中小型水电站工程地质勘察应注意的一些问题
【摘要】：针对中小型水电站具有坝低库小、水库条件简单、水库淹没及工程占地少，引水隧洞长而小、水头高、设计要求高，勘察周期短、费用少等特点，结合我院近20年来近60座中小型水电站勘察成果的分析研究，提出了中小型水电站地质勘察应注意的一些问题。
【关键词】：中小型水电站;工程特点;地质勘察;问题
云南中小电资源丰富，随着西部大开发，云南迎来了中小水电站开发的高峰。近20年来我院在云南进行了近60座中小型水电站进行勘察设计工作，为充分利用云南水能资源作出了应有的贡献。中小型水电站的建设已成为云南县域经济建设发展的新的增长点，同时也有效地缓解了县级电力紧张的局面。
1 中小型水电站工程特点
1.1 中小型水电站工程建设特点
对近20年来我院在进行的近50座中小型水电站工程的统计，引水式电站44个(最大为维西县南极洛河，1080m水头、装机96 MW)，混合式电站3个(达开68MW、块泽河36MW、把边江长田电站84MW)，河床式电站3个(罗平色依电站24 MW、牛拦沟电站20 MW、南康河25 MW)，小型电站，装机为0.5～2.55万kW不等，工程规模均不大。这些水电站有以下特点：
(1) 坝低库小，水库条件简单，水库淹没及工程占地少。引水式的电站位于山区小型河流上，坝较低矮，库区范围小，引水线路大部分采用隧洞引水，河床式的电站库水一般不出河槽，都尽可能地减少了征地和移民数量。水库成库条件好，库区地质问题相对简单。
(2) 引水式水电站多以隧洞引水为主，而且线路较长，洞径小，水头高。一般山区小型河流落差大，通常采用引水方式进行发电，有的电站通过长引水线路获得较高的发电水头，如南极洛河水电站通过近5km的引水线路获得近1080 m的水头。高水头电站设计要求相对较高，地质工作对隧洞的成洞条件以及围岩稳定性进行了评价，但有些电站地形复杂，交通条件差，给地质工作带来一定的难度。
(3) 坝型以重力坝为主，坝高较低。高坝有1个，块泽河电站高拱坝90m，中坝有达开电站35m、色依电站45m土石坝,长田电站68m(土石坝)，南康河拱坝68m。低重力坝占80%以上，是中小型水电站的一大特点，各电站多是结合工程实际情况，根据其地质条件及当地的建筑材料来源情况等综合经济比较后确定的坝型。
1.2 地质勘察工作特点
在各中小型水电站的地质勘察过程中，工程地质勘察的工作内容基本按照《中小型水利水电工程地质勘察规范》[1]和参照《水力发电工程地质勘察规范》[2]执行。同时这些中小型水电站的工程地质
勘察工作基本上都是由各市、甚至县一级的勘察单位进行，勘察经费、勘察手段、设备和技术力量参差不齐，勘察产品质量有高有低，有些勘察成果质量还有待于提高。与大型工程比较，云南中小型水电站
地质勘察工作具有以下特点：
(1) 勘察阶段简化，周期短，费用少。中小型水电站工程一般技术难度不大，水工建筑物对地质的要求也相对较低，按规范，小型工程地质勘察阶段可适当简化，一般分为规划和设计两个勘察阶段和施工地质阶段。按照水利部水电[1997155号文《关于调整小型水电站工程设计阶段的通知》的要求，小型水电站工程的可研和初设两个阶段可以合并为一个阶段，缩短了前期工作周期，加快工程建设速度。各地在开展中小型水电站工程地质勘察工作中一般均按照有关政策执行，也充分发挥了地质工作的作用。
(2) 勘察手段单一，轻型勘探及现场试验少做。这些中小型水电站的地质勘察工作在勘察手段上差别不大，一般是在收集和利用工程区已有的地形及区域地质资料基础上，勘察手段普遍采用地质测绘和机械钻探相结合的勘察手段，极少采用物探、以坑(槽)探、钻勘探手段，现场试验一般不做，只有中坝以上，进行探洞、现场试验。在各工程的坝址勘察中，一般均进行了机械钻探(重型勘探)，成本较高，勘察周期相对较长，但能够准确地评价坝址地质条件
(3) 地质参数取值以工程地质类比为主，工程地质评价与“地质问题”和“工程”二者结合不够紧密。地质参数的选取多是在少量的试验成果基础上采用工程地质类比法和靠地质人员的经验判断提供物理力学参数建议值。
(4) 施工地质服务投入不足，施工期地质验证的第一手资料收集有待于加强。有些勘察单位为节约成本或人员力量不足，对施工期的地质工作重视不够，缺少对资料的收集，没有对前期地质工作进行很好的验证、总结，不利于勘察队伍水平的提高。
2 地质勘察工作需注意的一些问题
随着《中华人民共和国可再生能源法》的颁布，确定了水能在可再生能源中的主体地位，其中农村水电(装机在5万kW 以下小水电)明确列入了可再生能源当中的水能能源，对中小型水电站的规范开发建设有着现实的意义。近年来，云南各地进入了中小型水电站的建设高峰期，我们必须重视中小型水电站的工程地质勘察工作，在此提出一些问题供地质同行们参考。
(1) 坚持按照规范要求，分阶段进行地质勘察工作。地质勘察工作是水电站工程建设的基础，不按一定的程序进行深入的地质工作，就难以取得可靠的地质资料。地质问题对于一个工程区来说，是一个循序渐进的认识过程，地质勘察工作应遵循科学的工作步骤，一般先由面到点，由宏观到微观，由地面到地下，由浅人深的原则开展各项工作。中小型水电站与大型电站相比，虽然工程规模小，但是“五官俱全”，必须查明影响工程建设的地质问题，确保工程安全，所以地质工作应坚持按照规范要求，分阶段进行地质勘察工作。
(2) 地质与设计密切合作，确定主要工程地质问题。中小型水电站工程地质勘察工作经常由于资金、设备等条件的限制，不可能投人较多的勘探工作，又必须把地质问题讲清楚，地质应与设计专业密切合作，了解水工建筑物的特点，初步确定工程的主要工程地质问题，便于有针对性地开展外业工作。对于中小型水电站的库区地质问题，引水式电站位于山区，库区范围小，河床式电站库水一般不出河槽，只要库区不存在严重的渗漏问题，水库能蓄水，一般说库区地质问题不会影响到工程的建设。枢纽建筑物(坝址、溢洪道、引水线路及厂址)地质问题，一般在勘察初期，宏观上首先要掌握工程的区域地质资料，经过地面地质测绘把工程区的基本地质条件摸清，进入设计阶段时，应充分了解设计意图，分析已有地质资料，找出可能影响工程建设的主要地质问题，对不同建筑物有针对性地布置勘探工作，做到有的放矢，把勘探工作量放在需要解决问题的地方，可以节省勘察工作量和缩短勘察时间。对于一些小型水电站工程，在地质测绘基础上确信工程地
质条件简单，勘察工作可以适当简化，而一般地质问题和一些不良地质现象，如一些小断层破碎带的处理等可在施工开挖揭露以后再研究处理方案。
(3) 强调采用有效的勘察手段，辅之于经验。
中小型水电站工程规模较小，地质工作一般以地质测绘为主，因地制宜地采用有效的勘察手段，针对不同的地质问题采取不同的勘察手段，结合经验判断，把地质问题查清。充分运用已有工程的勘察经验就是强调了工程地质类比法和经验分析法在中小型水电站地质勘察中的作用。在经验上，云南已建成的电站较多，各地掌握了较丰富的勘察经验，同时也积累了大量的基础地质资料和工程处理方法的经验，地质人员的经验也越来越丰富。往往中小型水电站地质勘察由于资金等条件限制，不可能做较多的试验工作，岩土物理力学试验也不可能做得很多的组数，但又必须提供岩土的物理力学参数。在上报项目中多是在少量的试验成果基础上采用工程地质类比法和靠地质人员的经验判断提供物理力学参数建议值。地质人员在运用类比法时需注意的是类比的条件应相类似，如建筑物基础的地层岩性相类似，水工建筑物的特点相类似等，在相类似的条件下提出的地质参数建议值才更符合实际。
(4) 提高地质评价水平。地质勘察成果的主要内容一般包括工程区的基本地质条件以及地质评价的结论和建议。地质评价是在查明工程区的基本地质条件的基础上，加强勘察成果分析，结合工程的特点，抓住主要的工程地质问题，对工程不同的建筑物提出一个准确、合理的地质评价意见以及地质参数、具体的工程处理建议等。有些项目的地质评价内容没有很好地结合水工建筑物的特点进行评价，没有把“地质问题”和“工程”紧密结合，造成评价的内容空洞，缺乏实用性，地质评价的水平还有待于提高。地质评价是应抓住主要工程地质问题，如那恩水电站建高拱坝，应对坝肩拱座进行稳定性评价，评价内容应包括拱座的抗滑稳定、变形稳定以及渗透稳定等。对于重力坝，常见的地质问题是坝基的抗滑、变形问题、绕坝及坝基渗漏问题、两岸开挖边坡的稳定问题以及大坝下游的冲刷问题等。建在砂卵石层的闸坝如信都、扶隆水电站，突出问题是砂卵石层的压缩变形、渗漏及渗透稳定问题以及下游冲刷问题等等。在综合评价的基础上，提出合理的地质参数以及工程处理的建议。
(5) 重视施工期的地质检验、资料收集。中小型水电站工程在勘察阶段受各种条件限制，不可能投入大量的勘探工作，加上地质体的隐蔽性和复杂性，前期勘察不可能完全查明建筑物的工程地质条件，施工开挖后可利用暴露的有利条件，全面检验前期勘察结论，及时修正地质评价，为优化设计方案及工程处理方案提供依据。
(6) 重视总结提高。一个水电站工程从规划设计到施工，再到运行，对地质工作来说是预测、检验、验证的过程。通过资料收集，可以充分地检验设计阶段的地质勘察成果。通过施工期地质系统的工作，对前期地质工作的勘察方法、手段以及地质资料的分析判断等进行总结，改进不足之处，积累成功经验，才能够使地质人员水平迅速提高。
3 结语
云南中小型水电站具有坝低库小，水库条件简单，水库淹没及工程占地少;引水隧洞长而小，水头高，设计要求高、勘察周期短、费用少等特点，本文研究了我院近20年来各中小型水电站的勘察成果，分析其地质勘察特点，并提出了地质勘察需注意的一些问题，供电站建设者们参考，有不足之处敬请批评指正。
参考文献
[1] SL55—2005，中小型水利水电工程地质勘察规范
[2] GB50287—2006，水力发电工程地质勘察规范.
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