后師峪水庫(kù)壩址及壩型比選

李 澍

（呂梁市水利局，山西 呂梁 033000）

后師峪水庫(kù)壩址及壩型比選

李 澍

（呂梁市水利局，山西 呂梁 033000）

根據(jù)對(duì)中陽(yáng)縣后師峪水庫(kù)基礎(chǔ)資料及設(shè)計(jì)參數(shù)的解析，對(duì)水庫(kù)上下壩址位置進(jìn)行了比選，推薦選用下壩址作為水庫(kù)選址；對(duì)拱壩、重力壩、面板堆石壩以及均質(zhì)土壩進(jìn)行比選，根據(jù)當(dāng)?shù)厥┕l件后師峪水庫(kù)壩型選擇均質(zhì)土壩。

壩址；壩型；當(dāng)?shù)夭牧蠅?；后師峪水?kù)；中陽(yáng)縣

1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料及參數(shù)

1.1 工程選址

擬建的后師峪水庫(kù)位于南川河上游枝柯河流域的中陽(yáng)縣城東20 km處枝柯鎮(zhèn)上橋村委后師峪自然村。工程區(qū)有省道S340從水庫(kù)南部4 km處經(jīng)過，有縣道與庫(kù)區(qū)相連，交通便利。

1.2 工程等別及建筑物級(jí)別

后師峪水庫(kù)設(shè)計(jì)總庫(kù)容579.66萬(wàn)m3，年總供水量2 390萬(wàn)m3，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），屬?。ㄒ唬┬退畮?kù)，工程等別為Ⅳ等，其主要建筑物攔河壩和溢洪道級(jí)別為4級(jí)。

1.3 洪水標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)?shù)刂尾牧陷^豐富，壩基覆蓋層厚度較大，攔河壩壩型采用當(dāng)?shù)夭牧蠅?，根?jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），其主要建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30～50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300～1 000年一遇。

后師峪水庫(kù)距離下游中陽(yáng)縣縣城約35 km，主要任務(wù)是保障群眾生活和工業(yè)生產(chǎn)用水，同時(shí)保護(hù)下游農(nóng)田，減輕下游城區(qū)防洪壓力?？紤]到攔河壩壩高30 m左右，水庫(kù)總庫(kù)容大于500萬(wàn)m3，因此主要建筑物攔河壩、溢洪道設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇。

1.4 地震設(shè)計(jì)烈度

工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅵ度，根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL203-97），主要建筑物地震設(shè)計(jì)烈度確定為6度。

1.5 水庫(kù)特性指標(biāo)（下壩址水庫(kù)特征水位）

水庫(kù)校核洪水位（500年一遇）為1 538.96 m，設(shè)計(jì)洪水位（50年一遇）為1 538.71 m，正常蓄水位為1 538.5 m，汛限水位1 538.5 m，死水位1 528.0 m。

2 壩址位置選擇

根據(jù)天然地形和現(xiàn)場(chǎng)查勘情況，結(jié)合水庫(kù)開發(fā)利用，后師峪水庫(kù)位于枝柯河上游，初步選定上、下兩個(gè)壩址進(jìn)行比選，兩壩址相距約367 m。

2.1 地形、地質(zhì)條件

上壩址河谷地面高程1 515～1 517 m，谷底寬約10～30 m，兩岸山頂高程1 622～1 634 m，相對(duì)高差約120 m。河谷斷面呈“U”型谷，兩岸主要為黃土岸坡，岸坡坡度為15°～20°。設(shè)計(jì)正常蓄水位高程1 541.0 m處河谷寬約344.0 m。上壩址覆蓋層厚度,在主河床及兩岸100 m范圍內(nèi)覆蓋層較厚，上部黃土一般3.0～5.0 m，最厚10 m，下部壤土一般6.0～12.0 m，最厚處可達(dá)24m，底部粘土厚0～8.0 m；右岸1 532 m及左岸1 530 m以上，覆蓋層較薄，上部黃土3.0～6.0 m，下部壤土0～6.7 m。下部壤土、粘土層弱透水，可作為良好的隔水底板。

下壩址河谷地面高程1 510～1 513 m，谷底寬約30～40 m，兩岸山頂高程1 620.00～1 675.00 m，相對(duì)高差約150 m。河谷斷面呈“U”型谷，兩岸主要為黃土岸坡，岸坡坡度為10°～30°。設(shè)計(jì)正常蓄水位高程1 538.5 m處河谷寬約254 m。下壩線覆蓋層厚度，在主河床及左岸150 m范圍內(nèi)較厚，上部黃土1.4～9.0 m，下部壤土一般10～20 m，最厚處可達(dá)40 m；右岸及左岸1 538 m以上，覆蓋層較薄，上部黃土3.0～9.0 m，下部壤土一般1.0～3.0 m，最厚6.4 m，粘土最厚25.4 m。下部壤土、粘土層弱透水，可作為良好的隔水底板。

上壩址與下壩址在地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象等方面基本相同，均具備修建當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚臈l件，相比之下，上壩址右岸邊坡較緩，故上壩址壩長(zhǎng)比下壩址多90 m左右，下壩址優(yōu)于上壩址。

2.2 庫(kù)區(qū)淹沒

枝柯河河谷為山區(qū)沖溝型河流，兩岸岸坡大多較陡，村莊居民點(diǎn)的地勢(shì)位置較高，庫(kù)區(qū)內(nèi)多荊棘和低矮灌木。庫(kù)區(qū)目前未發(fā)現(xiàn)有重要礦產(chǎn)，也沒有被列為省礦產(chǎn)重點(diǎn)勘探區(qū)。庫(kù)區(qū)設(shè)計(jì)正常蓄水位以下沒有耕地，水庫(kù)建成以后基本不存在庫(kù)區(qū)淹沒和浸沒問題。從庫(kù)區(qū)淹沒方面看，兩壩址條件基本相當(dāng)。

2.3 庫(kù)容、占地

上、下壩線均位于枝柯河上游，相距約367 m。上壩線正常蓄水位1 541.0 m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容547.68萬(wàn)m3，正常蓄水位高程水面面積0.68 km2；下壩線正常蓄水位1 538.5 m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容551.76萬(wàn)m3，正常蓄水位高程水面面積0.67 km2。兩壩線庫(kù)容和占地相差不大。

2.4 施工交通

工程區(qū)有省道S340從水庫(kù)南4 km處經(jīng)過，有縣道與庫(kù)區(qū)相連，枝柯河溝谷內(nèi)有村村通公路通過，兩岸無(wú)公路，兩壩址施工交通條件相當(dāng)。

2.5 工程布置

兩壩址均為500年一遇洪水不泄洪，溢洪道設(shè)置僅為安全考慮。下壩址由攔河壩和溢洪道組成，溢洪道位于右壩頭，坐落在風(fēng)化灰?guī)r上，溢洪道凈寬6 m，堰底高程1 539.0 m，長(zhǎng)約270 m，洪水下泄及水流由下游溝谷歸入河道。上壩址和下壩址相似，溢洪道位于攔河壩左壩頭，堰頂高程1 541.5 m。兩壩址布置沒有優(yōu)劣之分，僅是位置的區(qū)別。

3 壩型與工程布置

3.1 壩型選擇

根據(jù)壩址區(qū)地形地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)中對(duì)當(dāng)?shù)夭牧蠅?，混凝土重力壩和拱壩進(jìn)行了比選。

水庫(kù)位于枝柯河上游，河谷呈“U”型，谷底寬30 m。河床縱坡8.5～16.0/1 000，階地不發(fā)育。河底高程為1 510～1 513 m，兩岸邊坡較陡，坡角多在10°～30°。河谷及兩岸無(wú)基巖出露，均被第四系所覆蓋，覆蓋層厚度10～50 m，其地形和兩岸基巖條件不適合修建拱壩，且拱壩壩體幾何形狀復(fù)雜，施工要求高，因此本工程不考慮拱壩壩型。

根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL319-2005）重力壩壩基應(yīng)坐落弱風(fēng)化巖中部至上部，覆蓋層開挖最深超過50 m，施工開挖難度大，且混凝土筑壩粗、細(xì)骨料等材料均需外購(gòu)，投資較大，故不考慮重力壩。

根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL228-98）面板堆石壩趾板應(yīng)坐落在強(qiáng)風(fēng)化巖下部，埋深較大，且黃土、壤土承載力較低，不宜做壩基，且全部挖除開挖量和棄土量大，破壞周邊環(huán)境，故不考慮面板堆石壩。

當(dāng)?shù)夭牧蠅沃饕紤]均質(zhì)土壩，該壩型可充分利用庫(kù)區(qū)內(nèi)和壩址處開挖的黃土，減少占地及破壞周邊環(huán)境，雖施工受一定的氣候影響，但可機(jī)械化施工，速度快，造價(jià)低。

3.2 工程總體布置

根據(jù)選定的下壩址和均質(zhì)土壩進(jìn)行樞紐工程的總體布置和建筑物設(shè)計(jì)。

河谷流向?yàn)镹W302°，谷底高程1 510.0～1 513.0 m，河谷底寬約40 m，最窄處約30 m。兩岸山頂高程1 620.0～1 675.0 m，相對(duì)高差約150 m。河谷斷面呈“U”型谷，兩岸主要為黃土岸坡，岸坡坡度為10°～30°。

水庫(kù)由攔河壩和溢洪道組成。攔河壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程1 540.0 m，壩長(zhǎng)341 m，最大壩高32 m。上游壩坡分為3級(jí)，由頂部至底部，坡比分別為1∶2.75、1∶3.0和1∶3.25，每高10 m設(shè)一級(jí)馬道，馬道寬2.0 m；下游壩坡分為3級(jí)，由頂部至底部坡比分別為1∶2.25、1∶2.5、1∶2.75，每高10 m設(shè)一級(jí)馬道，馬道寬2 m。水庫(kù)上游流域面積較小，水庫(kù)規(guī)?？蛇_(dá)到500年一遇洪水不泄洪，為增加水庫(kù)安全性，在攔河壩右壩肩設(shè)置6 m寬的溢洪道，堰底高程1 539.0 m，高于正常蓄水位0.5 m，用于宣泄可能發(fā)生的超標(biāo)準(zhǔn)洪水。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)綜合比較，兩個(gè)壩址均具備修建土壩的條件。綜合考慮地形地質(zhì)條件、工程布置、施工交通等因素，后師峪水庫(kù)壩址推薦采用下壩址。壩型采用均質(zhì)土壩。

TV62

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1004-7042（2017）11-0026-02

李澍（1968-），男，1995年畢業(yè)于華北水電學(xué)院水工建筑專業(yè)，高級(jí)工程師。

2017-09-25；

2017-10-31