某水庫(kù)樞紐大壩壩址與壩型比選

饒宇豪

（梅州市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 梅州 514000）

1 工程概況

教堂水庫(kù)位于韓江流域，壩址位于大椹水中上游，大椹水為豐良河一級(jí)支流，豐良河為韓江一級(jí)支流。豐良河流域面積182 km2，河道長(zhǎng)39 km，比降6‰。大椹水全流域面積40.90 km2，河道長(zhǎng)10.90 km，平均坡降1.43%。工程任務(wù)為供水和灌溉。工程灌溉范圍為大椹水沿岸成西、成東、復(fù)興、莘橋等村耕地。供水范圍為現(xiàn)成西水廠供水范圍，到規(guī)劃水平年2030 年供水人口35 320 人。灌溉設(shè)計(jì)保證頻率90%。供水保證率95%。水庫(kù)總庫(kù)容208.05萬(wàn)m3；設(shè)計(jì)灌溉面積0.05萬(wàn)hm2，年引水量130.97 萬(wàn)m3。Ⅳ等?。?）型水庫(kù)。工程級(jí)別4級(jí)。大壩設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期30年，校核洪水重現(xiàn)期200年。抗震烈度Ⅶ度，設(shè)計(jì)地震分組第一組，抗震計(jì)算只考慮水平力。

2 大壩壩址比選分析

初選上、中、下三處壩址方案，綜合來(lái)水、地形地質(zhì)、布置、施工及材料等多種因素，優(yōu)選最優(yōu)方案。

2.1 來(lái)水、地形地質(zhì)、布置、施工及材料等因素分析

①來(lái)水條件。上壩址年均徑流量918 萬(wàn)m3，中壩址1 171萬(wàn)m3，下壩址1 305 萬(wàn)m3，來(lái)水條件看下壩址方案占優(yōu)。②地形條件。上壩址河床狹窄，河谷呈“V”形，壩頂軸線長(zhǎng)113.36 m，兩岸山體較高，無(wú)埡口，有利于節(jié)省筑壩材料；中壩址河床、河谷形態(tài)與上壩址類似，但左岸山體低于正常蓄水位，需設(shè)置副壩，主壩頂軸線長(zhǎng)117.91 m，副壩軸線長(zhǎng)141.68 m，筑壩材料用量比上壩址多得多；下壩址河床較寬緩，河谷呈“U”形，左岸較緩，右岸稍陡，壩頂軸線長(zhǎng)164.85 m。因此，上壩址占優(yōu)。③地質(zhì)條件。上壩址覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化地層厚度較小，弱風(fēng)化層為炭質(zhì)砂巖，基巖較為破碎，厚度平均32 m 左右，巖質(zhì)較堅(jiān)硬。中壩址地質(zhì)條件與上壩址相似。下壩址覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化地層厚度亦較小，弱風(fēng)化層為凝灰?guī)r，基巖較為破碎，厚度平均23 m 左右，屬軟質(zhì)巖石。因此，上壩址及中壩址占優(yōu)。④樞紐布置。上壩址為“V”形河谷，寬度較狹窄，建筑物布置較不方便。中壩址與上壩址類似。下壩址為“U”形河谷，寬度稍闊，建筑物布置較方便。因此從樞紐布置角度看，下壩址占優(yōu)。⑤施工條件。上壩址及其上下游河谷較窄，兩岸山坡較陡，不利于施工開(kāi)展，施工生活區(qū)、加工場(chǎng)、料場(chǎng)及混凝土拌和區(qū)難于在壩址處布置；中壩址與上壩址相似；下壩址河谷較寬闊，兩岸山坡稍緩，有利于施工開(kāi)展，壩址下游兩岸場(chǎng)地較平坦和寬闊，有利于生活區(qū)、加工場(chǎng)、料場(chǎng)及混凝土拌和區(qū)就近布置，施工難度相對(duì)較小。上下壩址相距1.40 km，上壩址及中壩址材料運(yùn)距比下壩址長(zhǎng)，上下壩址間現(xiàn)有村道不滿足施工要求。因此從施工條件看，下壩址占優(yōu)。⑥建筑材料。上壩址及中壩址附近無(wú)滿足要求的天然料場(chǎng)，下壩址方案為土石壩，防滲體所需的粘土可以從業(yè)主指定的銀寨仔土料場(chǎng)開(kāi)采，運(yùn)距約2.60 km；壩體所需土石料可充分利用壩基和溢洪道開(kāi)挖料。因下壩址主要建筑材料就近取材，故下壩址占優(yōu)。

2.2 移民征地分析

2.2.1 上壩址方案

①淹沒(méi)面積：總淹沒(méi)12.44 hm2，涉及墳?zāi)? 座。②專項(xiàng)設(shè)施：涉及四級(jí)公路0.82 km、橋梁1 座；10kV線路0.12 km；電信線路0.38 km。③工程建設(shè)區(qū)：工程占地影響無(wú)需搬遷?？傉鞯?1.82 hm2，永久征地8.19 hm2，臨時(shí)用地3.45 hm2，均為林地。

2.2.2 中壩址方案

①淹沒(méi)面積：總淹沒(méi)18.66 hm2，涉及墳?zāi)?6座。②專項(xiàng)設(shè)施：涉及四級(jí)公路1.09 km、橋梁1 座；10kV 線路0.49 km；電信線路0.52 km。③工程建設(shè)區(qū)：工程占地影響無(wú)需搬遷?？傉鞯?4.85 hm2，永久征地11.41 hm2，臨時(shí)用地3.45 hm2，均為林地。

2.2.3 下壩址方案

①淹沒(méi)面積：總淹沒(méi)38.10 hm2，涉及養(yǎng)殖場(chǎng)0.28 hm2、牌坊1 座、陂頭3 座、墳?zāi)?6 座。②專項(xiàng)設(shè)施：涉及四級(jí)公路1.35 km、橋梁1座；10 kV 線路0.85 km、0.38 kV 線路0.96 km；電信線路0.66 km；水電站1 座。③工程建設(shè)區(qū)：工程占地影響無(wú)需搬遷?？傉鞯?4.41 hm2，永久征地11.67 hm2，臨時(shí)用地2.74 hm2，均為林地。因下壩址方案占地面積較大，還含有水田和眾多專業(yè)項(xiàng)目，征地相對(duì)困難，補(bǔ)償款大，故上壩址占優(yōu)。

2.3 環(huán)境影響分析

上、中、下3條壩址庫(kù)區(qū)內(nèi)沒(méi)有現(xiàn)階段已查明礦產(chǎn)資源、文物、珍稀動(dòng)物、植物。庫(kù)區(qū)岸坡基本穩(wěn)定。庫(kù)區(qū)上游銀山村地面高程遠(yuǎn)高于水庫(kù)正常蓄水位和回水尾水位，水庫(kù)蓄水后會(huì)淹沒(méi)部分村道，上壩址方案需恢復(fù)村道0.39 km，中壩址方案1.47 km，下壩址方案1.43 km。上、中壩址均在成西水廠引水陂上游，施工期將會(huì)影響水源水質(zhì)，需考慮施工期水廠臨時(shí)引水措施。下壩址位于成西水廠引水陂下游，只需下閘蓄水前拆除原引水管并封堵。上壩址及中壩址方案筑壩材料主要為水泥、砂、石和鋼筋，施工期對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較大，而下壩址方案主要為砂、石及泥土，施工期對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較小。下壩址占優(yōu)。

2.4 工程投資分析

上壩址方案總投資9 899.46 萬(wàn)元，中壩址方案總投資15 003.69 萬(wàn)元，下壩址方案總投資15 755.68 萬(wàn)元。工程投資上，上壩址方案占優(yōu)。

2.5 運(yùn)行維護(hù)

上壩址及中壩方案溢流堰設(shè)閘門控制，需安排人員日常值班管理，大壩上布置了輸水管、放空管的檢修閘和工作閘，輸水壓力鋼管分別為1.50 km 和1.40 km，都需定期檢修與維護(hù)；下壩址方案溢流堰沒(méi)設(shè)閘門控制，只需定期檢查維護(hù)，不需日常值班，但大壩下游草皮護(hù)坡需定期檢查與養(yǎng)護(hù)，壩體需定期白蟻防治，消力池沉砂需定期清理，輸水管、放空管的檢修閘和工作閘，需定期檢修，輸水壓力鋼管長(zhǎng)0.25 km 亦需定期檢修與維護(hù)。經(jīng)估算上述壩址方案年運(yùn)行費(fèi)分別為137.54 萬(wàn)元、191.04萬(wàn)元和158.89萬(wàn)元，運(yùn)行維護(hù)上，下壩址方案占優(yōu)。

2.6 大壩壩址方案綜合比選

上述3 條壩址各有優(yōu)缺點(diǎn)，中壩址方案優(yōu)點(diǎn)明顯少于上、下壩址方案，上壩址方案在地形地質(zhì)條件、移民征地及工程投資等方面占優(yōu)，下壩址方案在來(lái)水、布置、施工、建筑材料、環(huán)境影響和運(yùn)行維護(hù)等方面占優(yōu)，但該方案工程占地面積最大，專業(yè)項(xiàng)目較多，征地難度較大，尤其是涉及到耕地，需國(guó)土部門協(xié)助調(diào)規(guī)。從節(jié)約投資，盡早發(fā)揮效益，推薦上壩址方案。

3 大壩壩型比選分析

3.1 壩型方案

根據(jù)上壩址地形地質(zhì)，提出混凝土拱壩和重力壩兩種方案比較擇優(yōu)。拱壩的優(yōu)點(diǎn)是剖面比重力壩單薄，減少筑壩材料，節(jié)約投資，減少溫控措施。缺點(diǎn)是對(duì)壩址地質(zhì)要求較高，河谷和兩岸基巖要求較均勻，堅(jiān)固完整，足夠的強(qiáng)度，透水性??；體形相對(duì)復(fù)雜，技術(shù)要求較高，施工難度較大?；炷林亓蔚膬?yōu)點(diǎn)是對(duì)壩址地質(zhì)要求比拱壩低，壩體靠自身重力與外荷載平衡，不傳遞荷載至兩岸，要求兩岸基巖地質(zhì)比拱壩低得多。缺點(diǎn)是剖面比拱壩大，增大投資；需增加溫控措施。

3.2 地形地質(zhì)條件

結(jié)合壩址實(shí)際，河谷形狀更適合建拱壩；地質(zhì)上，河谷及兩岸弱風(fēng)化基巖埋藏較淺，較破碎，層厚較大，平均達(dá)32.00 m，左岸山體較單薄，不適合支承拱端荷載；拱壩需增加地基處理措施，在左壩肩建重力墩，此外壩址谷底狹窄，需布置較厚墊座。重力壩則地基和兩壩肩基礎(chǔ)處理比拱壩簡(jiǎn)單得多。

3.3 綜合比較

綜上，拱壩方案減少筑壩材料，節(jié)約投資，但壩基和壩肩基礎(chǔ)處理要求較高，費(fèi)用相對(duì)較多；重力壩方案筑壩材料比拱壩多，但工程為小型工程，總用量不大（約4.64 萬(wàn)m3）；考慮到拱壩施工難度較大，建設(shè)周期較長(zhǎng)，而重力壩施工難度不大，建設(shè)周期相對(duì)較短，經(jīng)綜合比較，推薦混凝土重力壩。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，了解工程概況，綜合來(lái)水、地形地質(zhì)、布置、施工、材料、移民征地、環(huán)境影響、工程投資和運(yùn)行維護(hù)等方面，就上、中、下三個(gè)初選壩址方案優(yōu)選上壩址為教堂水庫(kù)壩址。結(jié)合上壩址地形地質(zhì)條件，優(yōu)選混凝土重力壩型。