【正文】 1182301961年白山～紅石站區(qū)間徑流表(m3/s)123456789101112平均各時(shí)段的平均出力依然采用公式 (2—11)式中 ，為上下游水位差，上游水位已定，下游水位可從設(shè)計(jì)基本資料附圖3中查取。h) (2—10)式中，當(dāng)以月為時(shí)段單位，則，小時(shí)。（5） 將各時(shí)段的平均出力乘以時(shí)段的小時(shí)數(shù)，即得各時(shí)段的發(fā)電量。（3） 根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)各部門的用水要求，列出各月的用水流量。本設(shè)計(jì)采用“設(shè)計(jì)中水年法”進(jìn)行計(jì)算，步驟如下：（1） 選擇設(shè)計(jì)中水年，要求該年的年徑流量及其年內(nèi)分配均接近于多年平均情況。將已知數(shù)據(jù)代入公式(2—9)。從設(shè)計(jì)基本資料中得知，該水電站為中型水電站。 確定紅石電站的保證出力參考《水利水能規(guī)劃》（第二版）P106，水電站的保證出力可用下式進(jìn)行計(jì)算 (2—8)式中 ——水電站效率；——設(shè)計(jì)保證率下，水電站的凈水頭； ——設(shè)計(jì)保證率下的通過水電站水輪機(jī)的流量(m3/s)。根據(jù)設(shè)計(jì)基本資料和設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，紅石水電站的設(shè)計(jì)保證率在80％～90％之間選取。一般地講，水電站裝機(jī)規(guī)模越大，系統(tǒng)中水電所占比重越大，系統(tǒng)中重要用戶越多，正常工作遭到破壞時(shí)的損失越嚴(yán)重，常采用較高設(shè)計(jì)保證率。 選取設(shè)計(jì)保證率P設(shè)水利水電部門的正常工作的保證程度，稱為工作保證率，選定的工作保證率將成為水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)時(shí)的重要依據(jù)，稱為設(shè)計(jì)保證率。 紅石電站保證出力的確定所謂水電站的出力，是指發(fā)電機(jī)組的出線端送出的功率；保證出力是指水電站在長期工作中符合水電站設(shè)計(jì)保證率要求的枯水期（供水期）內(nèi)的平均出力。 繪制紅石電站頻率與流量關(guān)系曲線根據(jù)紅石電站的徑流過程，將紅石電站的徑流量從小到大排序，設(shè)時(shí)間段數(shù)為n，則n=26，頻率 (2—7)以P為橫坐標(biāo)，Q紅石為縱坐標(biāo)繪出P—Q紅石關(guān)系曲線。 紅石電站的徑流量由公式（2—1），已知白山電站的調(diào)節(jié)流量Q白山（），設(shè)計(jì)基本資料已給出的Q區(qū)間，則可算出紅石電站的徑流量。參考《水利水能規(guī)劃》（第二版）P59，采用的方法是“繃線法”，即用一根“繃緊的細(xì)線”切過水量差積曲線和滿庫線的各個(gè)控制點(diǎn)，切記要盡量使調(diào)節(jié)流量均衡些！ 計(jì)算白山電站的調(diào)節(jié)流量由公式(2—3)可得 (2—6)所以，任一時(shí)刻的實(shí)際流量等于水量差積曲線上該時(shí)刻切線斜率與的代數(shù)和。在水量差積曲線下方繪制與之平行的滿庫線，二者縱距等于，已知m3，流量比尺為1:（ m/s），即水量差積曲線向下平移縱距2810/=。將tn及其延長線等分，即可繪出水量差積曲線的流量比尺。n的方向即代表(m3/s)，而o180。月]）。n，使它按時(shí)間比尺表示某一定時(shí)段（＝3個(gè)月），然后由n點(diǎn)垂直向下作線段nt，使它按水量比尺等于[(m3/s)月]水量差積值[(m3/s)這里涉及水量差積曲線計(jì)算表（月）表2—1時(shí)間月平均流量(m3/s)月 水 量[(m3/s)各年各月的計(jì)算方法如上面所述，詳細(xì)計(jì)算及結(jié)果請見計(jì)算書. 水量差積曲線、滿庫線及其公切線的繪制根據(jù)水量差積曲線計(jì)算表，在米格紙上按1:1的比例繪制白山電站的水量差積曲線，圖上1㎜表示1[(m3/s)詳細(xì)計(jì)算結(jié)果請見本書表 2—1。同理可以算出1956年3月份的月水量、水量差值。月]，水量差值按下式計(jì)算 (2—5)那么[(m3/s)以1956年1～3月份為例：已知(m3/s)；1956年1月(m3/s)，月水量按下式計(jì)算 [(m3/s)該表包括月平均流量，月水量，水量差值及水量差積值。 水量差積曲線計(jì)算表水量差積曲線計(jì)算表是繪制水量差積曲線的基礎(chǔ)。差積水量的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 (2—2)或近似表示為 (2—3)式中 Q——在式(1—2)和式(1—3)中分別為瞬時(shí)流量和時(shí)段平均流量； Q定——接近于繪圖歷時(shí)平均流量的整數(shù)值，在本設(shè)計(jì)中設(shè)。這種在斜坐標(biāo)里繪成的水量累積曲線對水平軸而言，叫做水量差積曲線。若保持橫坐標(biāo)網(wǎng)格原有寬度不變，使水平橫軸向下傾斜一個(gè)角度即作一種“錯(cuò)動(dòng)”，也就是說把表示流量值等于零的水平橫軸Ot錯(cuò)動(dòng)到Ot’位置，這就稱斜坐標(biāo)水量累積曲線。若縮小水量比尺，又會(huì)降低圖解精度。天然徑流不會(huì)是負(fù)值，故水量累積曲線呈逐時(shí)上升狀。水量差積曲線是在水量累積曲線基礎(chǔ)上得到的。徑流量就是單位時(shí)間內(nèi)通過某一段面的水量，常用單位為m3/s。2 紅石水電站的有關(guān)水能計(jì)算 水能計(jì)算的目的水能計(jì)算的目的是確定紅石電站的保證出力N保、裝機(jī)容量N裝與多年平均發(fā)電量，為后面的計(jì)算提供必要的數(shù)據(jù)。十年洪水泄量5250 m3/s，三十三年(P=％)洪水泄量為6000 m3/s。電站最終總?cè)萘繛?500MW。第一期電站采用右岸地下式廠房，裝三臺(tái)單機(jī)容量為300MW的機(jī)組，保證出力為167MW。 流量Q(m3/s)100200300500100020003000壩址下30m水位(m)壩址處水位(m)流量Q(m3/s)50007000900011000130001500020000壩址下30m水位(m)壩址處水位(m)圖15 東北地區(qū)2000年電力系統(tǒng)負(fù)荷圖 紅石上一級(jí)白山水電站簡介白山電站水庫設(shè)計(jì)蓄水位413m，108m3，死水位為372m，電站二期工程擴(kuò)建后，死水位抬高至380m高程，108m3。在巖石破碎部位，固結(jié)灌漿可在壩基混凝土澆筑約為2m厚度以后進(jìn)行。帷幕后設(shè)基礎(chǔ)排水幕一道，另在排水廊道內(nèi)設(shè)一道排水幕。為提高帷幕效果，在主帷幕前另設(shè)輔助帷幕一道，孔距10m，孔深10m。30m～～ l/。其余斷層，寬度不大，傾角較陡，均考慮挖至一定深度回填混凝土的方法處理。因此，主要斷層應(yīng)做徹底處理，防滲帷幕需要加強(qiáng)，壩基應(yīng)做全面固結(jié)灌漿。因此建議選用消力戽消能型式。)的比較，試驗(yàn)表明以R=、f=40176。、45176。因此，曾重點(diǎn)對消力戽型式進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)，共進(jìn)行了三個(gè)消力戽圓弧半徑(、10m、)及四種鼻坎角度f(35176。但流量變化過大時(shí)，流態(tài)很不穩(wěn)定。因此，選擇一種合理的消能型式甚為重要。因后者廠房為正體結(jié)構(gòu)，廠房混凝土可作為大壩的一部分共同滿足大壩抗滑穩(wěn)定需要，故河床廠房可接生混凝土約2萬m3，因此選用河床式電站型式較適宜。因此建議用左岸廠房布置方案。綜合以上幾個(gè)方面，認(rèn)為左岸廠房優(yōu)點(diǎn)較多，且很重要。左岸廠房的主要缺點(diǎn)是：(1) 廠房要有一部分位于或接近F6斷層，對機(jī)組沉陷有一定不利影響。(3) 左岸山體平緩，對副廠房、變電站布置比較方便，輸電線路出線也較方便。經(jīng)過分析比較認(rèn)為左岸廠房的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1) 溢流壩布置在河床右側(cè)，泄流洪水可從主河床宣泄，能適應(yīng)下游天然河床流態(tài)，不會(huì)造成河道嚴(yán)重沖刷或淤積，尤其對避免廠房尾水渠回流淤積也較有利。該斷層破碎帶較寬，對溢流壩及廠房布置等都有一定的不利影響。紅石壩址主河床偏向右岸，左岸河床為河漫灘地，F(xiàn)6斷層從左岸河床與壩軸線斜交約30176?？紤]近些年來在東北地區(qū)修建的中等高度的混凝土壩如回龍山、參窩、太平哨等均采用混凝土重力壩型，施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)比較豐富，因此建議采用混凝土重力壩型方案。鑒于紅石壩基巖石比較破碎，有七度地震要求，輕型壩在壩基應(yīng)力分布及橫向抗震性能方面要比重力壩型差些，因此不宜采用。五種壩型在穩(wěn)定及壩基應(yīng)力條件上均可滿足要求。紅石大壩壩型，經(jīng)對當(dāng)?shù)夭牧蠅魏突炷翂伪容^后，相應(yīng)推薦混凝土寬縫重力壩及混凝土重力壩方案。最后又對上II壩線和下I壩線進(jìn)行了比較，認(rèn)為上II壩線地質(zhì)條件較好，故推薦上II壩線為選用壩線。經(jīng)比較認(rèn)為上II壩線較為優(yōu)越。 壩線與壩型紅石壩線的選擇曾進(jìn)行過大量的工作。紅石水電站不但上有白山電站調(diào)節(jié)，而且地理位置適中，因此適當(dāng)加大裝機(jī)容量以滿足電力系統(tǒng)的要求是很必要的。根據(jù)上述情況，按日調(diào)節(jié)要求，并考慮在必要時(shí)尚能滿足一臺(tái)機(jī)組擔(dān)任事故備用八個(gè)小時(shí)這個(gè)條件確定水庫設(shè)計(jì)低水位(死水位)為289m。鑒于白山水電站機(jī)組安裝高程為286m，水輪機(jī)運(yùn)行期間的吸出高程Hs=5m左右等技術(shù)指標(biāo)，并考慮白山壩下施工堆渣將壅高發(fā)電尾水位的情況，選用設(shè)計(jì)蓄水位為290m高程為宜。第二松花江白山至紅石河段，河谷狹窄，沿江兩岸無大的城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)及大片農(nóng)田等重要保護(hù)對象；壩區(qū)地形地質(zhì)條件較好，加之上游白山電站的興建對第二松花江的天然來水進(jìn)行多年調(diào)節(jié)，大大改善了來水的不均勻性，使紅石水電站能以較少的淹沒損失和工程量獲得較好的電能指標(biāo)。地區(qū)對工農(nóng)業(yè)用水、航運(yùn)、過木、過魚等均去要求。電站建成后將同白山水電站一起投入東北主網(wǎng)，擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相及少量的事故備用，同時(shí)兼向吉林省盤石、樺甸地區(qū)供電。電站的主要任務(wù)是發(fā)電。土料場(紅石料場)位于壩下3～4km，已做B級(jí)勘探，質(zhì)量、儲(chǔ)量均可滿足要求。以上幾個(gè)料場，加級(jí)河與加級(jí)河口兩個(gè)料場，粗骨料中含玄武礫石較多，加級(jí)河料場砂子含泥量偏大，其它質(zhì)量均能滿足技術(shù)要求。天然含水量大，～45%，粘土顆粒含量高，屬砂質(zhì)粘土。場地開闊，耕地面積大，交通運(yùn)輸條件好。系河口灘地與階地，覆蓋較厚。河口灘地與階地，階地覆蓋亞砂土或亞粘土，地下水埋藏較淺，大部分需水下開采，洪水期被淹沒。系江心灘地，洪水期被淹沒，需水下開采。系江心灘地，洪水期被淹沒，大部分需水下開采。 表112 料場分布情況料場類型砂 礫 石 料土料料場名稱壩上橋下江心加級(jí)河口加級(jí)河萬良河本電站勘探級(jí)別A2A2A2A2A2B產(chǎn)地面積(104m2)產(chǎn)地位置與距壩址距離壩上右岸灘地，壩址下游江心，距壩址約3km壩下左岸灘地，距壩址約3km壩下游左岸支流加級(jí)河，距壩址4km壩下游左岸支流萬良河，距壩址9km壩下游右岸橋下階地上，距壩址4～5km無效層平均厚度(m)0有效層平均厚度/m無效層儲(chǔ)量 (104m3)0有效層儲(chǔ)量 (104m3)水上儲(chǔ)量 (104m3)0水下儲(chǔ)量 (104m3)產(chǎn) 地概 況系江邊灘地，洪水期被淹沒，需水下開采?！?km范圍內(nèi)，運(yùn)輸條件好。 建筑材料勘探了四個(gè)砂礫石料場，分別為：加級(jí)河、加級(jí)河口、壩上、橋下江心料場，均為A2級(jí)精度，共計(jì)勘探儲(chǔ)量149104m3。建議開挖深度從地面算起：右岸5～7m，河床4～5m，左岸階地10m左右，左岸山坡10～12m。表111： 壩基各地段巖石的風(fēng)化深度表地段風(fēng)化狀態(tài)左 岸 山 坡左 岸 階 地河 床右 岸備注覆蓋層6～12～11～4～巖石風(fēng)化深度從地面算起全風(fēng)化巖石～146～～5～8半風(fēng)化巖石18～2112～216～137～從巖石的風(fēng)化狀態(tài)和巖石的強(qiáng)度來分析，作為高約40m的混凝土重力壩，建基面在半風(fēng)化巖石的下部是可以的。對壩區(qū)結(jié)合工程情況，將巖石風(fēng)化狀態(tài)分為全風(fēng)化、半風(fēng)化與新鮮巖石三類。壩基范圍內(nèi)雖為抗風(fēng)化的巖石，但由于構(gòu)造復(fù)雜，斷層、巖脈眾多，縱橫交錯(cuò)，節(jié)理發(fā)育。但由于滲透而產(chǎn)生的壓力對壩基穩(wěn)定將有一定的影響。斷層是由2～～、砂礫狀、角礫狀?yuàn)A層泥等物質(zhì)組成的斷裂破裂帶，在深部仍膠結(jié)不好，雖系高角斷層，對壩基變形及抗滑穩(wěn)定仍造成不利的影響。有近水平與高角度兩組擦痕為逆平推斷層，寬度達(dá)9～15m，壩基部位寬度為10～11m，該斷層與壩線約成30176。以F6為代表，是斜穿河床通過壩基的斷層，傾向下游，傾角一般為60176。壩區(qū)斷層方向主要有三組，最發(fā)育的為走向北東5176。混合巖片理方向變化不大，但總的走向近北東東向，傾向西北，傾角變化較大，一般為60176。主要巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，以及室內(nèi)巖石與混凝土摩擦試驗(yàn)結(jié)果詳見表9與表10。構(gòu)成左岸階地的沖積層由上部的粉細(xì)砂(厚度約1～5m)和下部砂礫石(厚度約4～7m)組成。暗色礦物多已蝕變成綠泥石化和碳酸鹽化，巖石致密堅(jiān)硬，脈細(xì)而密，穿插于上述巖石之中?；◢弾r閃長巖：淺肉紅色，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造，主要礦物成分有斜長石、角閃石、石英和黑云母等組成。中生代巖脈多次侵入，分布密度和變化均較大，主要有以下巖類：花崗巖(包括斜長花崗巖、花崗斑巖)：此類巖石為壩區(qū)分布最多的巖脈，寬度一般2～10m，個(gè)別寬達(dá)30～40m，一般為淺肉紅色，主要礦物成分有正常石、斜長石、石英及角閃石、泥石等組成。基體由原巖黑云母片巖、斜長角閃巖組成?；旌蠋r：灰白色，由偉晶質(zhì)脈體和基體熔合而成。左岸漫灘寬約50m左右，一級(jí)階地寬60～70m，比河床高7～13m，階面平坦，延伸至上游250m左右趨于尖滅。兩岸山頂為玄武巖臺(tái)地，比河床高200m～250m左右。兩岸分布有不對稱的漫灘與階地，谷坡20176。庫區(qū)河谷狹窄，庫邊一般為基巖河岸，第四季覆蓋不厚，植被茂密，不致產(chǎn)生大的坍岸，固體徑流來源有限。構(gòu)成庫區(qū)的主要巖石為前震旦紀(jì)結(jié)晶巖類和少量后期穿插的巖層，均系不透水巖石。本區(qū)地震烈度根據(jù)遼寧省地震局1975年關(guān)于紅石電站的基本烈度報(bào)告中人為，該電站靠近樺甸輝南地震活動(dòng)帶，歷史和近期均有地震發(fā)生