楊宜祥

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

黎城縣南村水庫(kù)工程設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述

楊宜祥

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

南村水庫(kù)是辛安泉改擴(kuò)建工程的調(diào)蓄水庫(kù)，通過對(duì)南村水庫(kù)壩址、壩型、泄洪建筑物設(shè)計(jì)進(jìn)行比選，結(jié)合工程區(qū)地形地質(zhì)特點(diǎn)，闡述了水利設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的一般規(guī)律。

壩址比選；壩型比選；泄洪建筑物選擇

南村水庫(kù)是辛安泉改擴(kuò)建工程的調(diào)蓄水庫(kù)，其主要任務(wù)是向黎城縣1666.67hm2耕地提供灌溉用水，年供水量604萬(wàn)m3，同時(shí)可用于特大干旱年的生活應(yīng)急用水。水庫(kù)作為辛安泉改擴(kuò)建工程向黎城縣供水的4座調(diào)蓄水庫(kù)之一（其余3座已建成），可調(diào)蓄辛安泉供水改擴(kuò)建工程向黎城縣提供的農(nóng)業(yè)灌溉用水，提高灌溉取水可靠性和保證率，對(duì)黎城縣農(nóng)業(yè)發(fā)展以及黎城縣“十二五”規(guī)劃的順利實(shí)施和完成起著重要的作用。

1 壩址選擇

1.1沖溝比選

在大水網(wǎng)黎城縣供水規(guī)劃當(dāng)中，南村水庫(kù)負(fù)責(zé)的供水區(qū)域范圍內(nèi)，以及辛安泉供水改擴(kuò)建工程向黎城縣的供水管線附近，分布有大小不等的數(shù)十條沖溝，比較大的沖溝有擬選沖溝，同時(shí)在其東邊與西邊分布有2條沖溝。

在擬選沖溝西邊與東邊的兩條沖溝中，西邊沖溝偏處灌區(qū)西隅，離供水對(duì)象較遠(yuǎn)；東邊沖溝雖地處灌區(qū)中部偏西，離供水對(duì)象較近，但是庫(kù)容條件不夠。

擬選沖溝位于黎城縣上桂花村北側(cè)、南村東南側(cè)，為小東河的一級(jí)支溝，具有滿足庫(kù)容要求的建庫(kù)條件。該溝上游并聯(lián)建三座塘壩（當(dāng)?shù)赜址Q“三聯(lián)壩水庫(kù)”），具有一定的蓄洪攔沙能力，可以減少南村水庫(kù)的入庫(kù)洪量和入庫(kù)泥沙量。

南村水庫(kù)設(shè)在此條沖溝上入庫(kù)洪水和泥沙量會(huì)很少，因此所需的死庫(kù)容和調(diào)洪庫(kù)容很小，在此修建調(diào)蓄水庫(kù)可節(jié)省工程投資，辛安泉供水改擴(kuò)建工程向黎城縣提供供水的管線沿勇進(jìn)渠自西南向東北穿過該沖溝，可在供水管線管身上設(shè)取水口，水流可經(jīng)消能后自流入庫(kù)，故將南村水庫(kù)布置在擬選沖溝內(nèi)。

1.2 壩址比選

上下根據(jù)擬選沖溝沿線的地形及庫(kù)容條件，本階段初選了兩個(gè)壩址。

上壩址位于黎城縣南村下游約700m、上桂花村西北80m處沖溝上。壩址距上游已建的三聯(lián)壩水庫(kù)約1.8km，距沿勇進(jìn)渠布置的辛安泉供水管線約1.6km。主河床靠近右岸，左側(cè)為河漫灘。谷底寬85m，地形較為平緩，地面高程782m～785m。左右兩岸均為土質(zhì)岸坡，岸頂高程在815m以上，河谷斷面呈“U”型。

下壩址位于黎城縣城上桂花村北側(cè)沖溝“S”形彎處，谷底寬約35m。河床地形較為平緩，地面高程為774.5m左右，岸頂高程在800m左右，河谷斷面呈“U”型，主河槽位于左側(cè)，右側(cè)為河漫灘。

下壩址河谷較窄，庫(kù)容條件好，但其右岸緊鄰上桂花村，大壩右壩肩施工場(chǎng)地極其有限，施工時(shí)會(huì)危及民房。村西北側(cè)民房在庫(kù)區(qū)淹沒影響范圍內(nèi)，水庫(kù)蓄水后岸坡坍塌和浸沒等問題會(huì)危及村莊的安全，再加上水庫(kù)處于居民生活區(qū)，生活垃圾及污水會(huì)影響水庫(kù)水質(zhì)。

上壩址河谷比較開闊，壩長(zhǎng)較長(zhǎng)，庫(kù)容條件較差，左岸沖溝發(fā)育，右岸距離上桂花村較近，泄洪設(shè)施布置受限制。但庫(kù)區(qū)位于上桂花村上游，相對(duì)下壩址來(lái)說(shuō)，距村莊較遠(yuǎn)，施工對(duì)村民影響小，也可避免居民生活垃圾對(duì)水庫(kù)水質(zhì)的影響。庫(kù)容不足的問題可通過開挖庫(kù)區(qū)內(nèi)山包上壩解決：即利用庫(kù)區(qū)內(nèi)壩軸線上游約60m處的一個(gè)馬鞍形土質(zhì)山包作為土料場(chǎng)，該料場(chǎng)土料的儲(chǔ)量、質(zhì)量均能滿足大壩填筑土料的要求。通過開挖該山包土料上壩來(lái)達(dá)到既增加水庫(kù)庫(kù)容又減小工程棄渣量的目的，同時(shí)土料上壩運(yùn)距短，可降低工程投資。因此選用上壩址作為推薦壩址。

2 壩型選擇

壩址區(qū)主要發(fā)育地層有第四系中更新統(tǒng)洪積物，巖性主要為淺紅～紅褐色低液限粘土為主，局部發(fā)育有鈣質(zhì)結(jié)核層，夾卵石混合土透鏡體，垂直節(jié)理發(fā)育，主要分布于溝谷兩岸及谷底下部，厚度大于50m，壩址左、右兩岸均為土質(zhì)岸坡。

從地質(zhì)條件來(lái)說(shuō)，無(wú)建設(shè)重力壩的條件。從筑壩材料的角度來(lái)說(shuō)，壩址區(qū)較大范圍內(nèi)均無(wú)巖石出露，最近的石料場(chǎng)距壩址5km以上，砂礫料則需外購(gòu)，修建面板壩的條件也不具備。水庫(kù)壩址范圍內(nèi)土料豐富，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足土壩的筑壩需求，修建土壩具有天然的優(yōu)勢(shì)。

選定壩址的庫(kù)容條件較差，需對(duì)現(xiàn)狀庫(kù)區(qū)進(jìn)行開挖以增加庫(kù)容，選擇修建土壩時(shí)，以庫(kù)區(qū)內(nèi)壩軸線上游約60m處的一個(gè)馬鞍形土質(zhì)山包作為土料場(chǎng)，開挖料作為筑壩土料直接上壩，開挖后不僅能增加10多萬(wàn)m3庫(kù)容，減少了工程棄料，且具有上壩運(yùn)距短的優(yōu)勢(shì)，多方面降低了工程造價(jià)。

根據(jù)壩址區(qū)土料的物理力學(xué)特性，考慮現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)土壩的施工工藝，推薦采用碾壓均質(zhì)土壩方案。

3 泄洪方案選擇

南村水庫(kù)壩址以上總控制流域面積10.1km2，其上游1.8km處“三聯(lián)壩水庫(kù)”控制流域面積6.6km2，“三聯(lián)壩水庫(kù)”～南村水庫(kù)區(qū)間流域面積3.5km2。南村水庫(kù)因上游有“三聯(lián)壩水庫(kù)”攔蓄部分洪水，入庫(kù)洪量及泥沙量均不大，泄洪建筑物的規(guī)模所需較小，此為興建南村水庫(kù)的有利條件。但“三聯(lián)壩水庫(kù)”實(shí)為勇進(jìn)渠過溝渠基攔賽溝道形成的水庫(kù)，水庫(kù)從建成以來(lái)，一直處于較低水位運(yùn)行，未出現(xiàn)過重大險(xiǎn)情，但大壩也未做過安全鑒定，目前壩體質(zhì)量如何不得而知，另外，“三聯(lián)壩水庫(kù)”無(wú)泄洪設(shè)施，無(wú)法保證汛期運(yùn)行水位，存在垮壩風(fēng)險(xiǎn)，該水庫(kù)一旦發(fā)生破壞則直接危及南村水庫(kù)的安全。此為興建南村水庫(kù)的不利條件。

南村水庫(kù)的泄洪方案設(shè)計(jì)必須結(jié)合“三聯(lián)壩水庫(kù)”的實(shí)際情況統(tǒng)一考慮。為了水庫(kù)安全，考慮在“三聯(lián)壩水庫(kù)”設(shè)置泄洪洞。因三聯(lián)壩水庫(kù)實(shí)為勇進(jìn)渠管理范圍且距南村水庫(kù)較遠(yuǎn)，為避免后期管理糾紛及減小維護(hù)難度，“三聯(lián)壩水庫(kù)”泄洪洞不設(shè)泄洪控制機(jī)構(gòu)。“三聯(lián)壩水庫(kù)”泄洪洞建成后，南村水庫(kù)的入庫(kù)洪水為“三聯(lián)壩水庫(kù)”～南村水庫(kù)壩址的區(qū)間洪水和經(jīng)過“三聯(lián)壩水庫(kù)”調(diào)蓄過后的洪水，其洪峰流量、洪量值均很小。

根據(jù)水文調(diào)算結(jié)果，南村水庫(kù)僅采用泄洪洞就可滿足泄洪要求，無(wú)需布置溢洪道；且根據(jù)水庫(kù)投入運(yùn)行后放空水庫(kù)及排沙需求，結(jié)合南村水庫(kù)供水對(duì)象，一部分處于水庫(kù)兩岸臺(tái)地需提水灌溉，一部分通過水庫(kù)放水就可自流入灌區(qū)的工程實(shí)際，綜合考慮采用泄洪洞泄洪。泄洪洞可兼做供水洞，灌溉用水通過泄洪洞自流入下游灌區(qū)。需提水灌溉的部分，提水管線取水口可設(shè)在泄洪洞進(jìn)水塔塔身上，而管線則埋設(shè)于泄洪洞底部沿泄洪洞布置，這樣就較好地利用了泄洪洞的便利條件，減少了供水管線的投資。

因大壩右岸緊鄰上桂花村，泄洪洞布置困難且施工及運(yùn)行中會(huì)對(duì)村莊產(chǎn)生一定不安全因素，故將泄洪洞布置在大壩上游左側(cè)主溝的岸坡內(nèi)。此布置結(jié)合施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)考慮，施工期可利用大壩上游左側(cè)沖溝過溝路基作為圍堰，暫時(shí)封堵路基下涵洞，攔蓄左側(cè)主溝的施工期洪水，大壩上游右側(cè)兩支溝洪水則采取修筑圍堰攔蓄施工期洪水。因此泄洪洞無(wú)施工期導(dǎo)流要求，泄洪洞施工不受施工期洪水影響，可較從容地安排工期，減小施工強(qiáng)度，保證施工進(jìn)度，消除一定的安全隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

水利建設(shè)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性工程，是與各種限制性條件矛盾、統(tǒng)一的綜合體。例如水庫(kù)選址在選定的沖溝內(nèi)時(shí)具有較好的地理區(qū)位優(yōu)勢(shì)，但是附帶有壩址選址范圍窄、庫(kù)容條件不足的問題。水庫(kù)上游因有“三聯(lián)壩水庫(kù)”攔蓄部分洪水與泥沙，南村水庫(kù)入庫(kù)洪水與泥沙量小，所需泄洪建筑物規(guī)模較小的優(yōu)勢(shì)，但存在“三聯(lián)壩水庫(kù)”壩體質(zhì)量未知、無(wú)泄洪設(shè)施，一旦失事將危及南村及下游黎城縣城區(qū)安全的問題。下壩址雖壩長(zhǎng)短、庫(kù)容條件好，但在大壩施工及后續(xù)管理中，又不可避免會(huì)發(fā)生與附近村莊沖突的問題。水利設(shè)計(jì)就是要把這些有利和不利因素綜合統(tǒng)一起來(lái)，是一個(gè)綜合考慮利弊得失、有取有舍的過程。在具體的設(shè)計(jì)過程中，要做好水庫(kù)樞紐各部分功能建筑的統(tǒng)一布置、合理利用，避免重復(fù)建設(shè)，以減小工程投資。有時(shí)又需根據(jù)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，淘汰一些落后的工程做法，采取一些形式新穎、結(jié)構(gòu)美觀的結(jié)構(gòu)，雖然一定程度上會(huì)增加工程投資，但可以為后續(xù)開發(fā)利用打好基礎(chǔ)。

TV62

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1004-7042（2017）05-0041-02

楊宜祥（1983-），男，2006年畢業(yè)于河海大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2017-03-18；

2017-04-24