都勻市毛尖鎮(zhèn)鴛鴦湖水生態(tài)治理工程擋水建筑物優(yōu)化設(shè)計

吳仕文　陳祥勇

摘要：結(jié)合工程區(qū)地質(zhì)條件和水文調(diào)洪計算成果，對都勻市毛尖鎮(zhèn)鴛鴦湖水生態(tài)治理工程的擋水建筑物方案進行了優(yōu)化比選。結(jié)果表明：重力壩方案在防滲處理、施工條件、旅游景觀及大壩使用年限等方面較土石壩方案優(yōu)，推薦重力壩為擋水建筑物方案。

關(guān)鍵詞：擋水壩；工程地質(zhì)；防滲帷幕；重力壩

1 工程概況

都勻市毛尖鎮(zhèn)鴛鴦湖水生態(tài)治理工程主要功能是改善流域水生生態(tài)環(huán)境、打造旅游開發(fā)以及兼顧流域周邊茶園灌溉，確保項目區(qū)內(nèi)的田園風(fēng)光不受破壞，以建設(shè)良好的生態(tài)環(huán)境為中心，大力推廣茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展，發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)，提高經(jīng)濟收入。工程集水面積9.08km2，正常蓄水位1372.5m，相應(yīng)水域面積243畝；校核洪水位1374.71m，相應(yīng)水域面積270畝。本樞紐工程為Ⅳ等工程，重力壩按30年一遇（P=3.33%）洪水設(shè)計，200年一遇（P=0.5%）洪水校核。

2 擋水建筑物優(yōu)化比選

2.1 擋水建筑物擬定

擬建壩址位于坪陽村下游約450m處的關(guān)門巖狹谷處，在擬建壩河段河道長僅約150m，因此擬選壩址為唯一壩址，該壩址距上游坪陽村約450m處，河流總體呈SW流向，為垂、斜向谷，壩址以上匯水面積約9.08km2。河谷為較對稱且較開闊的“V”型河谷，正常蓄水位1372.50m，河谷為一寬緩的“V”型盆地，河谷高程1347.5～1349.0m，河床寬25～45m，多為基本農(nóng)田，覆蓋層厚一般2-3m，兩岸大部分基巖裸露。左岸坡地形較陡，為陡坡，地形坡度30°～35°，基巖多裸露，壩址處卸荷裂隙較發(fā)育，強風(fēng)化厚度15-20m；右岸地形較左岸稍緩，地形坡度35°～40°。局部達45°—60°卸荷裂隙發(fā)育，強風(fēng)化厚度一般2-5m。壩基持力層為泥盆系中統(tǒng)獨山組第一段（D2d1）灰白色中厚層石英砂巖夾泥巖，強風(fēng)化帶節(jié)理裂隙較發(fā)育，完整性較差；弱風(fēng)化帶節(jié)理裂隙發(fā)育較弱，多呈閉合狀，裂面較平直光滑，無充填，巖體較完整。綜合地形地質(zhì)條件、水生態(tài)環(huán)境及施工進度要求，優(yōu)選C15常態(tài)混凝土重力壩和土石壩進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

2.2 擋水建筑物方案優(yōu)選

2.2.1 重力擋水壩方案

根據(jù)水文調(diào)洪計算成果，鴛鴦湖校核洪水位1374.71m，設(shè)計洪水位1374.19m，正常蓄水位1372.50m，經(jīng)計算，壩頂高程取為1376.50m。根據(jù)地質(zhì)資料，河床壩基開挖至弱風(fēng)化中上部，壩基開挖高程1342.00m，則擋水建筑物最大壩高度34.50m。

重力壩分非溢流壩段和溢流壩段，其中左岸非溢流壩位于樁號壩0+000.00至壩0+061.80段，右岸非溢壩位于樁號壩0+077.80至壩0+111.55段。

由壩體抗滑穩(wěn)定及壩體應(yīng)力條件控制擬定壩體斷面。非溢流壩段頂高程1376.5m，壩頂寬度為6.5m，壩底寬26.75m，上游面1376.5m～1354m直立、1354m～1343.5m坡比為1：0.2；下游面1376.5m～1367.7m直立、1367.7m～1343.5m坡比為1：0.75。大壩左右壩肩與上壩公路連接。擋水建筑物主體采用C15二級配常態(tài)砼，大壩不設(shè)防浪墻，壩頂上、下游面均設(shè)置大理石欄桿。大壩共設(shè)置6條橫縫，將大壩分成7個壩段，為鉛直縫。其中右岸非溢流壩段為2個壩段，河床部位溢流壩段為1個壩段，左岸非溢流壩段為4個壩段。

2.2.2 土石擋水壩方案

大壩為開挖石料填筑土石壩，最大壩高29m，壩頂高程1376m，壩頂寬度5m，壩頂長103.927m，河床壩段趾板建基面高程為1347.00m。壩頂上游側(cè)設(shè)L型混凝土防浪墻，高度為1.8m，防浪墻頂高程1377m，底部高程1375.2m，頂部寬度為0.4m，底部寬度為1.0m。大壩上游壩坡選用1：2.5，設(shè)土工膜防滲，10cm厚C15砼預(yù)制塊護坡；下游壩坡1：2.5，表層鋪30cm耕植土，設(shè)C15砼網(wǎng)格植草護坡。大壩左右壩肩與上壩公路連接。大壩采用上游壩坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲（二布一膜， 膜厚1mm，重量大于800g/m2），水平及周邊布置C15砼防滲齒墻。

2.3 擋水建筑物選型綜合比較

2.3.1 壩型適應(yīng)性比較

壩基持力層巖性主要為淺灰色中厚層石英砂巖，強風(fēng)化帶節(jié)理裂隙較發(fā)育，完整性較差；弱風(fēng)化帶節(jié)理裂隙發(fā)育較弱，多呈閉合狀，裂面較平直光滑，無充填，巖體較完整。從地質(zhì)條件看兩種壩型均適合。

2.3.2 地質(zhì)條件比較

壩基持力層為石英砂巖，壩肩持力層為泥質(zhì)粉砂巖夾砂巖，河床兩岸發(fā)育“X”節(jié)理，河床基巖完整，承載力高。重力壩對基礎(chǔ)承載力要求高，對壩肩抗滑要求低；土石壩對基礎(chǔ)承載力要求低，對壩肩抗滑要求低。地質(zhì)條件看上土石壩優(yōu)于重力壩。

2.3.3 防滲處理比較

重力壩防滲帷幕線長度364m，總進尺5188m，防滲面積1.65萬m2，重力壩防滲效果較好，防滲工程量小。土石壩防滲帷幕線長度501m，總進尺6302m，防滲面積1.86萬m2，壩體采用上游面鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲，防滲效果較重力壩差，且工程量大[1]。因此防滲處理方面重力壩優(yōu)于土石壩。

2.3.4 施工條件比較

施工進度方面，重力壩可連續(xù)施工，直至大壩填筑完工；而土石壩，要先施工主體堆石區(qū)，等堆石區(qū)幾個月沉降穩(wěn)定后再施工土工膜，這樣工期就延長，因此施工進度方面重力壩方案優(yōu)于土石壩方案。

2.3.5 造價投資比較

經(jīng)造價專業(yè)估算，重力壩擋水建筑物投資約2408.65萬元，土石壩擋水建筑物投資約2166.68萬元，土石壩優(yōu)于重力壩。

2.3.6 旅游景觀及大壩使用年限

重力壩具有外形美觀的優(yōu)點，而且大壩外型可作美化。土石壩較重力壩更容易出現(xiàn)病險水庫情況，且運行成本較高，后期病險加固投資較大，使用年限較低。因此從旅游景觀及大壩使用年限方面，重力壩優(yōu)于土石壩。

3 結(jié)語

結(jié)合工程區(qū)地質(zhì)條件和水文調(diào)洪計算成果，該壩址從地形條件上均具備建重力壩和土石壩條件，從地質(zhì)條件、工程投資上適宜修建土石壩，但從施工工期以及大壩使用年限等角度綜合考慮，適宜修建重力壩，為此推薦重力壩為擋水建筑物方案較適宜。

參考文獻：

[1]關(guān)明，胡蓉.保爾德水利樞紐布置方案與擋水建筑物設(shè)計優(yōu)化[J].陜西水利，2011，（05）：63-64.

作者簡介：吳仕文（1989-），男，貴州貴陽人，本科，助理工程師，主要從事水利工程設(shè)計。