AYA水利枢纽工程坝址比选方案研究

孟凯歌

（新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，新疆乌鲁木齐830000）

AYA水利枢纽工程是TSGH中上游河段的控制性水利枢纽工程，枢纽设计总库容7.73×108m3，电站装机容量173MW。下坝址最大坝高106m，水库死水位2390m，正常蓄水位2456m。主要建筑物有大坝、发电引水系统、导流冲砂洞、溢洪道等。工程等别为Ⅰ等，工程规模为大（1）型。本阶段拟选上、下坝址2个比选方案，两坝址相距3.3km。

1 区域地质条件

1.1 地形地貌

库坝区处于迈丹断裂至柯坪塔格断裂之间的中山区，山峰高程1500～3500m，相对高差大于100m，地形较伏，以构造作用为主，具有强烈的剥蚀切割作用和部分冰川刨蚀切割作用，河流沟谷下切强烈。

1.2 地层岩性

本区广泛分布古生界和新生界地层，中生界地层缺失。古生界的地层主要有志留—泥盆系乌帕塔尔坎群[(S-D2)W u]、中泥盆统托什干组（D2t）和石炭系（C）；新生界地层有新近系（N）和第四系（Q）。坝址区主要出露岩性有泥盆系（D）灰岩，石炭系（C）钙质砂岩、片岩，新近系（N）砾岩夹砂岩、泥岩和第四系（Q）砾岩、砂卵砾石。

1.3 地质构造

坝址区受南天山迈丹逆断裂带控制，近场区近东西向断裂构造发育。坝址左岸地质构造复杂，活动断裂大石峡断裂（F8）、亚曼苏断裂（F9）、阿合奇北断裂（F10）从左岸通过，北侧泥盆系地层逆冲在南侧新近系地层之上，新近系地层逆冲在南侧第四系下更新统地层之上，呈一推覆构造。新近系及第四系地层挤压变形作用强烈。

1.4 水文地质条件

坝址区水文地质条件较单一，按其含水介质及埋藏条件总体可分为孔隙潜水和基岩裂隙水两类。孔隙潜水主要贮存于河床及Q1地层砾岩层内，主要受河水及两岸基岩裂隙水补给；另一类为基岩裂隙水，赋存于基岩裂隙及断层带内，主要受大气降水补给，无统一水位。

2 上坝址工程地质条件

上坝址河谷谷底宽240m，两岸主要出露石炭系钙质砂岩、片岩，右岸山体雄厚，左岸为一单薄基岩山梁，山梁北侧为一台地，主要出露Q1微—弱胶结砾岩，地层交汇处形成一垭口，垭口处须修建副坝。垭口北侧为第四系及新近系地层，存在活动构造及形变带。在副坝段地表出露岩性为上更新—全新世洪积含土砂砾石，下部为下更新统微—弱胶结砾岩，为泥质胶结，可见层理。Q1地层下伏石炭系钙质砂岩夹片岩。左岸坝肩为单薄基岩山梁，岸坡基岩裸露，自然边坡整体稳定。该段基岩为石炭系（C3ka）钙质砂岩夹片岩，岩体呈互层状、中厚层至厚层状结构。现代河床宽约270m，河床覆盖层主要由全新统冲积（Q4al）砂卵砾石组成，结构密实。下伏石炭系（C3k）钙质砂岩、片岩，基岩透水率q＜3Lu的界线在基岩面以下13～65m。右岸坝肩为走向近EW的顺直斜坡地形，大部分基岩裸露，自然坡度40°～45°，坡脚处分布崩坡积碎块石。坡积物下部为基岩，岩性为石炭系（C3ka）片岩夹钙质砂岩，岸坡岩体多见倾倒变形，表部岩体岩层产状40°～50°SE∠40°～60°，向深部岩层倾角变陡，岩层倾向坡内。深部新鲜岩体岩层产状50°～60°NW∠75°～85°，倾坡外。据钻孔压水试验成果，右岸倾倒变形体属强透水岩体，基岩透水率q＜3Lu的界线埋深25～110m，位于完整基岩以下5～40m。

3 下坝址工程地质条件

下坝址位于上坝址下游约3.3km处，河谷呈宽阔的“U”型，河谷谷底宽650m。左岸为新近系软岩地层，分布区域活动构造带，地质条件复杂；右岸为石炭系地层。左岸坝肩段山顶高程2630～2700m，自然边坡稳定。基岩裸露，岩性为新近系上新统（N2l2）砾岩。活动性断裂阿合奇北断裂（F10）自左坝基通过，产状77°NW∠30°，破碎带宽20～25m，以碎裂岩、构造透镜体为主。以该断裂为界，新近系砾岩压覆于Q1地层之上，受断裂影响，坝址左岸构造挤压强烈，岩体较破碎，据钻孔压水试验及注水试验，坝肩新近系砾岩属于中等—弱透水层。阿合奇北断裂为活动断裂,断裂通过处坝高约65m。左岸坝肩坡脚为洪积堆积物，下部为Q1地层，顶部宽度约400m。该段地表为第四系全新统洪积含土碎石夹粉土、细砂等，结构松散—中密。其下为全新统冲积砂卵砾石，结构密实，属强透水层；下部为下更新统微—弱胶结砾岩，泥质胶结，属弱—中等透水层，左坝肩存在沿Q1地层大范围的坝基渗漏问题。底部基岩为石炭系的钙质砂岩夹片岩，属坚硬—中硬岩。现代河床宽120m，河床覆盖层为第四系全新统冲积（Q4al）砂卵砾石层，下伏石炭系（C3kb）灰黑色钙质砂岩夹片岩，节理裂隙较发育。基岩透水率q＜5Lu的界线在基岩面以下28～40m，基岩透水率q＜3Lu的界线在基岩面以下40～60m。右岸坝肩山体雄厚，坡面大部分基岩裸露，岩性为上石炭统喀拉治尔加上亚组（C3kb）灰黑色钙质砂岩夹片岩。

4 坝址工程地质条件比选

上、下坝址位于TSG河中下游河段，属中山河谷地貌，两坝址相距3.3km。

上、下坝址处于同一构造单元，均存在活动构造、河床深厚覆盖层和右岸倾倒变形体等工程地质问题。上、下坝址工程地质条件比较见表1。

表1 AYA水利枢纽坝址工程地质条件比较表

上坝址河谷相对较窄，左岸须修建副坝，下坝址河谷宽阔，坝长远大于上坝址；全新世活动断裂阿合奇北断裂通过下坝址左坝基，主坝存在抗断问题；该断裂在上坝址左岸800m处通过，仅在副坝左坝肩存在剪切形变带，活动构造对上坝址的影响远小于下坝址；上坝址主坝段两岸基岩为石炭系地层，岩质较硬，下坝址右岸为石炭系地层，左坝肩为新近系砾岩，为软岩，受活动构造影响，岩体较破碎，透水性较强，坝基岩体下坝址较上坝址差；两坝址河床均存在深厚覆盖层问题，厚度20～41m，覆盖层厚度相差不大。

5 结论

坝址选择是水利水电工程的关键问题，AYA水利枢纽工程初选上、下坝址进行比选，上坝址主坝长度相对短，受活动断裂影响小，下坝址左坝肩为新近系砾岩，受活动构造影响，透水性较强，两坝址均存在渗漏及河床深厚覆盖层问题,权衡利弊，上坝址明显优于下坝址，推荐上坝址方案。