李 萍

（古縣水務局）

1 工程概況

古縣麥溝河水庫位于洪安澗河北澗的支流麥溝河下游，壩址控制流域面積61 km2，主河道長度18.4 km，平均比降為19.4‰。水庫設計總庫容238.87萬m3，大壩采用混凝土面板堆石壩，最大壩高31.0 m。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），水庫規(guī)模為小（1）型，工程等別為Ⅳ等。主要建筑物級別大壩為4級，臨時建筑物為5級。樞紐大壩洪水標準為30年一遇設計（3.33%），300年一遇校核（0.33%）；臨時建筑物洪水標準為5年一遇設計（20%）。

根據 1∶400萬《中國地震動參數區(qū)劃圖》（GB18306-2001），水庫所在區(qū)域50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.2 g，相應的地震基本烈度為Ⅷ度，反映譜特征周期為0.35 s。根據《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（SL203-97），建筑物抗震設計烈度為8度。

2 工程建設的必要性

2.1 經濟社會發(fā)展的需要

古縣水資源嚴重短缺，人均水資源量遠低于全國人均水平，是山西省水資源嚴重缺乏的地區(qū)之一，水資源短缺現已成為制約經濟社會可持續(xù)發(fā)展的突出問題。

2.2 農田灌溉的需要

麥溝河下游張莊、偏澗和五馬等村以種植大秋作物為主，現有有效灌溉面積較小，且灌溉保證率很低。由于河道上游無蓄水工程調節(jié)，受山區(qū)河水暴漲暴落的影響，下雨成洪災，不下雨則成旱災，嚴重制約了當地農業(yè)經濟增長、農民增收和農村社會穩(wěn)定。在麥溝河上游河段興建蓄水工程，能夠保障農田灌溉用水，使河道兩岸農田免受洪水威脅。該水庫修建后，每年可提供40余萬m3的水量用于農業(yè)灌溉，有效提高200 hm2農田的抗旱能力，有利于調整農業(yè)種植結構，保障穩(wěn)產高產，提高農民收入。

2.3 澗河工業(yè)園區(qū)供水的需要

隨著澗河工業(yè)園區(qū)的開發(fā)建設，規(guī)劃到2020年，工業(yè)園區(qū)日需水量將達到4.4萬m3，年需水量為1 605萬m3，現有的供水水源難以滿足其生產、生活用水需求。麥溝河水庫建設后，每年可向工業(yè)園區(qū)提供50余萬m3水量，可部分解決澗河工業(yè)園區(qū)的缺水問題。

綜上所述，興建麥溝河水庫，可以為澗河工業(yè)園區(qū)提供部分工業(yè)用水，并解決水庫下游農田的灌溉用水問題，同時有利于推進古縣社會經濟的發(fā)展。因此，興建該水庫是十分必要的。

3 工程設計方案比選

3.1 壩址比選

上壩址位于圣王坡河段相對狹窄處，下壩址位于左村上游約1.2 km、圣王坡下游約540 m處。從地形地質條件上看，上壩址河谷較寬，覆蓋層分布范圍及厚度較大，近壩庫岸塌岸問題較突出；下壩址河谷較窄，覆蓋層分布范圍及厚度相對較小，近壩庫岸塌岸問題較輕。從工程布置上看，上、下壩址布置條件相當，但上壩址泄洪建筑物布置條件較差。從工程投資上看，下壩址比上壩址工程量小，投資較省。綜合比較，下壩址優(yōu)于上壩址，可行性研究階段選擇下壩址作為推薦壩址。

3.2 壩線比選

在下壩址選擇兩條壩線進行比較，兩條壩線右岸位置基本相同，左岸壩肩相距約30 m。上、下壩線河床均為二疊系上統(tǒng)上石盒子組砂巖出露，左、右覆蓋層的物質組成、層次結構及物理力學特性基本一致。上壩線在正常蓄水位時河谷寬度較小，但左岸覆蓋層相對較厚；下壩線在正常蓄水位時河谷寬度相對較大，但覆蓋層厚度相對較薄。從工程布置上看，兩條壩線大壩布置條件相當，上壩線泄洪建筑物布置條件較好。從工程投資上看，上壩線投資較省。綜合比較，上壩線優(yōu)于下壩線，可行性研究階段選擇上壩線作為推薦壩線。

3.3 壩型比選

大壩樞紐工程區(qū)附近可作為混凝土骨料和堆石料的建筑材料比較豐富，且有亞黏土分布，但地表均為灘地和村莊，移民及環(huán)境影響問題比較突出。因此，均質土壩或心墻壩存在料源不足問題?？裳须A段選擇堆石混凝土重力壩與混凝土面板堆石壩兩種壩型進行比較。從地質條件看，混凝土重力壩可能存在抗滑穩(wěn)定及變形穩(wěn)定問題，且開挖量大，基礎處理難度較大；而混凝土面板堆石壩對壩基具有良好的適應性，不存在重大的地質缺陷，采取適當基礎處理措施后，可滿足筑壩要求。從工程投資上看，混凝土面板堆石壩方案投資較省。因此，可行性研究階段選擇混凝土面板堆石壩作為推薦壩型。

3.4 泄洪方案比選

結合地形、地質條件，可研階段選擇壩頂溢流+泄洪洞和岸邊溢洪道+泄洪洞兩個泄洪方案進行比較。從設計特點上看，壩頂溢流方案需考慮溢洪道基礎持力層的堆石壩材料，控制其級配、填筑干密度和孔隙率等物理性指標，堆石體的變形與上部溢洪道對基礎的適應性等，而岸邊溢洪道方案則不必考慮這些影響因素。從施工總工期上看，壩頂溢流方案施工總工期為27個月，岸邊溢洪道方案施工總工期為24個月。從工程投資上看，壩頂溢流方案溢洪道可減少基礎開挖和處理，工程投資較省，但優(yōu)勢不太明顯。綜合比較，岸邊溢洪道方案具有考慮因素較少、施工工期較短、施工干擾較小的優(yōu)勢，但工程投資較多，因此，可行性研究階段選擇岸邊溢洪道方案作為推薦泄洪方案。

3.5 推薦方案樞紐布置及建筑物

麥溝河水庫工程推薦方案采用“混凝土面板堆石壩、側槽溢洪道、左岸泄洪洞”的樞紐布置格局。

混凝土面板堆石壩壩頂高程793.0 m，防浪墻頂高程794.0 m，壩軸線長206.0 m，壩頂寬8.0 m，最大壩高31.0 m，上下游邊坡為1∶1.5。大壩剖面從上游到下游，依次為混凝土面板、墊層料、過渡層、堆石區(qū)、下游護坡。趾板寬度為4.0 m，采用平趾板布置。

側槽溢洪道布置于大壩右岸，為開敞式側槽溢洪道，由溢流堰、過渡段、泄槽段及挑流段組成，進口底高程784.0 m，總長176.4 m。溢流堰采用開敞式“L”型布置，底坡為0.05，總長為40.0 m，堰頂高程789.0 m，堰高5.0 m。

泄洪洞布置于大壩左岸，由進口段、有壓段、閘門段、明渠段、挑流消能段五部分組成，洞軸線長度為252.3 m。

4 工程設計要點

4.1 泄洪建筑物設計

麥溝河水庫設計洪水流量為463 m3/s，校核洪水流量為824 m3/s。與同類工程比較，泄洪規(guī)模較大。為滿足泄洪要求，岸邊溢洪道采用“L”型側槽溢洪道，溢流前緣總長為40.0 m，在提高泄流能力的同時，可減少進口段土石方開挖量。

4.2 排沙建筑物設計

麥溝河水庫壩址處年均懸移質輸沙量為9.56萬t；推移質根據山區(qū)河流一般規(guī)律，按照懸移質的10%考慮，年均推移質輸沙量為0.96萬t；年均輸沙量總計為10.52萬t。為解決水庫排沙問題，將泄洪洞進口高程設在764 m高程處，與河床高程762 m相差不大，泄洪洞兼具泄洪和排沙功能。

4.3 大壩基礎處理設計

左岸壩基770 m高程壩頂段為洪積層亞黏土、碎石土和砂卵礫石層，雖形成年代較老，但洪積層的亞黏土可能存在濕陷性問題，需對亞黏土進行清除處理，下部的碎石土和砂卵礫石層需經過相應的碾壓處理。右岸壩基778 m高程壩頂段為砂質頁巖段，全強風化，裂隙發(fā)育，巖體破碎，局部為洪積的亞黏土。清除覆蓋層及表層全風化巖體，將壩基置于強風化的砂質頁巖上。