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      李家梁水庫壩址選擇分析

      2015-02-01 03:55:36
      四川水力發(fā)電 2015年6期
      關(guān)鍵詞:方案比選可行性研究

      劉 媛

      (中國水利水電第七工程局有限公司,四川 成都 610081)

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      李家梁水庫壩址選擇分析

      劉媛

      (中國水利水電第七工程局有限公司,四川 成都610081)

      摘要:李家梁水庫工程是一座具有農(nóng)業(yè)灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村供水等綜合利用功能的中型水利工程。針對李家梁水庫壩址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜情況,綜合考慮了地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及庫區(qū)水文條件、水庫功能、規(guī)模、施工條件與筑壩工程量、移民搬遷、投資等因素后優(yōu)選了擬建壩址,經(jīng)比較分析后選擇了中壩址方案。李家梁水庫壩址的比較選擇方法可供同類工程參考。

      關(guān)鍵詞:李家梁水庫;可行性研究;壩址選擇;方案比選

      1工程概述

      李家梁水庫位于四川省萬源市澌灘河右岸一級支流喜神河上游,是一座具有灌溉、供水等綜合利用功能的中型水利工程。樞紐工程等級為3級。由于其最大壩高超過70m,故將主要建筑物級別提高一級,為2級,次要建筑物等級為4級,臨時建筑物等級為5級。擋水、泄水及取水建筑物設(shè)計(jì)洪水P=2%(50a一遇),校 核 洪 水P=0.2%(重力壩500a一遇,土石壩1 000a一遇);下游消能防沖建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30a一遇洪水設(shè)計(jì);干渠設(shè)計(jì)洪水P=10%(10a一遇),支渠設(shè)計(jì)洪水P=10%(10a一遇)。李家梁水庫灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積6.85萬畝(1hm2=15畝),水庫供水范圍內(nèi)年需水總量為900萬m3,其中灌溉需水815萬m3,灌區(qū)場鎮(zhèn)及農(nóng)村需水85萬m3。水庫校核洪水位高程1 055.5m,設(shè) 計(jì) 洪 水 位 高 程1 054.78m,正常蓄水位高程1 053m,死水位高程1 014m,總庫容1 179萬m3,正常蓄水位對應(yīng)庫容1 064萬m3,死庫容72萬m3。

      2水文地質(zhì)條件

      2.1水文條件

      李家梁水庫位于澌灘河右岸一級支流喜神河,在對神口河水文站1959~2012年54a日徑流過程進(jìn)行分析后得知,由于流域來水主要靠降水,流域汛期徑流量變幅極大:主汛期發(fā)生在8月,最大日平均徑流量為128m3/s,最小日平均徑流量僅為0.899m3/s。流域多年平均徑流深為678mm,實(shí)測最大年 徑 流 深 為1 507mm(2011年),最小徑流深為162mm(1999年)。徑流不均勻系數(shù)達(dá)0.45,年際變化絕對比例達(dá)9.3。李家梁庫區(qū)面雨量為1 309mm,上、中、下三個規(guī)劃壩址的流域面積分別為12.52km2、15.88km2和17.84km2。多年平均年徑流總量分別為:上壩址872萬m3,中壩址1 106萬m3,下壩址1 242萬m3。

      澌灘河流域的洪水由暴雨形成,暴雨發(fā)生的時間多在5~9月,大暴雨一般在7月和9月出現(xiàn)。喜神河洪枯變化大,汛期進(jìn)入較早(4月份),退出較遲(10月份)。從神口河水文站的實(shí)測資料分析得知:該站最大實(shí)測洪峰流量為4 760m3/s(2010年7月17日),最小流量為0.08m3/s(1999年2月下旬),水位變幅達(dá)10m。洪水過程具有山區(qū)小流域陡漲陡落、洪峰尖瘦的特點(diǎn),一般洪水起漲時間約為2h,洪水持續(xù)時間為1~2d。多年平均懸移質(zhì)輸沙量為1.366萬t,年輸沙模數(shù)為860t/km2,含沙量為1.146kg/m2。

      2.2地質(zhì)條件

      庫區(qū)位于侵蝕、剝蝕階梯狀臺地峽谷中低山地貌單元內(nèi),水庫區(qū)基巖為侏羅系中統(tǒng)(J2s)上沙溪廟組、上統(tǒng)遂寧組(J3s)、蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)的砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等。地質(zhì)構(gòu)造上位于大巴山弧形構(gòu)造泥溪復(fù)向斜與水洋坪復(fù)式背斜間,兩復(fù)背、向斜間次級褶皺發(fā)育,斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

      庫區(qū)內(nèi)的地下水可以分為基巖裂隙水、孔隙潛水兩大類??紫稘撍淮嬗诘谒南邓缮⒍逊e物中,富水性差異明顯,河床及階地含漂塊碎礫層中富水性為中等~強(qiáng),其余各堆積物富水性為弱~微弱。

      水庫正常蓄水后不存在向鄰谷及下游的集中滲漏通道,庫盆山體均存在新鮮巖體阻隔,其透水性微弱,可視為相對隔水層;富存于風(fēng)化、卸荷巖體的地下水最終向水庫區(qū)排泄,不存在水庫永久性滲漏問題。

      3擬選壩址的基本情況

      根據(jù)規(guī)劃供水及灌區(qū)分布要求、水文、地形地質(zhì)、建設(shè)征地移民安置、交通等條件,選擇喜神河上游新店鄉(xiāng)涌泉村肖家溝至大河溝間約2km河段作為李家梁水庫壩址規(guī)劃河段,并在該河段初步擬定了五個壩址進(jìn)行比較。

      壩一位于肖家溝與喜神河交匯處,為原20世紀(jì)70年代小一型水庫規(guī)劃壩址;壩二位于李家梁和大地壩之間;壩三位于大地壩下游;壩四位于大河溝上游;壩五位于大河溝下游頭道河狹谷處。由于壩三和壩五壩址經(jīng)地質(zhì)測繪及勘探后發(fā)現(xiàn)其地質(zhì)條件差,尤其是壩五左壩肩堆積體方量大,且于上世紀(jì)60年代中期發(fā)生過滑坡,其滑坡方量初估大于100萬m3,因此而放棄兩壩址。只針對壩一、壩二和壩四(分別命名為上、中、下)三個壩址進(jìn)行比選。上、中壩址相距約0.96km,中、下壩址相距約0.9km。三個壩址按相同工程建設(shè)任務(wù)、相同的灌溉保證率進(jìn)行水力計(jì)算后初定工程規(guī)模,進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后初選工程壩址。

      4擬選壩址之綜合比較

      在壩址選擇時,影響壩址選擇的因素很多,應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、工程規(guī)模及施工條件,經(jīng)過政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)綜合分析比較選定。但在具體工程中各個條件很難同時滿足,此時,應(yīng)抓住主要矛盾,進(jìn)行細(xì)致的方案比較,選出比較合適的壩址。

      在李家梁水庫壩址選擇上,我們主要依據(jù):(1)工程任務(wù)及規(guī)模;(2)建壩條件;(3)樞紐布置條件;(4)施工條件;(5)水庫樞紐占地及淹沒補(bǔ)償;(6)水庫樞紐投資等六個方面進(jìn)行比較選擇。

      4.1工程任務(wù)及規(guī)模

      在滿足相同灌溉保證率的前提條件下,中、下兩個壩址建壩成庫后均能滿足供水區(qū)的用水量要求。上壩址灌溉面積4.8萬畝,中、下壩址灌溉面積6.85萬畝。由于上壩址集雨面積小,水庫來水量也相對較小,在獲得相同灌溉保證率的情況下灌溉面積將減少2萬畝,不能滿足供水區(qū)的用水量要求,即在水量利用方面,上壩址差,中、下壩址基本一致。就本工程灌溉及鄉(xiāng)村用水的任務(wù)而言,上、中、下壩址正常蓄水位均差20m左右,上、中、下三個壩址基本能通過自流方式滿足灌溉、飲水等供水要求,但下壩址需建少量、小規(guī)模提灌站,運(yùn)行成本相對較高;上壩址供區(qū)灌溉面積較少。

      因此,就工程任務(wù)及規(guī)模而言,上壩址較差,下壩址次之,中壩址較優(yōu)。

      4.2建壩條件

      三個壩址分布于喜神河上游李家梁河段新店鄉(xiāng)涌泉村肖家溝至下游大河溝間。上、下相距不超過2km,因此地質(zhì)條件相差不大,主要考慮的問題應(yīng)為地形對壩軸線長度的影響、覆蓋層厚度以及壩肩滲漏等。

      (1)根據(jù)地形可以判斷,中壩址的壩頂長度明顯較上、下壩址短;

      (2)上壩址河床內(nèi)堆積厚度約為3.1~5.8m,中壩址河床內(nèi)堆積厚度約為3.5~5.3m,下壩址庫盆地形開闊,河床及一級階地堆積厚度約為10.3~22.5m,三處壩址河床段基巖均為泥質(zhì)粉砂巖,兩岸坡基巖為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,兩岸邊坡整體穩(wěn)定性較好,具備興建重力壩和當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚臈l件。

      因此,從建壩條件講,雖然上、中、下壩址均符合建壩條件,但中壩址的建壩條件要優(yōu)于上壩址和下壩址。

      4.3樞紐布置條件

      從樞紐布置格局、壩體布置及結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)處理、邊坡工程、防滲條件、泄水消能條件、取水建筑布置條件、工程量等方面進(jìn)行比較。

      (1)擋水建筑物工程布置比較:上壩址建壩的高度最低,但壩軸線最長;中壩址壩體軸線最短;下壩址的壩高最高,壩軸線比上壩址略短,比中壩址的壩軸線長。從填筑量來說,上壩址較差、下壩址次之、上壩址較優(yōu)。因此,從擋水建筑物工程布置來說,上壩址較差、下壩址次之、中壩址較優(yōu)。

      (2)防滲處理:上、中、下三個壩址方案的防滲標(biāo)準(zhǔn)均按進(jìn)入透水率5Lu以下5m考慮,均采取帷幕灌漿進(jìn)行防滲。從防滲處理情況看,下壩址較差,上壩址次之,中壩址較優(yōu)。

      (3)泄洪建筑物條件比較:上、中、下壩址的泄洪標(biāo)準(zhǔn)一致。但由于下壩址洪峰流量略大及部分溢洪道段置于較深厚覆蓋層上,需要將覆蓋層清除并進(jìn)行混凝土回填處理。因此,從泄洪建筑物條件看,下壩址略差,中壩址次之,上壩址較優(yōu)。

      (4)放空建筑物條件比較:上、中、下壩址均為三洞合一方案,放空設(shè)施與導(dǎo)流洞部分結(jié)合,上、中、下壩址基本相當(dāng)。

      (5)取水建筑物條件比較:上、中、下壩址均為三洞合一方案,取水設(shè)施與導(dǎo)流洞部分結(jié)合。上、中、下壩址取水建筑物采用分層取表層水,均分為8層,采用取水口自流取水。因此,經(jīng)對取水建筑物進(jìn)行綜合對比得知:上、中、下壩址相當(dāng)。

      4.4施工條件

      主要從施工條件、施工導(dǎo)流圍堰和導(dǎo)流隧洞工程量、施工工期等方面進(jìn)行比較。

      (1) 上、中、下三個壩址施工布置:中、下壩址基本相當(dāng),上壩址稍差;

      (2) 施工導(dǎo)流圍堰和導(dǎo)流隧洞等工程量比較:中壩址較優(yōu),上、下壩址稍差;

      (3) 施工工期三個壩址基本相當(dāng)。

      因此,從施工條件比較看,中壩址略優(yōu)。

      4.5水庫樞紐占地及淹沒補(bǔ)償

      根據(jù)上述水庫淹沒實(shí)物和投資進(jìn)行比較得知:李家梁水庫中壩址比上壩址建設(shè)征地總面積少16.03畝,搬遷人口少41人,下壩址比中壩址建設(shè)征地總面積多1.32畝,搬遷人口多27人,三個壩址方案影響的專業(yè)項(xiàng)目基本相同,建設(shè)征地農(nóng)村移民安置難度基本相當(dāng),征地范圍內(nèi)均無重大敏感因素。三個壩址水庫淹沒補(bǔ)償費(fèi)用分別為5 528.79萬元、4 603.76萬元和4 526.38萬元,下壩址補(bǔ)償費(fèi)用最低。

      因此,從水庫樞紐占地及淹沒補(bǔ)償費(fèi)用看,下壩址較優(yōu),中壩址次之,上壩址稍差。

      4.6水庫樞紐投資

      李家梁水庫上、中、下三個壩址水庫樞紐投資分別為37 392.53萬 元、35 200.22 萬 元 和36 413.89萬元,中壩址比下壩址少1 213.67萬元,比上壩址少2 192.31萬元,因此,從投資經(jīng)濟(jì)性分析看:中壩址優(yōu)。

      上、中、下三個壩址樞紐方案具體綜合對比情況見表1。

      表1 上、中、下壩址綜合比較表

      經(jīng)綜合分析比較后最終選定中壩址為李家梁水庫推薦壩址。推薦方案壩高73m,壩軸線長273m,壩頂高程1 057m,調(diào)節(jié)庫容992萬m3,靜態(tài)總投資71 628.76萬元,其中工程部分靜態(tài)總投資58 546.91萬元(樞紐工程27 253.18萬元,灌區(qū)工程31 293.73萬元),建設(shè)征地補(bǔ)償及移民安置工程總投資10 213.95萬元,環(huán)境保護(hù)工程總投資488.05萬元,水土保持工程總投資2 379.86萬元。工程建成后,改善灌面2.17萬畝,新增及恢復(fù)灌面4.68萬畝,工程畝均投資10 456.75元,單位供水投資94.5元/m3。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為2 068萬元,經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.21,經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為10.13%。

      5結(jié)語

      通過對李家梁水庫的工程任務(wù)及規(guī)模、建壩條件、樞紐布置條件、施工條件、水庫占地移民安置、投資等方面對上、中、下壩址進(jìn)行綜合比較論證,最后推薦最優(yōu)壩址方案為中壩址。

      綜上所述,選擇李家梁水庫中壩址方案在技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理,社會效益好,綜合比較結(jié)果最優(yōu)。

      劉媛(1982-),女,四川遂寧人,室副主任,工程師,碩士,從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作.

      (責(zé)任編輯:李燕輝)

      收稿日期:2015-10-20

      文章編號:1001-2184(2015)06-0027-03

      文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

      中圖分類號:TV7;TV221;TV222

      作者簡介:

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