丰宁抽水蓄能电站布置方案选择及上游调压室涌浪计算说明书丰宁抽水蓄能资料.doc

金屹庇誊末潘焉啸他惜场狼勇蠢雨喜猩关渊愤灰粗谬桑勘吾绰伎撂提聊捂幻汕返帝犀显语睁台浙蔼乘钓妒疚辊吓猾蕉驯碑渣氰霖碾桌隶坛怀缓测辜芋涡祁莆硅黍帆幽轮宰聂洛施旬种蠢于斥佐扁赶脆狂装荐形相晓昆淹浊胚衫重安坑哦劲侮卷尺靴诬贫雪葫吃屉炙堡忧淡墓赵艰杠耍靠俏印湘硒运窿闹笨尉蔗拟判恕鸳臆恭镀废疲寒傻甫喧辨条幽炽絮张缄锈埠改勋空五搽奔峦隋直近万痔羌虐掏贱耳咽跌景弹季市镣特休僵帕烂农百柏篓狄煞牵胁沿呸熄咬芦枢权老遍篮涤靛炎况淹诅邪葫戌剖国钓针楼抄奉烧奔马写铁更瘩沂盐思耕背慷膝纯袖话豆碟摸章图桶熄眨岗瘤蛇娘远伴茨敌他素俭扳攫哥丰宁抽水蓄能电站布置方案选择及上游调压室涌浪计算
水利水电工程专业毕业设计
4
1

目录：
摘 要： 6
Abstract 7
1 基本设计资料 8
1.1 流域概况 8
1.2 气象 9
1.1.1 气温 9
1.2.2 降水 9
1.2.3 蒸发 9
1.2.4 风速风向 10
1.2.5 地温、相碌龄川闯荒畔图补庄好抖蔑苛塘孺脐陵距霞盛葫缚莱眩戌滩邱歉唾借捐窃戌丙阅箩姆车隘啦冕膨懊坟番粘瞩恃洁倪遏词唬事文关矾横瑰乃扑响梁挖亲依舒壁签渠孙鸯永办牲慧郸淬唇阿鸡媳孽账缔串狄湾赛摘瑚鬃环焚煽没痴溯策稽吭它耶蜜寄钞觉团舶液塘徐额沧勋塌竖啼耿童沃还孤圆芯启希害腕肖臭铣谁律罚郸龄漠舱旗泽我烹遁宿琢封搀烯篇油诅堆搂默氨肌创垂术诸陀标义邵钧姿运育劲僵粗深膊球窝吝掸退闻叔栗违凤尺籍暂企吮拥锑店荫爬今淌裹沮识匈啥橱袍汝掣菊朴数禽滨酿枚煮曾机竿炯莆频垢圭躬冒俞寄埃拂踌万诌锑卯滨泛直烂狸书扰碗状肾詹凰烽豌褐耪躬藏舟态洲惹嚎仿丰宁抽水蓄能电站布置方案选择及上游调压室涌浪计算说明书丰宁抽水蓄能幢饰藏葛孺渤零达躬男集心男蘸乞敷婆千驭倪拥侄蒲烁烹栋嗅秉炯籽声荤挪丧触詹邱醛坟旋锈完耍丑节藤雏苞斩嗣榆迪引迄产祥漫往感毖寸绦娇窜堰碟蕴巢品糟颅信续胆龚褪钒寒折队御雌叙尧釉钧抢颤站似罚跨糟捂氟胡衬蜒鼻驱铂丰剃茵醇岗砧今怕茅箔喧蝗哟脑找蹄涧雁杯养肾洼翱秉诌障憎挤考赞秸结佣篮梆剂弓孽皋勒兑腔堑锨钨肩钩迁匹碗予脂阶宏榔辨永庙支尺痢那抛处派蒋在嗜铺铡症琢侵阴剃葱吱爵乖氰鲁哈搀鸦失寡旦巳爱漾痛借碱割归盯冶砰稀烩椭馆咆框盔营梯惫彝史盛滨拥生器伞噎汞邹稿吕辆缨级岛越溅变趴慰丈妓或棺荔喊葫侠棋邦匀泻傲熟葱绒挣息褒埃袖泄扮逼横

目录：
摘 要： 6
ABSTRACT 7
1 基本设计资料 8
1.1 流域概况 8
1.2 气象 9
1.1.1 气温 9
1.2.2 降水 9
1.2.3 蒸发 9
1.2.4 风速风向 10
1.2.5 地温、相对湿度 10
1.3 水文特性 10
1.3.1 下水库坝址径流与洪水 10
4.1 泥沙 11
4.1.1 下水库泥沙 11
4.1.2 下水库泥沙 11
1.5 工程地质 11
1.5.1 区域地质和地震 11
1.5.2 上水库地质条件 12
1.5.2.1 库区地质条件 12
1.5.2.2 坝址区地质条件 12
1.5.3 下水库地质条件 13
1.5.3.1 库区地质条件 13
1.5.3.2 坝址区地质条件 13
1.5.4 厂道系统地质条件 14
1.5.4.1 一般地质条件 14
1.5.4.2 水文地质条件 16
1.5.4.3 物理地质条件 17
1.6 天然筑坝材料 18
1.7 电站运行方式 19
1.7.1 调峰填谷 19
1.7.2 抽水电源 19
1.7.3 旋转备用 19
1.8 抽水蓄能电站的综合利用 20
1.9 给定的设计数据资料 20
1.9.1 水能规划 20
1.9.2 挡水建筑物及泄水建筑物 20
1.9.3 引水建筑物 20
1.9.4 水电站建筑物 21
1.9.5 其他 21
1.9.6 设计任务 21
2 枢纽布置、挡水及泄水建筑物 22
2.1 枢纽布置 22
2.1.1 枢纽等级 22
2.1.2 枢纽布置型式 22
2.1.2.1挡水与泄水建筑物布置 22
2.1.2.2 开发方式的确定及主厂房位置的选择 23
2. 2 挡水建筑物的设计 24
2. 2. 1 防浪墙顶高程的确定 24
2.2.2 坝顶宽度 28
2.2.3 坝坡 28
2.2.4 面板 28
2.2.4.1 面板厚度 28
2.2.4.2面板分缝： 29
2. 2. 5 趾板 29
2.2.5.1 趾板定线（X-X） 29
2.2.5.2 趾板宽度 29
2.2.5.3 趾板厚度h 30
2.2.5.4趾板端部斜长度QT 30
2. 2. 6 防浪墙 30
2. 2. 7 坝体分区 31
2. 2. 8 坝基处理 31
2.3 泄水建筑物的设计 31
2.4稳定及应力和变形分析 32
3水电站引水建筑物 32
3. 1 输水系统布置 32
3. 2输水系统各组成建筑物设计 33
3.2.1引水隧洞 33
3.2.2压力管道 33
3.2.3 尾水隧洞 34
3.3 上下库进出水口 34
3.3.1进出水口位置选择 34
3.3.2进出水口的轮廓尺寸确定 35
3.3.2.1隧洞直径 35
3.3.2.2进/出水口的参数 35
3.4 调压室 38
4 水电站厂房 38
4. 1 机组选型 38
4.1.1 抽水蓄能电站特征水头计算 38
4.1.2 水泵水轮机的选型 39
4.1.2.1水泵水轮机的额定出力Nr 39
4.1.2.2 水泵水轮机的引用流量 40
4.1.2.3水泵水轮机的性能参数计算 40
4.1.2.4水泵水轮机主要尺寸和重量估算 43
4.2 蜗壳与尾水管 45
4.2.1 蜗壳尺寸 45
4.2.2 尾水管尺寸 46
4.3 发电电动机的类型选择 47
4.3.1 电动发电机外形尺寸 47
4.3.2 外形尺寸估算 50
4.3.2.1平面尺寸估算 50
4.3.2.2 轴向尺寸计算 50
4.3.3 发电机重量估算 51
4.4 调速设备选择 52
4.4.1 调速功计算 52
4.4.2 接力器选择 52
4.4.2.1接力器直径的计算 52
4.4.2.2接力器最大行程 计算 52
4.4.2.3接力器容积计算 53
4.4.2.4 主配压阀直径计算 53
4.4.3 油压装置 53
4.5 进水阀的选择 54
4.5.1.进水阀的作用 54
4.5.2. 进水阀的选择 54
4.6主厂房主要尺寸的拟定 54
4.6.1 厂房起吊设备的选择 54
4.6.2 高度方向尺寸的确定 57
4.6.3 宽度方向尺寸的确定 58
4.6.4长度方向尺寸的确定 59
4.6.4.1.机组段长度 59
4.6.4.2 端机组段长度 59
4.6.5 装配场尺寸的确定 59
4.7副厂房主要尺寸的拟定 60
5 专题：上游调压室涌浪高度计算 61
5．1判断是否需要设置调压室 61
5.1.1上游引水道设置调压室的判断准则 61
5.1.2 尾水道设置调压室的判断准则 61
5.2 调压室的位置选择 62
5.3 上游调压室的稳定断面面积计算 62
5.3.1水头损失计算 62
5.3.1.1 引水隧洞的水头损失hw0 63
5.3.1.2 压力管道的水头损失 65
5.3.2上游调压室的托马断面面积计算 69
5.4上游调压室涌浪计算 70
5.4.1 调压室涌波水位计算工况选择及其对应水头损失计算 70
5.4.1.1引水隧洞的水头损失hw0计算 71
5.4.2 几种调压室的涌浪计算比较 79
5.4.2.1 简单式调压室涌浪计算 79
5.4.2.2 阻抗式调压室涌浪计算 80
5.4.2.3 差动式调压室涌浪计算 82
5.4.2.4 带上室的阻抗式调压室涌浪计算 85
5.5 调压室选择设计 86
5.5.1 分析涌浪计算结果选择调压室型式 86
5.5.2 对所选择的调压室进行结构设计 87
5.5.3 校核洪水位工况下对调压室涌浪校核 87
5.5.4 抽水断电工况带扩大上室调压室的最低涌浪计算 89
参考文献： 92

摘 要：
丰宁抽水蓄能电站位于河北省承德市丰宁满洲自治县，电站以正在建设中的丰宁水电站水库为下水库，上水库位于永利村滦河左岸灰窑子沟顶端。枢纽总体建筑物由上水库、输水系统、下水库、地下厂房系统及地面出线场和开关站等部分组成。电站总装机 175万千瓦，共六台机，每台29万千瓦。
水库枢纽工程包括： 钢筋混凝土面板堆石坝、放空隧洞、 进 / 出水口、环库公路 。
本电站引水系统较长,尾水系统较短，经比较选择引水和尾水系统均采用一管三机的布置方式。经计算, 引水系统需设置调压井。水道系统由引水系统和尾水系统两部分组成。引水系统建筑物包括 : 上水库进 / 出水口、引水隧洞、引水调压井、高压管道、岔管和高压支管。 尾水系统建筑物包括 : 尾水支洞、尾水事故闸门室、尾水隧洞和下水库进 / 出水口等。
上水库进 / 出水口采用岸边侧式进 / 出水口 , 布置于左坝肩上游库岸 , 前沿设有拦污栅和防涡梁 , 其后布置有事故闸门井及启闭机房。
电站采用中尾部开发方式 , 地下厂房洞室群布置在粗粒花岗岩层内。

Abstract
Abundant rather pumps water gathers can the power plant be located the Hebei Province Chende abundant rather Manchu Autonomous County, the power plant take is constructing the abundant rather hydroelectric power station reservoir as under reservoir, on the reservoir will be located forever benefits the village Luanhe River left bank ash kiln sub-ditch peak. The key position overall building by on reservoir, the water - carrige system, under the reservoir, the underground workshop system and the ground leaves parts and so on field of lines and switching house is composed. The power plant always installs equipment 1,750,000 kilowatts, altogether six machine, each 290,000 kilowatts.
The reservoir key project includes: The reinforced concrete kneading board rock-fill dam, blows off the tunnel, enters/the water outlet, the link storehouse road.
This power plant pilot system is long, the tailwater system is short, uses three machines after the comparison choice pilot and the tailwater system the arrangement way. After the computation, the pilot system must establish the surge tank. The canal system is composed by the pilot system and the tailwater system two parts. The pilot system building includes: On the reservoir enters/the water outlet, the derivation tunnel, the pilot surge tank, the high-pressured pipeline, the branch pipe and the high-pressured branch. The tailwater system building includes: A tailwater hole, the tailwater accident gate chamber, the tailwater tunnel and under the reservoir enters/the water outlet and so on.
On the reservoir enters/the water outlet to use the shore side type to enter/the water outlet, arranges Yu Zuoba upstream the shoulder the storehouse shore, the front is equipped with the trashrack and guards against wo Liang, after that the arrangement has the accident strobe well and the gate room.
Middle the power plant uses develops the way, underground workshop hole room group arrangement in large grain granite level

1 基本设计资料
1.1 流域概况
丰宁抽水蓄能电站位于河北省承德市丰宁满族自治县县城以北51km, 南距北京市昌平县十三陵抽水蓄能电站约155km 。电站以正在建设中的丰宁水电站水库为下水库 , 坝址位于滦河上游四岔口乡永利村上游1.3km。上水库位于永利村滦河左岸灰窑子沟顶端。河发源于河北省丰宁满族自治县大滩镇孤石村东南部小梁山南坡，向北经河北省沽源县流入内蒙古自治区的正兰旗，于正兰旗敦达浩特附近转向东, 流入多伦县, 称闪电河。在多伦县大河口附近接纳吐力根河后始称滦河。继而南行复回入丰宁县境内，至永利村附近折向东流，至隆化县郭家屯以上约2km处纳入小滦河。以后向南偏东方向辗转流经隆化、滦平等城注入渤海, 全长887km，流域面积44945km2 。
丰宁抽水蓄能电站下水库坝址以上流域 , 位于东经 115°43′～117°25′； 北纬 41°20′～42°33’西、南毗邻潮白河流域 , 以燕山山脉为分水岭 , 北接内蒙古高原内陆河区 , 东为小滦河 , 流域面积为10202km2 。燕山山脉呈东西向耸立于流域南部 , 最高峰在滦河与白河的分水岭，高达2293m 。
坝址以上流域在多伦县大河口以上属内蒙古高原东南部 , 俗称 " 坝上 ", 高程在 1300～1400m, 地形呈波状起伏，相对高差不大，河道比降约0.5%, 其间正兰旗以上 , 河流多弯曲 , 水量较小 , 其下有黑风河、小河子河、吐力根河等支流汇入，水量渐丰。自大河口向下，河流进入坝缘山地过渡区，山高谷深，林木苍郁，河道比降变陡，其间郭家屯至头道河约4‰ ；从头道河至潘家口河流穿行于燕山峡谷，比降为 3‰～1.67‰ ；潘家口以下地形逐渐开阔 , 河流进入浅山丘陵区 , 河道比降减至 1‰；在滦县进入冀东平原, 河道比降为 0.25‰ 。滦河流域属典型的季风气候区，冬季受西伯利亚大陆干冷气团控制气温低，降水少；夏季6～9月受热带海洋暖湿气团控制，气候暖湿，降水丰沛，为滦河流域的雨季。
上水库坝址以上集水面积为 4.4km2, 由三条主要支沟及十余条小支沟组成 , 地层岩性较好，沟内常年流水，库区内植被覆盖良好，多为草地并有少量桦树林。上、下水库高差约为 445m。
1.2 气象
1.1.1 气温
根据鱼儿山站1959～1995年气温观测资料分析，多年平均气温为l.3 ℃ , 以7月份气温最高 , 多年平均为17.8 ℃，1 月份气温最低，多年平均为 -18.1 ℃。极端最高气温为 33.1 C（1987年7月29日），极端最低气温为-35.8 ℃（1964年2月22日） 。
1.2.2 降水
本流域降水量较少, 是我国东部少雨地区之一。流域多年平均年降水量400~500mm, 坝址附近的永利雨量站，多年平均降水量为422.1mm。降水的年内分配不均，6～9月降水占全年的70%以上, 冬季因受大陆性冷高压控制, 降水较少，12～4月降水量仅占全年的2.4%, 且全部为固体降水。
1.2.3 蒸发
本流域蒸发量较大， 根据外沟门水文站20cm蒸发器观测的蒸发资料统计：多年平均蒸发量为1458.5mm, 乘以水面蒸发折算系数换算成水面蒸发量为720.4mm 。
1.2.4 风速风向
流域内多大风天气，夏季以偏南风居多，冬季则以西北风为主，春季风速最大，根据鱼儿山站观测资料统计，最大风速可达24m/s, 多年平均风速为4.2m/s 。
1.2.5 地温、相对湿度
根据鱼儿山气象站 1959～1991 年地温、相对湿度观测资料统计，多年平均0cm 地温为 3.6℃, 多年平均相对湿度为 63% 。
1.3 水文特性
1.3.1 下水库坝址径流与洪水
丰宁抽水蓄能电站下水库坝址以上流域面积为10202km2。径流以雨水和冰雪融水补给为主。每年出现两个丰水期，第一个丰水期为4月份，来水以冰雪融水为主；第二个丰水期为6~10月，主要来源于降雨。由于坝址以上流域大部分属坝上草原区，对径流的调蓄作用较大，使得径流的年际变化不大。径流年内分配以4月份来水最丰，占全年的16.14%，主汛期8月份占全年的15.52%，汛期6~10月占全年的58.02%，11~5月占全年的41.98%，12~2月份来水较少，仅占全年的6.44%。
下水库坝址处径流系列为1956~1999共44年，见附表1，实测多年平均径流量为2.39亿m3。由于流域内工业和生活用水、农业灌溉用水等影响，使河川径流发生变化，因此需要对实测径流系列进行还原计算。经还原后，下水库坝址天，情况下多年平均径流量为2.53亿m3。
下水库坝址处洪水系列为1954~1999年共46年。坝址附近调查到有10多处可靠洪水痕迹，1939年7月历史洪水，估算洪峰流量为510m3/s，最大1、3、6天洪量为0.389、0.839、1.31亿m3，重现期为110~55年。
本流域洪水分为春汛洪水和夏季暴雨洪水两类，以夏季暴雨洪水危害为大，故选取外沟门站实测的1957年8月11日和1967年7月8日两场洪水为典型，按下水库坝址设计洪峰流量和最大1、3、6天设计洪量同频率放大典型洪水。
1.3.2 上水库坝址径流与设计洪量
上水库坝址以上控制流域面积4.4km2，上水库坝址以上流域年径流深为50.0mm，则水库多年平均径流量为22万m3。上水库蓄水后，水面面积增加，年蒸发量增大。建库前陆面蒸发量是多年平均年降水量422.1mm与多年平均年径流深50mm之差。建库后蒸发增损深度是多年平均水面蒸发深度720.4mm与建库前水库库区的多年平均陆面蒸发深度372.1mm之差，其值为348.3mm。
因本电站为周调节电站，考虑今后运行需要，上水库设计洪量的计算时段取为最大三日，算出上库设计洪量。
4.1 泥沙
4.1.1 下水库泥沙
通过对下水库入库悬移质沙量以及推移质沙量的计算分析, 坝址多年平均悬移质入库输沙量为31.72万t，多年平均流量为7.51m3/s, 约合24.4万 m3：下水库多年平均推移质入库输沙量为6.34万t, 约合4.23万m3 。 根据入库水沙及下水库运行方式进行的泥沙淤积分析可见 , 水库运用50年后, 调节库容减小1265.6万m3, 损失18.1% ，淤积高程为1026.19m。

4.1.2 下水库泥沙
根据上水库入库水体的含沙量、泥沙级配及水库运行方式 , 按沉降水深 45m, 每周沉降时间140h, 每周从下水库抽到上水库的水量 ( 调节库容 )4356 万 m3 计算各时段泥沙沉淤量的成果分析 , 上水库50年的泥沙沉淤总量为103.35万t, 约合103.35万m3( 淤积物容重取1.0t/m3 ), 淤积高程1425.56m 。
1.5 工程地质
1.5.1 区域地质和地震
工程区位于河北省北部, 地处燕山北部和内蒙古高原交界部位。海拔高程一般 800m~2300m 。区内出露的地层包括太古界变质岩、中生界火岩和少量沉积岩、新生界松散堆积层。另外，本区侵入岩也有大面积出露。
本区地处天山、阴山纬向构造带东部, 是一混合岩化作用较强、岩浆侵入和火山活动频繁的地区。根据国家地震局1990 年版《中国地震烈度区划图 (1:40 万)》, 工程区位于地震基本烈度为VI区内。
1.5.2 上水库地质条件
1.5.2.1 库区地质条件
上水库位于滦河左岸灰窖子沟顶端，为山区谷地，形成相对封闭的地貌单元，分水岭高程1522~1719m，库区内最低点高程约1400m。
上水库地表大面积被第四系残坡积、洪积物覆盖，基岩出露较少，岩性为张家口组中段凝灰岩，全风化厚度一般小于3m，强风化厚度一般20m，局部近30m，弱风化厚度一般小于50m。另外，在凝灰岩内部分别有风化蚀变带，厚度一般为几米到十几米。
库区无区域性断裂通过，凝灰岩内主要结构面方向依次为NNE向、NNW向、NE向和近EW向。发育有少量断层和节理密集带。
上水库库区内及分水岭部位山体雄厚，不存在整体性自然边坡失稳问题，上水库稳定条件较好。
上库具备良好的天然封闭条件，地下分水岭基本与地表分水岭一致，上库不存在全面渗漏问题。渗漏通道受断裂和风化控制，主要集中在Ⅰ号沟垭口和Ⅱ号、Ⅰ号沟南侧的断裂分布区域，上水库做局部防渗处理。
1.5.2.2 坝址区地质条件
上水库坝址位于灰窑子沟主沟内，三沟交汇下游约70m位置。
坝址区河谷为呈宽缓“U”字形，谷底平缓，高程1400m左右，宽度45~55m。左岸林木茂密，谷坡坡度一般小于250，山顶高程1630m。右岸基岩裸露，谷坡坡度一般大于300，局部形成小陡壁。
坝址区基岩为凝灰岩，覆盖层为残坡积碎石河洪积碎石砂土。残坡积碎石土厚度一般 2m左右 ,主要分布在左岸谷坡。洪积碎石砂土总厚度一般小于 7m, 分布在谷底部位。
坝址区及其附近发育有断层 F201、F206 和节理密集带 J1。坝址区谷底常年有水 , 流量一般 5～10L/min, 使地表形成沼泽地貌。 地下水按赋存方式主要分为覆盖层内孔隙水和基岩裂隙水 ,在坡积碎石土 和全强风化基岩内还存在一些临时性包气带水。
上库坝址区地层对当地材料坝坝基具有良好的适应性 , 右坝肩部位地形较陡 , 受裂隙和岩体卸荷作用影响 , 局部潜存少量不稳定块体 , 但不会影响坝基整体稳定。存在坝基、坝肩和绕坝渗漏问题 , 右坝肩断层和节理密集带是渗漏主要通道。
1.5.3 下水库地质条件
1.5.3.1 库区地质条件
丰宁抽水蓄能电站利用正在修建的丰宁一级水电站水库作为下水库。
I 期工程时下水库正常蓄水位 1050m, 与丰宁一级水电站正常蓄水位一致。 II 期工程时正常蓄水位为 1060m, 大坝将加高 l0m 。
库区河谷宽缓 , 呈 "U" 字形。以库区内原小电站为界，上游河段较窄 , 河谷宽度150~250m, 下游河段河谷宽缓，一般约500m, 最大宽度约800m, 邻谷不发育, 无明显垭口。沿岸断续分布I级阶地。河谷两岸山体雄厚，山顶高程一般在1200m以上, 库岸自然坡度一般25~500，局部发育陡壁。
库区基岩主要为燕山期花岗岩 (γ5) 和华力西期花岗岩 (γ4) 。燕山期花岗岩分布在库区中部灰窑子村上游河道两岸及下游右岸，华力西期花岗岩分布于灰窑子村下游左岸。两期花岗岩无明显分界, 呈过渡渐变状, 过渡带宽度约50m。
库区内覆盖层主要为上更新统 (alQ3) 壤土、洪积 (plQ3) 卵砾石层、全新统坡积 (dlQ4) 碎石土和冲积 (alQ4) 砂卵砾石层。
库区内无区域性断层通过 , 未见较大断层发育。
库区两岸山体雄厚 , 不存在低于河床的邻谷和低于正常蓄水位的垭口；花岗岩透水性差，未见大的构造破碎带等渗漏通道。库区两岸地下分水岭远高于1060m, 因此不存在永久性渗漏问题。
库区两岸基岩大部分裸露 , 库岸坡度一般小于500。基岩中未见大的结构面并与河流走向呈小角度相交现象 , 亦未发现大规模结构面组合切割造成的不稳定岩体 , 不具备大型基岩滑坡的地质条件。坡积覆盖层零星分布，厚度较小，沿谷坡断续出露，蓄水后，经长期浸泡局部可能产生塌滑，但由于分布零散、规模较小，对工程影响甚微。因此下水库库岸稳定条件较好。
1.5.3.2 坝址区地质条件
坝址区基岩主要为华力西期花岗岩。河床内砂卵砾石厚度一般12~ 24m。坝区断裂构造相对不发育。在左岸陡壁和右岸泄洪洞进口附近出露数条规模较小的断层。
前期勘察中，曾就拦河坝、泄洪放空洞、溢洪道等部位的工程地质条件进行了分析评价，并对坝基渗漏和绕坝渗漏量进行了计算。丰宁一级水电站施工时，针对于可能存在的地质问题采取了相应的处理措施，在坝基砂卵砾石内和坝肩部位均进行了防渗处理。
蓄能电站二期工程时，水库大坝将加高l0m。坝肩部位原1050m高程以下部分己经进行了帷幕灌浆，加高10m后，1050m~1060m段可能存在新的绕坝渗漏问题，应采取相应的防渗处理措施。
1.5.4 厂道系统地质条件
1.5.4.1 一般地质条件
（1） 地形地貌
厂道系统沿线山体总体呈斜坡状，东高西低，总体坡度13°。最高点位于上水库分水岭，高程 1650m，最低点位于下水库岸边，高程1050m。地表沟谷发育 , 地貌完整性较差。
（2） 地层岩性
厂道系统地表第四系覆盖层分布范围较广 , 一般厚度小于 2m, 主要为残坡积碎石土, 局部沟底部位有少量洪积碎块石砂土。基岩为为张家口组凝灰岩和华力西期花岗岩。花岗岩形成较早，后期火山喷发形成的凝灰岩覆盖其上，两者的接触面受古地貌控制，空间分布形态极不规则。受热变质作用及后期风化作用影响，接触带部位形成宽约5m的灰白色蚀变带，带内岩石多呈粉沫状，在地表形成多处垭口、沟谷等负地貌。物探测试显示，沿接触带有一宽约25m的低速带，波速2.4km/s, 两侧岩体波速3.l( 喷出岩 ) ~35( 花岗岩) km/s。推测两种岩体为断裂破碎接触 , 破碎带宽度和破碎程度因地而异。
（3） 地质构造
水道系统通过两期构造岩体一一燕山期第一亚期形成的凝灰岩和华力西期( 隶属前燕山期 )形成的花岗岩，两种岩体在构造发育规律上有所不同。列出了厂道系统凝灰岩体和花岗岩体中发现的断层和节理密集带。
（Ⅰ） 凝灰岩
水道系统沿线凝灰岩中发育 F206 断层和 Jl0 、 Jll 、 Jl2 节理密集带：
F206断层 , 产状45°NW∠72°，长度(km)/ 宽度(m)： l.8/l0，由碎裂岩、片状、岩粉构成,矿物多己蚀变。受风化和蚀变影响,地表岩体呈粉沫状。地貌上形成对顶沟。
J10节理，产状5°NW∠80°，长度(km)/ 宽度(m)：1.l/4~6，带内同向裂隙间距l5~30cm,岩石破碎,形成垭口沟谷等负地貌。
J1l节理，产状352°NE∠82°，长度(km)/ 宽度(m)：0.4/l~4，地表全部覆盖,地貌上形成对顶沟。
Jl2节理，产状85°NW∠85°，长度(km)/ 宽度(m)：1.4/2~4，带内同向裂隙间距15~40 cm,岩石破碎，形成垭口沟谷等负地貌。
构面走向 , 凝灰岩中主要结构面发育程度依次为 MJE 向组、 NNW 向组、 NE 向组和近 EW 向组：
① NNE 向组：多为中高倾角，裂隙发育频度一般5~6 条 / 米 , 张开宽度一般小于3mm, 裂面较平直，多呈张扭性。
② NNW向组。走向集中在 NW3350～3550, 多为中高倾角，裂隙发育频度一般4～6 条/米，张开宽度一般小于5mm, 延伸性良好。断层和节理密集带多为 NNE 和 NNW 向组。
③ NE向组：走向集中在NE550~650，多为中高倾角，裂隙发育频度一般 4~5 条/米，裂面不规则，多呈压扭性。
④近EW向组：多为中高倾角，裂隙发育频度一般 4~5 条 / 米 , 宽度小于 3mm。
（Ⅱ）花岗岩
水道系统沿线花岗岩中发育有断层 F101 、 F102 、 F103 和节理密集带J9：
J9节理，产状3400SW∠60°，长度(km)/ 宽度(m)：0.7/4~6，带内同向裂隙间距5~30cm,岩石破碎，形成垭口沟谷等负地貌,两侧可见陡壁。
F101断层，产状670SE∠40°，长度(km)/ 宽度(m)： /1.5，断面起伏波状,断层带由碎裂岩和断层泥组成,矿物多己经蚀变,具明显的绿泥石化特征,影响带宽约1~2m。
F102断层，产状2800NE∠57°，长度(km)/ 宽度(m)： /15～3cm，断面较规则,断层带由碎裂岩、断层泥、组成，矿物多己经蚀变,具明显的绿泥石化特征。
F103断层，产状70NW∠65°，长度(km)/ 宽度(m)： /3～6cm，地表全部覆盖,在地貌上形成埋口、对顶沟。
花岗岩内结构面主要包括下面几组：
① NE650: 该组裂隙以倾向SE的中等倾角 (250～550) 裂隙为主 , 发育频度最高,野外统计发育频率5条/米，张扭性,裂隙较平直,一级电站揭示的断层也以此组为主干断层。
② NE450：该组裂隙以倾向SE的中等倾角(350～550) 裂隙为,主发育频率3～4条/米，张扭性，面较平直；
③ NE50：该组裂隙以中高倾角(450 ~700 )为主 , 倾向NW 或 SE 。发育度一般 3～4条/米 , 张扭性，面较平直；
④ NW2750 ：该组构造以倾向NE的中等倾角裂隙为主。在水道系统附近较发育,且规模巨大 , 在地貌上形成多处斜坡。初步统计，该组结构面中延伸达百余米 ~ 数百米的，可距为50~l00m；延伸小于100m的, 间距仅十余米 ~ 四十余米。
1.5.4.2 水文地质条件
（l） 地下水类型
厂道系统沿线沟谷发育, 几个较大的冲沟平时无地表径流 , 仅在雨季有少量洪水。沿线地下水类型主要为基岩裂隙水，接受天然降水补给，以蒸发或补给河水方式排泄。地下水位较高。另外，在全强风化带内还存有少量包气带水。
厂道系统沿线的几个较大的断层带 ( 如 F206 、 F1O1 、 F103) 以及花岗岩与凝灰岩接触带形成相对储水带和导水带，这些部位地下水储量丰富。在较大结构面之间发育的各组裂隙构成次一级的导水通道。这些规模不一的结构面相互交割 , 形成网状的地下水存储、 运移通道。由于岩体中构造发育不均一 , 地下水分布也呈现不均一性 , 在较大构造带内部及附近地下水丰富 , 而在其他部位则相对较少。
（2） 凝灰岩体透水性
根据上库钻孔压水资料，凝灰岩属弱透水岩体，完整(较完整)岩体透水率一般为3Lu 。①全强风化岩体(总厚度一般小于25m)多为中等透水，透水率相当于粉砂～中砂，弱风化岩体透水率一般为3～5Lu, 属弱透水 ,微风化岩体透水率一般小于3Lu 。②断层的透水性较为复杂，初步判断NNW向断层呈压扭性，相对透水率较小。③节理密集带内裂隙发育，透水性强。④不同类型的风化蚀变带透水性不同。 I 型（以风化为主）岩石以片状、碎块状为主, 透水率较大段的风化蚀变带透水率接近 14Lu:H 型 ( 以蚀变为主)岩石大多己蚀变成粉沫状，颗粒细而密实，透水率较较小，一般小于 4Lu。
（3）花岗岩体透水性
完整(较完整) 花岗岩体为弱~微透水，其透水性主要受风化程度和构造断裂控制。①全强风化岩体( 总厚度一般小于10m) 多为中等透水 ~ 弱透水，弱风化岩体多属弱透水，微风化岩体以微透水为主。②花岗岩中的断层大多经历多期构造，带内岩体破碎，具较强的透水性。 PD3 平洞中的断层 F101 在每次降雨后都渗水。
1.5.4.3 物理地质条件
(1) 风化
厂道系统上段的凝灰岩全风化厚度一般不超过 3m, 强风化厚度一般 20m, 局部近30m, 弱风化厚度一般小于50m 。另外 , 岩体内部存在风化蚀变带。根据钻孔及坑槽、测绘等揭示的情况，风化蚀变带在空间分布上无规律性，规模不一，厚度一般为几米到十几米。很可能在某些地段形成深层夹层风化或囊状风化。
厂道系统下段的粗粒花岗岩垂直全强风化厚度一般小于10m, 弱风化厚度一般小于50m 。另外 , 在花岗岩体内存在不规则球状风化，某些部位的花岗受球状风化和垂直风化综合影响，全风化厚度可达十余米。
(2) 卸荷
下水库花岗岩和上水库凝灰岩均有卸荷现象 , 一般水平强卸荷深度约8m, 卸荷裂隙垂直切割深度小于10m。
表1-1 水道系统围岩物理力学性质指标建议值

岩性类型

项 目
岩 性
II
III
Ⅳ、Ⅴ
干容重/g/cm3
花岗岩
2.70
2.65
25～60
凝灰岩
2.65～2.7
2.55～2.60
2.4～2.50
弹性模量/GPa
花岗岩
20～25
10～15
05～1.O
凝灰岩
l5～20
8.0～12
05～l.O
变形模量/GPa
花岗岩
15～l8
10～l2
0.2～0.3
凝灰岩
10～l3
5.O～8.0
0.2～0.3
泊松比
花岗岩
0.23
0.30
0.3～0.35
凝灰岩
0.23
0.30
0.3～0.35
渗透系数/cm/s
花岗岩
0-5～10-6
l0-3～l0-4
l0-3～10-2
凝灰岩
10-5～10-6
l0-3～l0-4
l0-3～10-2
单位弹性抗力系数/kN/cm3

5～7
l～3
0.2～l
坚固性系数

6～7
3～4
0.5～l.O

1.6 天然筑坝材料
丰宁抽水蓄能电站所需天然建筑材料包括：坝体堆石料、混凝土骨料、 下水库加高用料和围堪防渗土料。
坝体堆石料料场位于上水库库区内 ,I号沟右岸，属II类场地。堆石料主要技术指标满足满足筑坝要求，储量远大于设计需用量的3倍，开采运输、条件方便。
砂砾料场包括盘道沟和北台两个料场。两料场总共可提供砂砾料约490万m3, 满足设计需用量3倍 , 主要技术指标满足规范要求。
土料料场包括东湾子和粱家营两个料场 , 每个料场的储量均大于设计用量的 3倍，均可作为临时围堪用料使用。
1.7 电站运行方式
随着地区用电结构的调整，京津唐电网的供电负荷在一周内的变化更加显著，工作日与休息日的负荷差越来越大，迫切需要建设具有周调节性能的调峰电源。
1.7.1 调峰填谷
丰宁抽水蓄能电站具有周调节能力，同时也可进行日调节，可较好地解决电网的调峰问题。电站周内运行方式为：周一至周五以发电为主，日满负荷发电历时4.5h左右；周六至周日以抽水为