【摘要】：針對中小型水電站具有壩低庫小、水庫條件簡單、水庫淹沒及工程占地少，引水隧洞長而小、水頭高、設(shè)計要求高，勘察周期短、費用少等特點，結(jié)合我院近20年來近60座中小型水電站勘察成果的分析研究，提出了中小型水電站地質(zhì)勘察應(yīng)注意的一些問題。
【關(guān)鍵詞】：中小型水電站；工程特點；地質(zhì)勘察；問題
云南中小電資源豐富，隨著西部大開發(fā)，云南迎來了中小水電站開發(fā)的高峰。近20年來我院在云南進行了近60座中小型水電站進行勘察設(shè)計工作，為充分利用云南水能資源作出了應(yīng)有的貢獻。中小型水電站的建設(shè)已成為云南縣域經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的新的增長點，同時也有效地緩解了縣級電力緊張的局面。
1 中小型水電站工程特點
1．1 中小型水電站工程建設(shè)特點
對近20年來我院在進行的近50座中小型水電站工程的統(tǒng)計，引水式電站44個（最大為維西縣南極洛河，1080m水頭、裝機96 MW），混合式電站3個（達開68MW、塊澤河36MW、把邊江長田電站84MW），河床式電站3個（羅平色依電站24 MW、牛攔溝電站20 MW、南康河25 MW），小型電站，裝機為0．5～2．55萬kW不等，工程規(guī)模均不大。這些水電站有以下特點：
(1) 壩低庫小，水庫條件簡單，水庫淹沒及工程占地少。引水式的電站位于山區(qū)小型河流上，壩較低矮，庫區(qū)范圍小，引水線路大部分采用隧洞引水，河床式的電站庫水一般不出河槽，都盡可能地減少了征地和移民數(shù)量。水庫成庫條件好，庫區(qū)地質(zhì)問題相對簡單。
(2) 引水式水電站多以隧洞引水為主，而且線路較長，洞徑小，水頭高。一般山區(qū)小型河流落差大，通常采用引水方式進行發(fā)電，有的電站通過長引水線路獲得較高的發(fā)電水頭，如南極洛河水電站通過近5km的引水線路獲得近1080 m的水頭。高水頭電站設(shè)計要求相對較高，地質(zhì)工作對隧洞的成洞條件以及圍巖穩(wěn)定性進行了評價，但有些電站地形復(fù)雜，交通條件差，給地質(zhì)工作帶來一定的難度。
(3) 壩型以重力壩為主，壩高較低。高壩有1個，塊澤河電站高拱壩90m，中壩有達開電站35m、色依電站45m土石壩,長田電站68m（土石壩），南康河拱壩68m。低重力壩占80％以上，是中小型水電站的一大特點，各電站多是結(jié)合工程實際情況，根據(jù)其地質(zhì)條件及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ牧蟻碓辞闆r等綜合經(jīng)濟比較后確定的壩型。
1．2 地質(zhì)勘察工作特點
在各中小型水電站的地質(zhì)勘察過程中，工程地質(zhì)勘察的工作內(nèi)容基本按照《中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》[1]和參照《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》[2]執(zhí)行。同時這些中小型水電站的工程地質(zhì)
勘察工作基本上都是由各市、甚至縣一級的勘察單位進行，勘察經(jīng)費、勘察手段、設(shè)備和技術(shù)力量參差不齊，勘察產(chǎn)品質(zhì)量有高有低，有些勘察成果質(zhì)量還有待于提高。與大型工程比較，云南中小型水電站
地質(zhì)勘察工作具有以下特點：
(1) 勘察階段簡化，周期短，費用少。中小型水電站工程一般技術(shù)難度不大，水工建筑物對地質(zhì)的要求也相對較低，按規(guī)范，小型工程地質(zhì)勘察階段可適當(dāng)簡化，一般分為規(guī)劃和設(shè)計兩個勘察階段和施工地質(zhì)階段。按照水利部水電[1997155號文《關(guān)于調(diào)整小型水電站工程設(shè)計階段的通知》的要求，小型水電站工程的可研和初設(shè)兩個階段可以合并為一個階段，縮短了前期工作周期，加快工程建設(shè)速度。各地在開展中小型水電站工程地質(zhì)勘察工作中一般均按照有關(guān)政策執(zhí)行，也充分發(fā)揮了地質(zhì)工作的作用。
(2) 勘察手段單一，輕型勘探及現(xiàn)場試驗少做。這些中小型水電站的地質(zhì)勘察工作在勘察手段上差別不大，一般是在收集和利用工程區(qū)已有的地形及區(qū)域地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，勘察手段普遍采用地質(zhì)測繪和機械鉆探相結(jié)合的勘察手段，極少采用物探、以坑(槽)探、鉆勘探手段，現(xiàn)場試驗一般不做，只有中壩以上，進行探洞、現(xiàn)場試驗。在各工程的壩址勘察中，一般均進行了機械鉆探(重型勘探)，成本較高，勘察周期相對較長，但能夠準確地評價壩址地質(zhì)條件
(3) 地質(zhì)參數(shù)取值以工程地質(zhì)類比為主，工程地質(zhì)評價與“地質(zhì)問題”和“工程”二者結(jié)合不夠緊密。地質(zhì)參數(shù)的選取多是在少量的試驗成果基礎(chǔ)上采用工程地質(zhì)類比法和靠地質(zhì)人員的經(jīng)驗判斷提供物理力學(xué)參數(shù)建議值。
(4) 施工地質(zhì)服務(wù)投入不足，施工期地質(zhì)驗證的第一手資料收集有待于加強。有些勘察單位為節(jié)約成本或人員力量不足，對施工期的地質(zhì)工作重視不夠，缺少對資料的收集，沒有對前期地質(zhì)工作進行很好的驗證、總結(jié)，不利于勘察隊伍水平的提高。
2 地質(zhì)勘察工作需注意的一些問題
隨著《中華人民共和國可再生能源法》的頒布，確定了水能在可再生能源中的主體地位，其中農(nóng)村水電(裝機在5萬kW 以下小水電)明確列入了可再生能源當(dāng)中的水能能源，對中小型水電站的規(guī)范開發(fā)建設(shè)有著現(xiàn)實的意義。近年來，云南各地進入了中小型水電站的建設(shè)高峰期，我們必須重視中小型水電站的工程地質(zhì)勘察工作，在此提出一些問題供地質(zhì)同行們參考。
(1) 堅持按照規(guī)范要求，分階段進行地質(zhì)勘察工作。地質(zhì)勘察工作是水電站工程建設(shè)的基礎(chǔ)，不按一定的程序進行深入的地質(zhì)工作，就難以取得可靠的地質(zhì)資料。地質(zhì)問題對于一個工程區(qū)來說，是一個循序漸進的認識過程，地質(zhì)勘察工作應(yīng)遵循科學(xué)的工作步驟，一般先由面到點，由宏觀到微觀，由地面到地下，由淺人深的原則開展各項工作。中小型水電站與大型電站相比，雖然工程規(guī)模小，但是“五官俱全”，必須查明影響工程建設(shè)的地質(zhì)問題，確保工程安全，所以地質(zhì)工作應(yīng)堅持按照規(guī)范要求，分階段進行地質(zhì)勘察工作。
(2) 地質(zhì)與設(shè)計密切合作，確定主要工程地質(zhì)問題。中小型水電站工程地質(zhì)勘察工作經(jīng)常由于資金、設(shè)備等條件的限制，不可能投人較多的勘探工作，又必須把地質(zhì)問題講清楚，地質(zhì)應(yīng)與設(shè)計專業(yè)密切合作，了解水工建筑物的特點，初步確定工程的主要工程地質(zhì)問題，便于有針對性地開展外業(yè)工作。對于中小型水電站的庫區(qū)地質(zhì)問題，引水式電站位于山區(qū)，庫區(qū)范圍小，河床式電站庫水一般不出河槽，只要庫區(qū)不存在嚴重的滲漏問題，水庫能蓄水，一般說庫區(qū)地質(zhì)問題不會影響到工程的建設(shè)。樞紐建筑物(壩址、溢洪道、引水線路及廠址)地質(zhì)問題，一般在勘察初期，宏觀上首先要掌握工程的區(qū)域地質(zhì)資料，經(jīng)過地面地質(zhì)測繪把工程區(qū)的基本地質(zhì)條件摸清，進入設(shè)計階段時，應(yīng)充分了解設(shè)計意圖，分析已有地質(zhì)資料，找出可能影響工程建設(shè)的主要地質(zhì)問題，對不同建筑物有針對性地布置勘探工作，做到有的放矢，把勘探工作量放在需要解決問題的地方，可以節(jié)省勘察工作量和縮短勘察時間。對于一些小型水電站工程，在地質(zhì)測繪基礎(chǔ)上確信工程地
質(zhì)條件簡單，勘察工作可以適當(dāng)簡化，而一般地質(zhì)問題和一些不良地質(zhì)現(xiàn)象，如一些小斷層破碎帶的處理等可在施工開挖揭露以后再研究處理方案。
(3) 強調(diào)采用有效的勘察手段，輔之于經(jīng)驗。
中小型水電站工程規(guī)模較小，地質(zhì)工作一般以地質(zhì)測繪為主，因地制宜地采用有效的勘察手段，針對不同的地質(zhì)問題采取不同的勘察手段，結(jié)合經(jīng)驗判斷，把地質(zhì)問題查清。充分運用已有工程的勘察經(jīng)驗就是強調(diào)了工程地質(zhì)類比法和經(jīng)驗分析法在中小型水電站地質(zhì)勘察中的作用。在經(jīng)驗上，云南已建成的電站較多，各地掌握了較豐富的勘察經(jīng)驗，同時也積累了大量的基礎(chǔ)地質(zhì)資料和工程處理方法的經(jīng)驗，地質(zhì)人員的經(jīng)驗也越來越豐富。往往中小型水電站地質(zhì)勘察由于資金等條件限制，不可能做較多的試驗工作，巖土物理力學(xué)試驗也不可能做得很多的組數(shù)，但又必須提供巖土的物理力學(xué)參數(shù)。在上報項目中多是在少量的試驗成果基礎(chǔ)上采用工程地質(zhì)類比法和靠地質(zhì)人員的經(jīng)驗判斷提供物理力學(xué)參數(shù)建議值。地質(zhì)人員在運用類比法時需注意的是類比的條件應(yīng)相類似，如建筑物基礎(chǔ)的地層巖性相類似，水工建筑物的特點相類似等，在相類似的條件下提出的地質(zhì)參數(shù)建議值才更符合實際。
(4) 提高地質(zhì)評價水平。地質(zhì)勘察成果的主要內(nèi)容一般包括工程區(qū)的基本地質(zhì)條件以及地質(zhì)評價的結(jié)論和建議。地質(zhì)評價是在查明工程區(qū)的基本地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，加強勘察成果分析，結(jié)合工程的特點，抓住主要的工程地質(zhì)問題，對工程不同的建筑物提出一個準確、合理的地質(zhì)評價意見以及地質(zhì)參數(shù)、具體的工程處理建議等。有些項目的地質(zhì)評價內(nèi)容沒有很好地結(jié)合水工建筑物的特點進行評價，沒有把“地質(zhì)問題”和“工程”緊密結(jié)合，造成評價的內(nèi)容空洞，缺乏實用性，地質(zhì)評價的水平還有待于提高。地質(zhì)評價是應(yīng)抓住主要工程地質(zhì)問題，如那恩水電站建高拱壩，應(yīng)對壩肩拱座進行穩(wěn)定性評價，評價內(nèi)容應(yīng)包括拱座的抗滑穩(wěn)定、變形穩(wěn)定以及滲透穩(wěn)定等。對于重力壩，常見的地質(zhì)問題是壩基的抗滑、變形問題、繞壩及壩基滲漏問題、兩岸開挖邊坡的穩(wěn)定問題以及大壩下游的沖刷問題等。建在砂卵石層的閘壩如信都、扶隆水電站，突出問題是砂卵石層的壓縮變形、滲漏及滲透穩(wěn)定問題以及下游沖刷問題等等。在綜合評價的基礎(chǔ)上，提出合理的地質(zhì)參數(shù)以及工程處理的建議。
(5) 重視施工期的地質(zhì)檢驗、資料收集。中小型水電站工程在勘察階段受各種條件限制，不可能投入大量的勘探工作，加上地質(zhì)體的隱蔽性和復(fù)雜性，前期勘察不可能完全查明建筑物的工程地質(zhì)條件，施工開挖后可利用暴露的有利條件，全面檢驗前期勘察結(jié)論，及時修正地質(zhì)評價，為優(yōu)化設(shè)計方案及工程處理方案提供依據(jù)。
(6) 重視總結(jié)提高。一個水電站工程從規(guī)劃設(shè)計到施工，再到運行，對地質(zhì)工作來說是預(yù)測、檢驗、驗證的過程。通過資料收集，可以充分地檢驗設(shè)計階段的地質(zhì)勘察成果。通過施工期地質(zhì)系統(tǒng)的工作，對前期地質(zhì)工作的勘察方法、手段以及地質(zhì)資料的分析判斷等進行總結(jié)，改進不足之處，積累成功經(jīng)驗，才能夠使地質(zhì)人員水平迅速提高。
3 結(jié)語
云南中小型水電站具有壩低庫小，水庫條件簡單，水庫淹沒及工程占地少；引水隧洞長而小，水頭高，設(shè)計要求高、勘察周期短、費用少等特點，本文研究了我院近20年來各中小型水電站的勘察成果，分析其地質(zhì)勘察特點，并提出了地質(zhì)勘察需注意的一些問題，供電站建設(shè)者們參考，有不足之處敬請批評指正。
參考文獻
[1] SL55―2005，中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范
[2] GB50287―2006，水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范．
