交口縣南河水庫壩址比選

謝 念

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西水務(wù)交口供水開發(fā)建設(shè)管理有限公司，山西 交口 032400）

1 工程概況

南河水庫位于交口縣東部大麥郊河支流南河上，水庫控制流域面積31.3km2，壩址以上主河道長13.2km。流域平均寬度2.38 km，流域形狀系數(shù)0.181，屬山區(qū)長形流域。南河水庫工程，為交口縣域供水工程規(guī)劃中已確定的重點調(diào)蓄水庫工程。南河水庫從中部引黃工程交、汾、靈支線隧洞取水，經(jīng)大麥郊地下泵站提水注入庫內(nèi)，水庫大壩擬修筑在大麥郊河支流南河溝段上，南河上游溝谷較狹窄，下游溝谷較開闊，多呈“U”型，溝底平緩，主河道河床坡降較大，岸坡不對稱，庫區(qū)侵蝕切割作用強烈，溝谷縱橫，屬于典型的厚層黃土覆蓋的中低山丘陵地貌。

2 壩址比選

2.1 比選壩址擬定

經(jīng)過現(xiàn)場查勘，考慮地形地質(zhì)、成庫條件、泵送提水揚程、興利庫容、淹沒移民占地、工程量及工程投資等限制因素，南河村上游1 km的河段內(nèi)地形地質(zhì)條件、成庫條件相對較好。

在建壩河段內(nèi)擬定比較壩址，應(yīng)充分考慮以下因素：根據(jù)《交口縣縣域供水規(guī)劃報告》等成果，根據(jù)地形地質(zhì)條件，選定滿足庫容要求壩址范圍；針對南河洪水洪峰流量相對較小，常年無地表徑流的及調(diào)蓄性水庫特點，協(xié)調(diào)解決水庫庫容和擋水建筑物高度之間的關(guān)系；選定地形、地質(zhì)條件較好，有利于樞紐建筑物的布設(shè)，使樞紐工程量最??；盡量減小因建庫造成的淹沒、浸沒、占地、移民對當(dāng)?shù)氐挠绊憽?/p>

綜合考慮上述因素，擬定上、下兩個壩址。上壩址位于南河村上游約750 m處，下壩址位于南河村上游約490 m處，兩壩址相距約260 m。對上、下壩址布置方案從地形地質(zhì)條件、工程布置、施工條件、水庫淹沒、移民占地、工程量及投資等方面進(jìn)行綜合比較。

2.2 上壩址布置方案

2.2.1 地形條件

河道總體呈北東向，較順直，谷底寬平，河道斷面呈“U”形，谷底寬約100 m，高程1 130 m，河谷內(nèi)無階地。左岸為階梯形山坡，山坡坡度20°～39°，右岸為一緩坡，山坡坡度20°～25°，兩岸山體無較單薄的鞍部地形存在。左岸上游約60 m處有一沖溝，為南東走向，溝長1.1 km，為“V”形谷，谷寬5～40 m不等，切割深度均淺于河道。

2.2.2 地質(zhì)條件

河床覆蓋層主要為砂礫石，左岸為黃土狀粉質(zhì)壤土，具有中等濕陷性，右岸為礫石土、粘土，下伏奧陶系中統(tǒng)峰峰組白云質(zhì)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，兩岸巖體較破碎，河床巖體較完整，巖溶較發(fā)育。

2.2.3 工程布置

上壩址主要建筑物包括均質(zhì)土壩、岸邊溢洪道、取水口、取水兼導(dǎo)流放空管道、庫區(qū)防滲等。

均質(zhì)土壩。最大壩高45.6 m，壩頂長度344.0 m，設(shè)計壩頂高程1 172.60 m，防浪墻頂高程為1 173.80 m，壩頂寬度6.0 m。庫區(qū)水平防滲沿壩基敷設(shè)至壩體內(nèi)60 m。下游壩面護(hù)坡采用300 mm厚干砌石護(hù)坡，從壩頂1 172.60 m高程護(hù)至排水棱體頂部1 133.00 m高程。在壩軸線上游側(cè)設(shè)截水槽，底寬10.0 m，截水槽底高程位于強風(fēng)化巖基上。

岸邊溢洪道。布置在大壩右壩肩，為開敞式岸邊溢洪道，采用無閘門控制，由進(jìn)水渠、控制段、泄槽、消力池及海漫段組成。進(jìn)水渠中心線長48.0 m，底寬16.0 m，渠底高程1 168.50 m，兩側(cè)邊墻采用衡重式擋墻。溢流堰采用WES實用堰，堰頂高程同正常蓄水位1 171.00 m。溢洪道采用底流消能方式，設(shè)置下挖式消力池，消力池底高程1 124.50 m，長30.0 m，池寬4.0 m，池深1.5 m。消力池末端接漿砌石海漫，引水至主河槽。

取水口。布置于大壩右岸，與導(dǎo)流放空建筑合建而成，采用分層取水形式，共設(shè)2層孔口?？卓诘撞扛叱谭謩e為1 149.50 m、1 160.00 m，順?biāo)鞣较蛟O(shè)置攔污柵和工作閘門，2層取水口孔口尺寸均為2.5 m×2.5 m（寬×高），底部取水口兼有放空之用。取水口采用閘井岸塔式結(jié)構(gòu)，閘井高45.1 m，長9.8 m，兩側(cè)邊墩為1.0 m厚。取水口工作平臺通過工作橋相連可至壩頂。

取水兼導(dǎo)流放空管道。取水口后接取水兼導(dǎo)流放空管道，壩基刻槽開挖至基巖，鋪設(shè)DN 1.0 m鋼管，總長210.0 m，縱向底坡i為0.01，管道外包0.5 m厚C25鋼筋混凝土。鋼管末端設(shè)置工作閥井，通過閥門實現(xiàn)供水和放空。放空管中心線高程1128.30m，閥井長7.08m，寬4.8 m，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。放空管出口設(shè)置消力池，用于施工導(dǎo)流及放空水庫時消能，消力池長10.0 m，其中斜坡段長3.2 m，坡比1∶4，水平段長6.8 m，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。消力池后接護(hù)坦，平順接入主河槽，護(hù)坦長30.0 m，為漿砌石結(jié)構(gòu)。

2.3 下壩址布置方案

2.3.1 地形條件

與上壩址比較，谷底較寬，約160 m，高程1 120 m。左岸上陡下緩，山坡坡度25°～45°，右岸下陡上緩，山坡坡度26°～37°。兩岸均無沖溝發(fā)育，其余與上壩址條件相同。

2.3.2 地質(zhì)條件

下壩址距上壩址260 m，地質(zhì)條件與上壩址基本相似。下壩址砂礫石、黃土狀粉質(zhì)壤土及碎石土覆蓋層均較上壩址厚。

2.3.3 工程布置

工程主要建筑物包括均質(zhì)土壩、岸邊溢洪道、取水口、取流兼放空管道、庫區(qū)防滲等。

均質(zhì)土壩。最大壩高53.8 m，壩頂長度330.0 m，設(shè)計壩頂高程1 167.00 m，防浪墻頂高程為1 168.20 m，壩頂寬度6.0 m。庫區(qū)水平防滲沿壩基敷設(shè)至壩體內(nèi)60 m。下游壩面護(hù)坡采用300 mm厚干砌石護(hù)坡，從壩頂1 167.00 m高程，護(hù)至排水棱體頂部1 126.00 m高程。在壩軸線上游側(cè)設(shè)截水槽，底寬10.0 m，截水槽底高程位于強風(fēng)化巖基上。

岸邊溢洪道。布置在大壩右壩肩,為開敞式岸邊溢洪道，采用無閘門控制，由進(jìn)水渠、控制段、泄槽、消力池及海漫段組成。進(jìn)水渠中心線長65.8 m，底寬16.0 m，渠底高程1 162.85 m，兩側(cè)邊墻采用衡重式擋墻。溢流堰采用WES實用堰，堰頂高程同正常蓄水位1 165.35 m。溢洪道采用底流消能方式，設(shè)置下挖式消力池，消力池底高程1 117.00 m，長30.0 m，池寬4.0 m，池深1.5 m。消力池末端接漿砌石海漫，引水至主河槽。

取水口。布置于大壩左岸，與導(dǎo)流放空建筑合建而成，采用分層取水形式，共設(shè)2層孔口?？卓诘撞扛叱谭謩e為1 143.50 m、1 155.00 m，順?biāo)鞣较蛟O(shè)置攔污柵和工作閘門，2層取水口孔口尺寸均為2.5m×2.5m（寬×高），底部取水口兼有放空之用。取水口采用閘井岸塔式結(jié)構(gòu)，閘井高46.05 m，長9.8 m，兩側(cè)邊墩厚度為1.0 m。取水口工作平臺通過工作橋相連可至壩頂。

取水兼導(dǎo)流放空管道。取水口后接取水兼導(dǎo)流放空管道，壩基刻槽開挖至基巖，鋪設(shè)DN 1.0 m鋼管，總長210.0 m，縱向底坡i=0.01，管道外包0.5 m厚C25鋼筋混凝土。鋼管末端設(shè)置工作閥井，通過閥門實現(xiàn)供水和放空。放空管中心線高程1 121.75 m，閥井長7.08 m，寬4.8 m，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。放空管出口設(shè)置消力池，用于施工導(dǎo)流及放空水庫時消能，消力池長10.0m，其中斜坡段長3.2 m，坡比 1∶4，水平段長6.8 m，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。消力池后接護(hù)坦，平順接入主河槽，護(hù)坦長30.0 m，為漿砌石結(jié)構(gòu)。

2.4 壩址比選及結(jié)論

從地形地質(zhì)條件、工程布置、水庫淹沒、工程量及工程投資等方面對兩壩址方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

2.4.1 地形地質(zhì)條件

兩壩址相距260 m，從地形地貌、地層巖性、區(qū)域構(gòu)造上基本相同，上壩址河谷略寬于下壩址；兩壩址左岸上部岸坡為5～25 m厚的粉質(zhì)壤土覆蓋，并具有中等壓縮和中等濕陷性，本階段采用開挖處理，下壩址覆蓋層厚度較厚，土石方開挖回填量較大；壩址巖溶發(fā)育程度，上壩址優(yōu)于下壩址。因此，從地形地質(zhì)條件來看，上壩址較優(yōu)。

2.4.2 工程布置

上、下壩址河床擋水建筑物均為均質(zhì)土壩，溢洪道均位于右壩肩，上壩址取水兼導(dǎo)流放空管道位于右岸，下壩址取水兼導(dǎo)流放空管道位于左岸，兩壩址工程布置型式基本相同。

2.4.3 庫區(qū)淹沒

因上下壩址采用同等水庫規(guī)模下的進(jìn)行比較，在正常蓄水位下，上壩址比下壩址的水庫淹沒實物指標(biāo)基本相同。經(jīng)測算，水庫淹沒投資，上壩址較下壩址多156萬元，下壩址略占優(yōu)。

2.4.4 施工條件

上下壩址均質(zhì)土壩方案中施工條件及施工布置基本相同，采用圍堰擋水，岸坡導(dǎo)流放空管導(dǎo)流，在施工的技術(shù)和經(jīng)驗方面均是可行的。

2.4.5 工程量及投資

在相同工程規(guī)模條件下，經(jīng)測算，上、下壩址主要建筑工程投資相差約300萬元，下壩址投資較高。

3 結(jié)論

經(jīng)過比較后，上、下壩址在地形地質(zhì)條件、工程布置、施工條件等方面基本相當(dāng)。上壩址在主要建筑物工程量和投資上占優(yōu)，雖下壩址投資略少，但上壩址工程總投資較省，推薦上壩址作為南河水庫的壩址。