水庫樞紐建筑物方案優(yōu)化比選研究

摘 要：由于所選壩址集水面積較小，而供水區(qū)需水量較大，故工程采用“以供定需” 的原則，在工程布置合理、經(jīng)濟(jì)的情況下，盡可能獲得較大的供水量，以增加供水區(qū)范圍及用水需求。根據(jù)選定的壩址，對工程擬定上壩線建壩成庫和下壩線堵洞成庫兩個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)化比選后設(shè)計(jì)推薦采用下壩線堵洞成庫方案，以盡可能增大庫容量，提高工程投資建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：水庫；除險(xiǎn)加固；帷幕灌漿；施工組織

1 工程概況

某水庫利用天然洼地通過堵漏防滲措施形成蓄水水庫，屬天然洼地型水庫。水庫工程建設(shè)主要任務(wù)為：城市供水（為項(xiàng)目區(qū)周邊8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的人畜飲水提供水源），即供2.53萬人和0.86萬頭大小牲畜用水，同時(shí)兼顧項(xiàng)目區(qū)約3170畝良田的農(nóng)業(yè)灌溉供水。水庫正常蓄水位922.25m，相應(yīng)庫容為138萬m3，校核洪水位926.15m，相應(yīng)水庫總庫容為147m3，年供水量152萬m3。工程屬于小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等，工程建設(shè)工期為24個(gè)月。

2 水庫成庫方案

2.1 上壩線建壩成庫方案

上壩線建壩方案，即大壩（主、副壩）+庫岸灌漿防滲+溢洪道+引洪渠+輸水隧洞方案。本方案采用在洼地束窄處建一主壩，在左岸建兩個(gè)副壩。

主、副壩均采用C15砼砌毛石重力壩，為非溢流壩段。主壩頂高程為933.25m，壩底高程為910.00m，壩頂寬度為3.0m，大壩軸線長180m，大壩基礎(chǔ)采用帷幕灌漿及固結(jié)灌漿。

一號副壩壩頂高程為1163.15m，壩底高程為1158.00m，壩頂寬度為3.0m，壩軸線長95m，大壩基礎(chǔ)采用帷幕灌漿。二號副壩壩頂高程為933.00m，壩底高程為920.50m，壩頂寬度為3.0m，大壩軸線長180m，大壩基礎(chǔ)采用帷幕灌漿及固結(jié)灌漿。

溢洪道建在左岸，為岸坡式無閘溢洪道，比降為1/500，溢洪道全長521m。泄洪隧洞長295m，斷面尺寸為3.8×3.8m。尾部采用挑流消能，鼻坎反弧半徑3m，挑射角20°。

引洪渠共三條，分別為1號引洪渠、2號引洪渠和3號引洪渠，三條引洪渠總長6614m，設(shè)計(jì)引用流量均為2m3/s。1號引洪渠總長4349km，其中引洪隧洞長426m，引洪渠平均比降為i=1/1000，斷面為矩形；2號引洪渠長790m，比降為i=1/1000，斷面為矩形；3號引洪渠長1295m，其中明渠段長545m，埋管段長750m，明渠斷面為梯形，底寬1.5m，邊坡為1∶1.25，埋管為C20鋼筋砼預(yù)制管，直徑（內(nèi)徑）2.0m。

輸水隧洞位于庫區(qū)右岸，為已建隧洞，一般高為1.5～2m，寬1.5～

1.8m，洞身長687m，最大埋深68m，最薄處約5.0m。設(shè)計(jì)對原隧洞進(jìn)行清淤擴(kuò)寬，隧洞設(shè)計(jì)斷面尺寸為2.0×2.58m（寬×高）。

2.2 下壩線堵洞成庫方案

下壩線堵洞成庫方案，即封堵地下溶洞K1+對洼地左岸進(jìn)行帷幕灌漿防滲+溢洪道+引洪渠+輸水隧洞方案。堵洞體位于溶洞K1進(jìn)口160m處，堵洞體長20m，寬6m至8m，高19m至21m，堵洞體采用C20砼封堵，其抗?jié)B標(biāo)號為W6。

溢洪道建在左岸，為岸坡式無閘溢洪道，比降為1/500，溢流堰頂高程為1157.00m，溢洪道全長500.9m，其中引渠段長15m，寬11.5m，明槽段長181.37m。泄洪隧洞長295m，斷面尺寸為3.8×3.8m，。溢洪道尾部采用挑流消能，鼻坎反弧半徑為3m，挑射角為20°。

引洪渠布置除總長外，其余布置同方案一。三條引洪渠總長6411m，設(shè)計(jì)引用流量均為2m3/s。輸水隧洞布置同方案一。

3 水庫樞紐布置優(yōu)化比選

引洪渠方案一比方案二明渠多203m，兩方案引洪渠投資相差不大，故選擇兩方案擋水建筑物、灌漿、工程占地、工程總投資等方面進(jìn)行綜合比較[ 1 ]。

1）地質(zhì)條件方面，由壩址（壩線）比選可知，方案一建壩成庫方案比方案二堵洞成庫方案地質(zhì)條件好。

2）淹沒占地及移民搬遷方面，方案一占地258畝，其中耕地151畝，林地107畝，搬遷10戶48人房屋960m2，工程占地及移民安置投資1289萬元；方案二占地223.04畝，其中耕地95.03畝，林地93.26畝，未利用地34.75畝，工程占地及移民安置投資918萬元。方案一比方案二淹沒大，影響當(dāng)?shù)厣鐣栴}，不利于工程建設(shè)。

3）施工方面，方案一主要為大壩施工，施工難度相對較大。方案二主要為庫岸帷幕灌漿，為地面施工，施工進(jìn)度相對較快，工期較短，施工成本相對較低[ 2 ]。施工方面方案二優(yōu)于方案一。

4）供水能力方面，上壩線建壩成庫方案，集水面積3.72km2，年供水量109.7萬m3。下壩線堵洞成庫方案，集水面積4.04km2，年供水量134萬m3。方案二比方案一年供水量多24.3萬m3，比方案一多解決1431畝耕地灌溉或4786人的飲水問題。由于工程區(qū)所處的地理位置較高，平均海拔1000米左右，是缺水最嚴(yán)重的地區(qū)。缺水嚴(yán)重制約了工程區(qū)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)?shù)卣腿罕娖惹邢Ｍ锌煽康乃?。從供水方面來說，方案二比方案一更能符合當(dāng)?shù)卣叭罕姷囊蟆?/p>

5）投資及效益方面，方案一工程總投資8130.23萬元，單方水投資71.32元，單方供水投資74.11元；方案二工程總投資7947.73萬元，單方水投資66.79元，單方供水投資59.31元。顯然，投資效益方面方案二優(yōu)于方案一。

4 結(jié)語

工程地質(zhì)水文分析表明：上、下壩線均有成庫條件。從工程地質(zhì)角度，上壩線較下壩線條件稍好，但該地區(qū)屬于嚴(yán)重缺水地區(qū)，綜合考慮地形地質(zhì)條件、施工條件、淹沒移民投資、供水量、工程總投資及效益等方面，為盡可能增大庫容量，綜合考慮推薦下壩線方案，即堵洞成庫。

參考文獻(xiàn)：

[1] 立昱.大孤山水電站樞紐建筑物布置及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2011（04）：49-51.

[2] 孫云峰，孟濤，賀蘇華.戈枕水利樞紐渠首建筑物優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].水電與新能源，2014（02）：25-28.

作者簡介：鮑海霞（1977-），女，蒙古族，本科，高級工程師，現(xiàn)從事水利勘測設(shè)計(jì)工作。