檀山溝水庫工程壩址比選與壩型確定

耿愛萍

（陽泉市水文水資源勘測(cè)分局，山西 陽泉 045000）

1 工程概況

盂縣位于山西省中部東側(cè)，境內(nèi)群山環(huán)繞，溝壑縱橫。東臨太行山與河北省平山縣、井陘縣毗鄰，西靠?jī)蓭X山與陽曲縣形成天然界線，南與陽泉市郊區(qū)、壽陽縣為鄰，北倚牛道嶺與五臺(tái)縣、定襄縣交界。屬典型的暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，流域面積較大的河流有滹沱河及其支流烏河、龍華河、石塘河，溫河及其支流秀水河、陰山河等。

擬建的檀山溝水庫位于盂縣北部梁家寨鄉(xiāng)檀山溝村附近，滹沱河一級(jí)支流檀山溝河下游，水庫控制流域面積56.1 km2，由大壩、岸邊溢洪道和導(dǎo)流泄洪洞3部分組成。大壩壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高42.05m，壩頂高程475.3m，總庫容186.5萬m3，年供水量55萬m3，工程等別Ⅳ等，規(guī)模為?。ㄒ唬┬?。工程建設(shè)任務(wù)是滿足流域內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉用水、人畜飲水和下游旅游服務(wù)業(yè)用水，在提高用水保證率的同時(shí)，改善流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)水生態(tài)的良性循環(huán)。

2 工程選址

根據(jù)工程建設(shè)任務(wù)確定水庫所處地理位置，針對(duì)項(xiàng)目區(qū)供需水狀況，結(jié)合工程區(qū)水文特性，通過工程措施進(jìn)行水資源的優(yōu)化配置，最大限度地發(fā)揮工程效益。根據(jù)盂縣氣象站統(tǒng)計(jì)資料顯示，檀山溝流域多年平均降雨量為530 mm，年際及年內(nèi)變化較大，降雨主要集中在6—9月，尤以七八月為甚，汛期降雨量約占年降雨量的75%左右，降雨總量小、強(qiáng)度大、歷時(shí)短、局地暴雨多見，年平均徑流量386.24萬m3，徑流補(bǔ)給為降雨補(bǔ)給和地下水補(bǔ)給，徑流補(bǔ)給年內(nèi)變化大，冬季不斷流，且水質(zhì)較好。在檀山溝村上游約1400～2600m河段范圍內(nèi)，河床及兩岸巖石大多為變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖、黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，相對(duì)于其他河段，該河段建庫的地形地質(zhì)條件較好，而且向下游供水區(qū)域的距離短，水量損失小，可滿足興利調(diào)節(jié)作用，符合建庫要求。

為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，選擇上下兩壩址進(jìn)行比選，兩壩址相距1000m，雖地形地貌、地層巖性及水文地質(zhì)條件基本相同，興利庫容皆為48萬m3，但兩方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 地形地質(zhì)條件

檀山溝河發(fā)源于盂縣境內(nèi)的紅沙崖山，流域上游有石塘溝、活川溝、鐵皂河三條較大支流，自南向北流經(jīng)蘆芽溝、上石塘、下石塘、新慶、寨溝、檀山溝等村，于活川口村東注入滹沱河，全長(zhǎng)20.88 km，流域內(nèi)高程405～1507.9m，總落差1102.9m，平均縱坡30.2‰。上壩址于寨溝村下游約500m處，壩址高程505.6m，河床表層覆蓋有卵石混合層，厚0～6.5m，下伏變質(zhì)巖，巖體較破碎，壩基基巖 q＜10 Lu（q＜5 Lu）透水率界限基巖面以下深度為33~42（37.2~47）m。工程性質(zhì)較差。左岸坡基巖裸露，右岸坡多被松散層覆蓋，且山體較單薄，巖體較破碎，壩肩穩(wěn)定性差；下壩址位于檀山溝上游約1.4 km處，壩址高程475.3m，壩基變質(zhì)巖裸露，河床覆蓋層0～2m，巖體較完整，壩基基巖q＜10 Lu（q＜5 Lu）透水率界限基巖面以下深度為10~18.7（15~25.7）m，工程性質(zhì)較好，且兩岸山體宏厚，巖石堅(jiān)硬較完整，壩肩穩(wěn)定性好。上下兩壩址河谷寬33～32m，形態(tài)皆呈“V”型。

從工程地質(zhì)角度來看，下壩址優(yōu)于上壩址。

2.2 施工方案

兩個(gè)壩址導(dǎo)流方式均采用一次攔斷河流，隧洞導(dǎo)流方式。下壩址兩岸河床較窄，圍堰軸線相對(duì)較短，導(dǎo)流洞長(zhǎng)度相對(duì)較短，工程量較?。簧蠅沃肪嚯x山口較遠(yuǎn)，從材料運(yùn)送距離到修建上壩公路均比下壩址的距離長(zhǎng)，工程量和投資相應(yīng)加大，從施工布置及臨時(shí)工程投資方面比較，下壩址較優(yōu)。

2.3 水庫移民淹沒指標(biāo)

上下壩址庫區(qū)淹沒耕地分別為 17.04 hm2，15.94 hm2；淹沒林地分別為 5.87 hm2，7.39 hm2；淹沒公路分別為1200m，1100m，因上壩址區(qū)占地面積較大，經(jīng)測(cè)算，淹沒補(bǔ)償資金相對(duì)增加100多萬元。從淹沒范圍和補(bǔ)償費(fèi)用比較，下壩址優(yōu)于上壩址。

2.4 樞紐布置及工程投資

上壩址河谷相對(duì)較寬，壩頂長(zhǎng)162m，最大壩高42.3m，泄洪洞布置在左岸，長(zhǎng)379.16m，溢洪道布置在右岸，長(zhǎng)258.0m；下壩址河谷狹窄，壩頂長(zhǎng)115.7m，最大壩高42.05m，泄洪洞布置在右岸，長(zhǎng)283.5m，溢洪道布置在左岸，長(zhǎng)204.77m。加之，農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)引水區(qū)域位于壩址下游的灌區(qū)和工業(yè)園區(qū)，故上壩址的引水渠（管）線較下壩址多1000m，從樞紐布置及建筑物的各種參數(shù)方面綜合比較，下壩址樞紐布置合理，工程量較小，相應(yīng)投資可減少幾百萬元，故下壩址優(yōu)于上壩址。

綜上所述，從地質(zhì)特性、庫區(qū)淹沒、樞紐布置、工程投資等方面分析比較，下壩址皆優(yōu)于上壩址。因此，推薦采用下壩址。

3 壩型選擇

根據(jù)工程地質(zhì)勘察可知，壩址區(qū)附近無石料和天然混凝土骨料場(chǎng)。壩址處覆蓋層有第四系上更新統(tǒng)坡洪層，巖性為含碎、塊石淺黃色低液限粉土，厚0~5m，全新統(tǒng)洪沖積，巖性為卵石混合土，級(jí)配不良礫，厚0~2m；壩址區(qū)基巖以變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖為主，夾有少量黑云角閃料長(zhǎng)片麻巖。按照工程區(qū)地形地貌及天然建筑材料分布情況，選擇瀝青混凝土心墻堆石壩、混凝土面板堆石壩、混凝土重力壩三種壩型進(jìn)行比選。

3.1 地形地質(zhì)條件

混凝土面板堆石壩和瀝青混凝土心墻堆石壩壩殼坐落在河床弱風(fēng)化上限，無施工期基坑排水問題，施工導(dǎo)流措施簡(jiǎn)單，工期受干擾少；混凝土重力壩壩基坐落在河床上，須清除壩基0~7m深的河床覆蓋層，需考慮基坑排水，導(dǎo)流圍堰工程量較大，工期受干擾因素多，且當(dāng)?shù)夭牧喜贿m宜作混凝土骨料。

3.2 抗震性

混凝土面板堆石壩適應(yīng)變形能力強(qiáng)，防滲體在外部表層，利于運(yùn)行期特殊性情況的檢查和維修；瀝青混凝土心墻堆石壩適應(yīng)變形能力強(qiáng)，但防滲體在壩體中間，運(yùn)行期不利于檢查和維修；混凝土重力壩的壩線與巖層的軸線交角較小，不利于壩基穩(wěn)定，抗震性能差。

3.3 建筑材料

壩址區(qū)的塊石料場(chǎng)均能滿足混凝土面板堆石壩和瀝青混凝土心墻堆石壩的用料需求，但瀝青混凝土心墻材料中的瀝青須在距壩址區(qū)約60 km處購(gòu)買，由于混凝土骨料均需制備，故不利于重力壩。

3.4 施工條件

混凝土面板堆石壩施工導(dǎo)流期圍堰規(guī)模較小，不影響樞紐布置，壩體堆石料的填筑不受氣溫及天氣影響，施工機(jī)械化程度高，質(zhì)量相對(duì)有保障；瀝青混凝土心墻堆石壩和混凝土重力壩受氣溫和天氣影響較大，雨天和低溫時(shí)節(jié)質(zhì)量難以保證，其中瀝青混凝土心墻堆石壩大壩施工受瀝青混凝土心墻的影響，速度較慢，工期長(zhǎng)，而重力壩在施工過程中人工作業(yè)量（人工撿石、鋪面、振搗、收面、養(yǎng)護(hù)等）較大，施工質(zhì)量相對(duì)難以保證。

4 結(jié)論

綜合考慮項(xiàng)目區(qū)地形地質(zhì)、建筑材料和工程總布置、壩體設(shè)計(jì)、壩基防滲、施工條件、工程量及投資等因素，從工程安全和建設(shè)經(jīng)濟(jì)角度分析，選用下壩址作為首選壩址，壩型選用混凝土面板堆石壩。