5 工程布置及主要建筑物5.1 设计依据5.1.1 工程等别及建筑物级别金沙峡水电站工程为低坝引水径流式电站,装机容量为70MW,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,本工程属Ⅲ等工程,主要建筑物按3级设计，次要建筑物及临时性建筑物为5级。
5.1.2 设计标准电站设计保证率为P=85%；电站水平年为2010年；5.1.3洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，洪水标准确定为：（1）枢纽设计洪水频率P=2%，Q=1670m3/s。
校核洪水频率P=0.2%，Q=2440m3/s。
（2）厂区设计洪水频率P=2%，Q=1680m3/s。
校核洪水频率0.5%，Q=2150m3/s。
（3）隧洞（黑龙沟涵洞防洪）设计洪水频率P=10%，Q=15m3/s（4）泄水建筑物消能防冲设计的洪水标准设计洪水频率P=3.33%，Q=1500m3/s 5.1.4设计基本资料（1）气象:历年各月极端最高气温30°C历年各月极端最低气温-28°C多年平均气温3°C多年平均最大风速21m/s最大冻土深度1.48m（2）水文多年平均流量81.7m3/s.（3）泥沙、冰情多年平均悬移质输沙率63.1 kg/s多年平均含沙量0.76kg/m3多年平均悬移质输沙量199万t （4）水位枢纽正常水位：2166.9m。
枢纽设计洪水位：2166.9m。
枢纽校核洪水位：2167.6m。
调压井最高涌浪水位：2185.33m。
调压井最低涌浪水位：2148.41m。
厂房正常尾水位：2085.5m。
厂房设计洪水位：2090.2m。
厂房校核洪水位：2091.0m。
厂房最低尾水位：2082.85m。
（5）坝基特性砂砾石地基承载能力：0.35～0.4MPa。
抗剪摩擦系数-砂卵砾石0.45。
抗剪摩擦系数-砼与砂卵砾石0.5。
允许渗透坡降0.125（6）抗滑稳定安全系数a)厂房、砼重力坝和闸体：基本组合 1.25特殊组合 1.10地震情况 1.05b)土石坝：基本组合 1.15特殊组合 1.05（7）厂房、砼重力坝和闸体地基应力不均匀系数的允许值基本组合 2特殊组合 2.5（8）地震设防烈度Ⅶ度5.1.5 依据的主要规程、规范和资料以下是水工专业主要规程、规范和资料①《水利水电工程初步设计报告编制规程》DL 5021-93②《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000③《水闸设计规范》SL265-2001④《水工隧洞设计规范》（SL279—2002）⑤《水电站厂房设计规范》（SL266—2001）⑥《水电站调压室设计规范》（DL/T5058—1997）⑦《水工混凝土结构设计规范》（DL/T5057—1996）⑧《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073—1997）⑨《水利水电工程劳动安全与卫生设计规范》（DL5061—1996）⑩《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211—98⑾《混凝土重力坝设计规范》DL5108—1999⑿《碾压式土石坝设计规范》⒀《锚杆喷射混凝土技术规范》GB50086—2001⒁《水电站压力钢管设计规范》SL281—20035.2工程选址及工程总布置5.2.1 开发方式确定青海华龙水电有限责任公司申请批准的大通河开发河段上起扎龙沟口，下至羊脖子弯，河道总长17.4km，自然落差130m。
该开发河段的上一级电站为青海省规划的青岗峡水电站，距离扎龙沟口29km；下一级为甘肃省规划的铁城沟水电站。
5.2.1.1 电站开发原则经过和业主的协商，确定电站的开发原则如下：（1）将该河段分两级开发，第二级电站为金沙峡水电站。
（2）保证第一级电站开发合理的前提下，充分开发第二级电站。
（3）优先开发第二级电站。
5.2.1.2 电站开发布置形式（1）第一级电站开发形式根据以上开发原则，经现场踏勘扎龙沟口至金沙峡口河段河谷狭窄，尤其右岸山势陡峻，7202公路紧靠陡崖沿大通河布置，基本没有布置电站厂房的条件，在金沙峡口以下河谷开始变宽，即可布置一级电站的厂房。
一级电站的引水枢纽布置在扎龙口，电站厂房布置在菜子弯附近，河道总长6km，自然落差45m，装机容量33MW。
根据论证，一级电站开发形式合理可行。
（2）金沙峡水电站(第二级电站)开发形式考虑一级电站开发方案技术的可行性和经济的合理性，确定金沙峡水电站引水枢纽选择在滩子村，与一级电站尾水衔接，厂房设在羊脖子弯，河道总长11.4km，自然落差85m。
工程由引水枢纽、引水涵洞、有压引水隧洞、压力管道、厂房及电站尾水渠等建筑物组成。
设计水头72.5m，设计引用流量116m3/s，装机容量3×20 Mw +10 Mw =70Mw。
由于上述开发方式符合总体规划，技术经济可行，充分利用了水力资源，为此本次设计仅对金沙峡水电站的坝址和厂址分别做了方案论证。
一级电站的位置见附图5-1。
5.2.2 坝址比选经过多次实地踏勘，根据开发形式、地形地质条件及淹没情况，选菜子弯坝址（上坝址）和摊子坝址（下坝址）进行方案比较，两坝址相距2.1km。
菜子弯坝址为金沙峡电站开发河段的上限，具有布置枢纽的地形条件。
再向上游移即破坏一级电站的厂房地形条件。
摊子坝址往下游，涉及到摊子村、尕芝村、岗台村等村庄的移民。
菜子弯坝址（上坝址）和摊子坝址（下坝址）之间的河段，没有布置枢纽的有利条件。
5.2.2.1 摊子坝址地形、地质条件和工程布置摊子坝址位于摊子村上游，河道顺直，河床狭窄，河水面宽约60～65m，河谷宽约90～100m。
左岸陡峻，坡度约78°，右岸为Ⅱ级阶地，Ⅱ级阶地阶面高出河水位约16.0m，阶面宽约135～145m，河谷呈不对称“U”型谷。
据坝线处物探测试结果，河床覆盖层厚22～23m。
坝址地层岩性从老至新为前震旦系马啣山群花岗片麻岩和冲洪积、崩坡积、坡洪积等不同成因的松散堆积物。
河床覆盖层岩性为含漂石砂卵石层，粒径最大约80～100cm，一般约15～20cm，分选性较差，结构松散，渗透性及富水性较好，其渗透系数为20～25m/d，允许渗透坡降为0.125。
(al–plQ34)含漂石砂卵石层的允许承载力0.35～0.4MPa，变形模量50～60MPa，建议开挖边坡采用1:1.25～1:1.5。
左右坝肩天然边坡基本稳定。
引水枢纽采用侧向引水，正向泄洪冲砂的布置形式。
基础置于砂卵砾石层上；进水闸布置于右岸，河床由右向左依次为泄洪底孔、泄洪表孔溢流坝、溢流堰和重力式挡水坝组成，右岸台地布置副坝。
进水闸轴线与河道中心线的夹角为61°，进水闸后接146.28m长的涵洞自副坝上游侧穿过右岸台地与压力隧洞相接。
枢纽正常高水位2166.9m，主河床泄水、挡水建筑物总长92m，闸坝顶高程2168.2m。
副坝总长143.92m，副坝顶高程2168.2m，防浪墙顶高程2169.4m。
泄洪底孔一孔，孔口B×H=9m×4m，闸底板高程2144m，闸高27.2m。
三孔泄洪表孔，每孔尺寸B×H=10m×9m，表孔段溢流坝顶高程2157.9m。
溢流堰总长15m，堰顶高程2166.9m。
挡水坝设在最左侧，与左岸坝肩相接，坝长21.5m。
各闸、坝段之间设永久沉降缝。
进水闸一孔，孔口为B×H=6m×6m，孔口以上淹没深度为6m，为了防止泥沙进洞，进水闸底板高程设为2152.6m，比泄冲闸底板抬高8.6m。
右岸副坝采用砂砾石坝，坝高5.4m～2.96m。
坝顶设高1.2m防浪墙。
上游坝坡用复合土工膜防渗，设在副坝上游的砼压力输水涵洞兼做土坝的基础垂直防渗，土坝上游防渗膜与涵洞顶部砼相连。
由于枢纽主河槽覆盖层深达22m左右，所以主河床闸坝基础置于软基砂砾石上。
据调查我国到目前为止在软基上建闸的最大闸高度为27m。
主要因消能防冲、防渗及沉降变形等技术问题，限制了闸、坝的高度。
因而也成了该工程的主要技术难点。
本次设计采用消力池消能，经水力学计算，泄洪底孔闸后消力池长63m，消力池深度5m。
泄洪表孔闸后消力池长度45m，消力池深2.4m。
溢流堰后消力池长度28m，消力池深度1.0m。
基础防渗形式采用防渗铺盖加垂直砼防渗墙的结构。
经计算泄洪底孔与表孔的上游防渗铺盖长为70m。
垂直砼防渗墙深为6m。
5.2.2.2 菜子弯坝址地形、地质条件和工程布置菜子弯坝址位于金沙桥下游800m处，河床狭窄，河水面宽约45～55m，河谷宽约70～90m。
右岸为前震旦系花岗片麻岩，岩性致密坚硬，抗风化能力强，弱风化带厚约2～3m；右坝肩自然边坡75～80°，局部段由于卸荷裂隙切割产生不稳定体，建议进行清除。
右坝肩边坡稳定，工程地质条件良好。
左岩为大通河Ⅰ级阶地，阶面宽约30～40m，阶面高出河水位约6～8m。
河床覆盖层厚20～25m，岩性为含漂石砂卵石层，粒径最大约80～100cm，一般约15～20cm，分选性较差，结构松散，具架空结构。
含漂石砂卵石层的渗透系数为20～25m/d，经类比，其允许渗透坡降为0.125。
含漂石砂卵石层的允许承载力为0.35～0.4MPa，变形模量50～60MPa。
河床砂卵砾石覆盖层深。
引水枢纽由右向左依次为电站一孔进水闸、一孔泄洪底孔、三孔泄洪表孔、溢流堰和挡水坝组成。
根据一、二级电站水位衔接确定枢纽正常高水位为2183m，闸高度20m。
菜子弯坝址枢纽与摊子坝址枢纽结构布置相似，所不同的是其一，右岸山势陡峻，基岩出露，进水闸侧向引水后可直接进洞。
其二，闸坝高度低，技术简单。
5.2.2.3 闸、坝址比较（1）从地形、地质及工程布置方面分析两坝址均建在软基上，菜子弯坝址（上坝址）闸、坝高度较摊子坝址低，开发水头不受技术条件限制，淹没赔偿费用低。
右岸为凹岸，引水条件较好，但河道较窄，施工与7202公路干扰大，公路布置困难，且影响上一级电站的开发。
摊子坝址由于软基上基础防渗、地基承载力及下游消能等技术问题的制约，闸、坝的高度限制了金沙峡水电站的装机容量，剩余水头由一级电站开发。
坝址处右岸台地宽阔，虽有利于工程及施工布置，但需设置长146.28m的副坝。
摊子坝址的优点是压力引水隧洞缩短2.4km，尤其是隧洞避开了摊子沟，摊子沟地形、地质条件复杂，沟道宽阔，沟底及沟边覆盖层很深，且常年流水。
（2）从经济方面分析为了增加方案的可比性，闸、坝址比较时均选羊脖子厂址。
对应两个坝址的电站的主体工程投资见表5.2—1。
由表可见，菜子弯坝址虽然装机容量大，但由于隧洞加长2.4km，增加投资3975万元，且增加一条施工支洞长500m，隧洞投资增加，所以摊子坝址的经济指标比菜子弯坝址优越，而且摊子坝址电站一次性投资小，见效快。
（3）坝址选定通过地形、地质条件及工程布置、经济等多方面比较，选择摊子坝址较为有利，本次设计推荐摊子坝址。
