第二节 工程自然条件

一、气象条件

流域属亚热带季风气候区。冬季主要受西伯利亚冷气流的影响，夏季受印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流和西太平洋的海洋性气候影响。流域内雨量丰沛。

流域气候温和湿润，多年平均相对湿度一般在76%以上。根据沿河站1957—1993年（1972年缺测）36年资料统计，多年平均相对湿度为77%，多年月平均以10月最大为81%，二月最小为74%。历年定时观测最小相对湿度是14%。

沙沱坝、厂址风向、风速采用同处于河谷的沿河气象站的资料，据1957—1993年共37年资料统计，其多年平均风速为0.7m/s，实测最大风速为25m/s，相应风向为E。根据1957—1993年共37年资料统计，多年平均远近雷暴日为46.5d，7月最多为9.0d，12月最少为0.4d。

根据1957—1993年共37年资料统计，多年平均气温17.5℃，实测极端最高气温42.0℃（1981年8月8日），实测极端最低气温-5.4℃（1977年1月30日）。历年各月极端最高气温平均为34.8℃，年内分布以7月、8月最高，1月最低；历年各月极端最低气温平均为5.7℃，年内分布以7月、8月最高，1月最低。最热月（7月）多年平均气温为28.0℃，最冷月（1月）多年平均气温为6.4℃。沿河站气温统计表见表1-1。沿河站地温及水温统计表见表1-2。

沙沱坝址以上多年平均降水量为1091mm。降水年内分配很不均匀，5—8月降水量占全年的58.1%，4—10月降水量占全年的85.1%。年内各月降水占全年的百分比以6月的比重最大，为17.4%。全年降水量见表1-3。

据1957—1993年（其中1962—1968年7年缺测）共30年资料统计，并由φ20换算成E601，得多年平均水面蒸发量为753.8mm，最大年蒸发量为912.6mm（1990年），最小年蒸发量为453.7mm（1982年）。年际之间相差不大，年内分配极不均匀，各月蒸发量中最大值为193.4mm（1990年8月），最小值仅13.3mm（1957年1月）。多年月平均值以8月最大，1月最小。沿河站水面蒸发（E601）统计见表1-4。

二、水文条件

沙沱坝址位于沿河县城上游7.0km，距坝址最近的国家基本水文站为思南水文站。该站控制流域面积51270km²，思南站—坝址区间面积3238km²为思南站的6.3%。此外，沿河县城设有沿河专用水文站（控制流域面积55237km²）是长江水利委员会为下游彭水水电站设计而设立的专用入库控制站。

沙沱坝址距乌江出口河道里程为250.5km，坝址以上控制流域面积54508km²，占全流域的62%，坝址河段多年平均流量966m³/s，每年汛期一般是5—10月，枯期为11月至翌年4月。在61个水文年系列中，沙沱坝址、思林—沙沱区间最大年平均流量均出现在1954年5月至1955年4月，其值分别为1620m³/s和192m³/s；最小年平均流量均出现在1966年5月至1967年4月，其值分别为544m³/s和58.4m³/s。沙沱坝址、思林—沙沱区间最大年平均流量与最小年平均流量的比值分别为2.98倍和3.29倍，说明径流的年际变化较小。多年各月平均流量见表1-5，沙沱施工设计洪水成果见表1-6，坝址洪峰流量见表1-7，坝址、厂址（天然）水位流量关系见表1-8，各月平均流量（天然）频率计算成果见表1-9。

三、地形地质条件

（一）地形地貌

沙沱水电站坝址位于沙沱大桥上游约600m处，河道平直，呈较开阔的V形，流向N47°E。枯期河水位高程288.50m，河水面宽135m；坝顶高程371m处河谷宽580m。

河床主流线在右侧且为深槽，槽宽约28m，水深9m，槽底高程为279.50m；左侧河床为基岩礁滩，宽约109m，高程288.4～289.2m，枯期部分礁滩露出水面。河水面至330m高程为陡岸，左岸岸坡35°，右岸稍陡，坡角50°；330～340m高程为宽阔的Ⅰ级基座阶地，左、右岸阶地面宽分别为160m、60m；阶地后缘为斜坡，左岸山坡坡角28°～33°，右岸山坡坡角32°～37°，左缓右陡。

（二）地层岩性

坝址区出露基岩为奥陶系桐梓组（O₁t）至志留系龙马溪群（S₁Ln）地层，岩性包括灰岩、白云质灰岩、泥灰岩、页岩、砂岩等，沉积韵律明显。第四系零星分布，以残坡积、冲积层为主，多见于Ⅰ级阶地和河床中。各地层厚度及岩性见表1-10。

从寒武系至志留系沉积环境由浅海相渐变为陆缘相，除奥陶系与志留系为平行不整合接触外，其余为整合接触。

根据钻探资料和物探成果，河床冲积物厚0.73～4.62m；左岸阶地残积物厚3～16.2m，右岸3.3～12.20m。

湄潭组第一段（O₁m¹）、桐梓组第一段（O₁t¹）泥页岩、泥岩泥质成分较多，Al₂O₃含量为12.2～16.6%，平均14.4%；桐梓组第二段第一层（O₁t^2-1）、第二层（O₁t^2-2）、第三层（O₁t^2-3）、红花园组（O₁h）地层及桐梓组第一段（O₁t¹）灰岩地层主要为化学沉积，CaO+MgO含量为42%～54%，平均50.78%，Fe₂O₃+Al₂O₃平均占0.68%，SiO₂平均为4.88%，烧失量平均为41.84%。泥岩地层中SiO₂以石英砂为主，灰岩则以未结晶的蛋白石为主。

（三）地质构造

地质构造有铅厂背斜、NNE和NW向断层。

铅厂背斜轴部通过左岸Ⅰ级阶地后缘，坝址地层产状N19°E，SE∠20°，倾向下游偏右岸。断层以NNE和NW向占主导地位，NW向断层包括F₅₇、F₂、F₈₈、F₁₆，NNE向断层有F₆₄、F₁₉₈、F₃、F₉、F₈、F₇、f₆、f₁₀、f₁₁、f₂₂等，主要集中在左坝肩及其上游。断层汇总见表1-11。

（四）物理地质现象

主要物理地质现象主要有卸荷、崩塌、岩石（体）风化及夹层夹泥。

由于河谷宽缓，坝址区重力作用所形成的物理地质现象不发育，局部陡坡存在卸荷和危岩体，无影响边坡稳定的大型崩塌体和滑坡体，仅在左岸山坡发育一处小滑坡体。风化深度因地层岩性、地形、溶蚀发育程度而异，Ⅰ级阶地下的风化深度受溶蚀控制。

坝址区河床由红花园组（O₁h）和桐梓组第二段（O₁t²）中厚层、厚层灰岩、白云质灰岩组成，根据钻孔资料，冲积物厚0.73～4.62m，弱风化深3.0～8.0m。

285m高程至Ⅰ级阶地面均由红花园组（O₁h）和桐梓组第二段（O₁t²）地层组成，岩体风化与地形、溶蚀密切相关，主要表现为沿溶缝、溶槽的囊状风化，两岸阶地垂直弱风化深30～40m，300m高程上左岸水平弱风化深71～134m，右岸46～81.5m。由于左岸Ⅰ级阶地较右岸宽，因而其溶蚀影响范围也大于右岸，水平风化深度亦然。

两岸阶地以上的缓坡地带从红花园组（O₁h）地层至湄潭组第三段（O₁m³）地层均有分布，强风化水平深度：湄潭组第一段（O₁m¹）、第三段（O₁m³）地层17～33m，湄潭组第二段（O₁m²）地层7.5～33.2m；弱风化水平深度：红花园组（O₁h）地层10～15m，湄潭组第一段（O₁m¹）、第三段（O₁m³）地层23.3～49m，湄潭组第二段（O₁m²）地层16.3～42.3m。

坝址区分布2号危岩体和1号滑坡体，2号危岩体位于左岸引水明渠进口位置，方量约10500m³；1号滑坡体在左岸沙沱二号冲沟上游侧，高程420～460m，方量约2.6万m³，滑坡体形成于O₁m¹页岩地层。

坝址区主要裂隙有三组，优势面产状为：①N20°～28°E，NW（SE）∠68°～70°；②N70°～74°W，SW（NE）∠74°；③SN，E（W）∠78°～80°。其中，②组裂隙浅表部溶蚀严重，部分呈溶蚀缝（隙），①组、③组为方解石脉胶结，①组在左岸浅层有少量夹泥。

（五）岩溶水文地质情况

坝址区地下水补给河水，属补给型河谷，地下水靠大气降水分散补给或洼地落水洞集中补给。两岸地下水位均高于或接近同期河水位，地下水以溶蚀裂隙水、岩溶泉等形式排向乌江。乌江为坝址区地表、地下水最低排泄基准面。

坝址区岩溶形态主要包括落水洞、水平溶洞和溶缝（隙）三类。落水洞24个，主要分布在Ⅰ级阶地台面，处于充填或半充填状态，消水功能极差。水平溶洞12个，高程300m左右，充填黏土和碎块石，规模大者洞口有石灰华，仅在暴雨时有水涌出，其余时间无水流。坝址区广泛分布的岩溶形态为溶蚀缝（隙），主要发育于Ⅰ级阶地面之下至290m高程（靠河边深至285m高程）之间，大部分沿NW向构造裂隙发育，宽0.5～50cm，最宽者达1.8m，完全充填或半充填黄色黏土，向上延伸至地面。

据钻探资料，坝区发育溶洞的最低高程为257.53m（ZK28号孔内257.53～259.80m高程），而深达211m高程仍可见到充填方解石晶粒的溶蚀裂隙（ZK19孔211.15～213.65m高程）。

坝址两岸Ⅰ级阶地位置地下水位低平，反映其溶蚀发育，地下水排泄畅通。暴雨后两岸边沿溶洞、溶蚀裂隙、平硐有多处出水点，其实测雨后最大流量见表1-12，枯水期干枯。