4月～2003年3月资料统计，多年平均流量为68.1m3/s，折合年水量21.84亿m3，多年平均径流模数25.7L(S.km2)。径流年内分配不均。4～10月径流占年径流的85.6%，11月～次年3月占14.4%，其中最枯的1、2月仅占3.23%。
径流年际变化较大。最大年均流量136m3/s(1980年4月～1981年3月)，为最小年均流量28.6 m3/s(1999年4月～2000年3月)的4.8倍。
草堂电站所在的小双河属任河的二级支流，与大竹河站以上的任河流域在自然地理、气象、水文特性等方面具有相似性，属同一径流分区，因此，采用水文比拟法转换大竹河站径流系列到设计流域。草堂电站朱家坝坝址控制流域面积为25.2km2，大竹河站控制流域面积为2651 km2，面积比修正系数为0.0240。由于电站所在流域与大竹河站较近，多年平均降水量采用大竹河站多年平均降水量。据此推求出朱家坝坝址处多年平均年径流量为5156万m3。
枢纽设计年、时段径流计算，按数学期望公式计算经验频率，采用P-Ⅲ型曲线适线确定统计参数，其统计参数及设计年、时段径流成果见表1.2-2。
表1.2-2 草堂电站工程设计径流成果表
项目
多年平均径流量(m3/s)
CV
CS/CV
设计径流量(m3/s)
P=10%
P=20%
P=50%
P=80%
P=90%
坝址
水文年
1.633
0.4
3
2.508
2.129
1.528
1.078
0.895
4～10月
2.391
0.43
3
3.769
3.152
2.206
1.517
1.26
11～次年3月
0.56
0.42
3
0.875
0.734
0.518
0.36
0.301
1.2.4 洪水
小双河流域洪水由暴雨形成，流域洪水完全受暴雨的制约。洪水季节性变化与暴雨季节性变化一致，每年4～10月为汛期，较大洪水多发生在6～9月，而年最大洪水多发生在7、8月。
小双河属山区性河流，流域与河道的坡度均较大，汇流快，洪水过程具有峰高量大，陡涨陡落，历时过程较短的特点。从干流大竹河站实测资料看，单峰洪水较多，复峰洪水较少，峰形尖瘦，单峰过程一般2～5天，复峰过程一般6～10天。据大竹河站1967～2003年资料统计，年最大洪水最早出现在5月2日(1996年)，最晚出现在10月2日(1975年)绝大多数发生在6～9月，尤以7月、9月出现最多。各月发生频次见表1.2-3。
表1.2-3 大竹河站年最大流量各月出现频次表
项目\月
5
6
7
8
9
10
年
发生次数
4
7
11
6
7
1
36
占总数的%
9.09
18.2
25.0
18.2
18.2
9.09
100
量级(m3/s)
764～2380
2220～3240
1080～3620
1070～3980
1520～3360
2800

小双河流域以前未进行历史洪水调查。为草堂电站可研设计需要，我院会同城口县水利农机局于2009年11月，对小双河流域坝、厂址河段进行了历史洪水调查及测量。调查到的大洪水年份有1963年和1984年。
根据水电部颁发的《水利水电工程等级划分及设计标准》（SL252-2000），该工程枢纽部分属Ⅴ等5级建筑物，电站厂房为Ⅴ等5级建筑物，拦水坝级别为5级，按规范要求推算P=3.33%的设计洪水和P=1%的校核洪水。电站厂房按三十年一遇洪水标准设计，五十年一遇洪水标准校核。
根据大竹河站1959～2003年共44年洪峰流量系列并加入历史洪水进行频率计算，用P-Ⅲ型曲线适线确定统计参数，求得大竹河站设计洪水成果见表1.2-4。按面积比0.67次方移至草堂电站店子坪、小中河坝址和草堂电站小双河左岸岸边拙贱坡厂址，见表1.2-5。
表1.2-4 大竹河站设计洪峰流量成果表
均值
CV
CS/CV
设计流量(m3/s)
P=0.1%
P=0.2%
P=1.0%
P=2.0%
P=3.33%
P=5.0%
P=10%
P=20%
2250
0.42
2.5
6600
6170
5140
4670
4320
4030
3520
2960
表1.2-5 草堂电站坝址设计洪峰流量成果表
P（%）
0.1
0.2
1.0
2.0
3.33
5.0
10
20
Qp(m3/s)
542
506
422
383
355
331
289
243

表1.2-6 草堂电站小双河厂址设计洪峰流量成果表
P（%）
0.1
0.2
1.0
2.0
3.33
5.0
10
20
Qp(m3/s)
169.9
158.8
132.3
120.2
111.2
103.7
90.6
76.2

各分期以年最大值选样，用数学期望公式P=m/(n+1)×100%计算经验频率，以P-Ⅲ型曲线适线确定统计参数，各分期设计洪水成果见表1.2-7。
大竹河站分期设计洪水成果表
表1.2-7 单位:m3/s
分期项目
统计参数
P(%)
均值
CV
CS/CV
2
5
10
20
50
3月
121
1.50
2.5
711
475
311
171
45.8
4-10月
2250
0.42
2.5
4670
1030
3520
2960
2090
11月
175
1.60
2.5
1090
713
455
238
59.5
12月～次年2月
46.8
0.95
2.5
181
136
103
70.9
31.3
11月～次年3月
218
1.50
2.5
1280
855
561
307
82.5

将各分期频率曲线点绘在一张图上，相邻分期频率曲线使用部分无交叉现象，成果合理。
枯水期流量基本处于退水期，地下水补给相对稳定，与流域面积的直接关系密切。而3月、4～10月、11月、11～次年3月分期内的最大流量除与集水面积关系密切外，还增加了降雨和暴雨中心不固定等诸多因素影响，致使分期最大流量在随面积变化的同时非线性影响增大。因此，12月～次年2月以厂、坝址控制流域面积与大竹河站控制流域面积比的一次方，3月、11月～次年3月以面积比的0.67次方，将大竹河站分期设计洪水推算到工程河段。主汛期(4月～10月)设计洪水采用厂、坝址工程推算的设计洪水。成果见表1.2-8，1.2-9。
坝址分期设计洪水成果表
表1.2-8 单位：m3/s
项目分期
P(%)
2
5
10
20
50
3月
坝址
58.35
38.98
25.52
14.03
3.76
4～10月
坝址
383.26
330.73
288.88
242.92
171.52
11月
坝址
89.45
58.51
37.34
19.53
4.88
12月～次年2月
坝址
4.34
3.26
2.47
1.70
0.75
11月～次年3月
坝址
105.05
70.17
46.04
25.19
6.77

巴山厂址分期设计洪水成果表
表1.2-9 单位：m3/s
项目分期
P(%)
2
5
10
20
50
3月
坝址
18.3
12.2
8.0
4.4
1.2
4～10月
坝址
120.2
103.7
90.6
76.2
53.8
11月
坝址
28.1
18.4
11.7
6.1
1.5
12月～次年2月
坝址
0.77
0.58
0.44
0.30
0.13
11月～次年3月
坝址
32.9
22.0
14.4
7.9
2.1

1.2.5 河流泥沙
草堂水电枢纽坝址以上集水区岩性以灰岩为主。流域植被条件较好，泥沙来源主要为岩石风化和地表侵蚀。流域内降雨丰沛，多年平均降雨量1238mm，气候特征为雨季长，洪旱交替出现。雨季表土在坡面汇流的侵蚀作用下，成为河流泥沙的主要来源。根据《四川省水文手册》多年平均悬移质输沙模数等值线图，查得坝址以上流域重心处多年平均悬移质输沙模数为680 t/km2，综合两者成果，设计流域采用悬移质输沙模数648 t/km2。由此计算坝址处多年平均悬移质年输沙量为4.51万t。
根据流域的地质、地貌、地形条件及人类活动影响，草堂水电枢纽坝址处推移质输沙量按悬移质输沙量的15%计算，则多年平均推移质输沙量为0.67万t。
1.2.6 水位流量关系曲线
草堂电站工程厂址河段无实测水位流量资料。本阶段采用水力学公式推算各断面水位流量关系曲线。中、低水部分以实测水面线为控制，高水部分以历史调查洪水控制，糙率按实地踏勘了解的河段地形、河床组成、植被等情况，结合《天然河道糙率表》选用。由于厂址所在龙王沟河段属于河底为砾石、卵石和间有孤石的山区河流 ，取其糙率正常值为n=0.04。靠近厂址上游河段高程为614.8m起算至厂址出水面高程为556.2m止，该段河流长1150m，求得其坡降为i=0.05。
取巴山厂址上游27.4m处河流断面推求其水位流量关系。采用试算——图解法和查图法求解。厂址区三十年一遇洪峰流量为111.2m3/s，从曲线查得：当Q=111.2 m3/s时， h=2.3m。
1.3 工程地质
1.3.1工程概况
拟建重庆市城口县草堂电站位于城口县境内任河流域二支流小双河河段，位于城口县城西侧，距城口县城约30km，草堂电站拦水坝坝址位于小双河支沟天堡村的店子坪、小中河，草堂电站厂房位于庙坝镇天堡村的小双河左岸拙贱坡，引水渠、引水隧洞穿过庙坝镇天堡村八组、九组，压力前池建于窝屎梁，坝址与厂房附近均有城达老公路和进煤厂简易公路通过，交通较为便利。
草堂水电站装机容量800kw+1000KW，属于小型水电工程项目，水利枢纽主要由拦水坝、引水隧洞、压力前池、压力钢管与电站厂房组成，工程枢纽主要建筑物为5级。
拦水坝位于位于庙坝镇天堡村的店子坪、小中河两处，坝高7.5——10.5m，为块石混凝土重力式低坝,引水渠为窄深式明渠,引水隧洞为城门洞型无压隧洞，总长1368.5m；压力钢管采用露天明敷型式，总长329.76m；压力前池采用开敞式混凝土结构；电站厂房机组间距9.5m，厂房总长度36.3m，主厂房宽度13.2m。
1.3.2区域地质概况
3.2.1地形地貌
工作区属溶蚀侵蚀高中山地形，地貌特征受地质构造、岩性和岩溶的控制尤为明显，山峦起伏，峡高谷狭，地形复杂。工作区总体地势W高E低，最高点位于庙坝镇梆梆梁牛角槽，山顶高程2471m，最低点位于城口县庙坝镇天堡村五组拙贱坡小双河河底，高程780m，相对高差1691m。小双河总体由W向E径流，小双河草堂电站引用水上游两条支流由S向N径流，小双河下游由EW向SN径流。
区内河谷形态以峡谷地貌为主，两侧岸坡总体坡度一般在40度以上，山脊走向多与构造线近于一致，滩多、水急、河道弯曲，水面一般宽10—30m，河谷断面大多呈V型，局部宽谷河段呈U型与箱形。阶地零星发育，河漫滩沿河谷两侧断续分布。阶地主要为Ⅰ级阶地，为堆积阶地，高出河床2—4m。
3.2.2地层岩性
工程区属于川东鄂西分层区，沉积一套古中生界之碳酸盐岩建造，现将工程区地层从老到新分述如下：
1、寒武系（∈）
（1）寒武系中统覃家庙群（∈2qn）
砖红色泥岩、泥质白云岩夹浅灰黄色白云岩及绿色泥岩，厚226m。
（2）寒武系上统三游洞群（∈3sh ）
上部为厚层白云岩夹层部砾岩，下部为灰岩与白云岩互层，厚254—280m。
2、奥陶系（O）
（1）奥陶系下统（O1）
白云岩、生物结晶灰岩、扁豆状灰岩与页岩互层，厚65—174m。
（2）奥陶系中统（O2）
泥质灰岩、瘤状灰岩夹页岩，厚17.5—81m。
（3）奥陶系上统（O3）
黑色薄层硅质岩、硅质页岩及碳质页岩，下部为瘤状灰岩，厚16—45m。
3、志留系（S）
页岩、粉砂岩、硅质岩互层，中部为夹生物灰岩透镜体，与奥陶系灰岩呈平行不整合接触，厚728—948m。
4、第四系（Q）
（1）冲洪积物（Qal+pl）
岩性以砾卵石、漂石为主，含少量砂，厚1—15m，在较宽阔的沟谷中厚度较大，窄谷中厚度较小。上部零星分布有粉质粘土、含砾粉质粘土。
（2）残坡积物（Qdl+el）
粉质粘土夹碎石、角砾，主要分布于岸坡缓坡地带。
（3）崩坡积物（Qcol+dl）
主要由块碎石夹粉质粘土组成，厚1—25m，多分布于陡坡段坡脚部位。
（4）泥石流堆积物（Q sef）
主要为粉质粘土、粉土夹砾石、卵石、碎石、角砾组成，成份较混杂，具一定分选性，局部有胶结，主要分布于宽大冲沟沟口部位，往往与洪积扇物质混杂在一起。
3.2.3地质构造、地震及区域稳定性
3.2.3.1地质构造
工程区位于巴山弧中段构造区（见图3.1），构造线呈N50—70°W向展布。区域构造表现为向SW突出的弧形褶皱带，褶皱紧密程度与断裂密度往SW减弱，梆梆梁～猫儿背复向斜近核部。
梆梆梁～猫儿背复向斜(Ⅲ18)：轴部位于龙头嘴至西家岩一线。轴向280°～295°，东端在穿心店附近发生偏转，为倒转向斜。核部出露嘉陵江组地层，两翼为大冶组和中二叠统地层。向斜核部挤压十分紧密。南翼为倒转翼，倾角65～85°；北翼属正常翼，倾角45～70°。位于右岸至西溪河间分水岭山脉线一带。
蒙蒙溪扭压断裂：位于前河左岸燕麦坝—小桥一带，为浅表断裂，断裂带长约27km，断裂走向N55—60°W，倾向NE，倾角70—80°，断裂带宽度1—8m，主要为压碎岩，局部分布有断层泥与糜棱岩，为逆冲断层。
3.2.3.2地震及区域稳定性
工程区自新生代以来新构造运动以大面积的间歇性隆升为主，区内及邻区未发现新的断裂及活动性断裂，区内最大、最主要的断裂—城巴大断裂为构造单元、槽台及一级地层区的边界断裂，该断裂带挽近期以来未活动，地壳稳定性好。
区内历史地震分布零散，没有明显的周期性或成带性，活动频度、强度均不高。据历史记载，1200年以来，在本区外围150km范围之内共发生过11次地震，最强的一次地震为公元788年3月8日安康东南6.5级地震，震中距本区100余km，其余地震均小于5.5级，震中均在50km以外，本区属于弱地震活动区（见图3.2）。
据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度值为0.05g，相应地震基本烈度