龍祥能

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

清水河水庫工程壩址、壩線及壩型比選

龍祥能

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

文章結(jié)合盤縣清水河水庫工程初步設(shè)計情況，通過工程地形地貌、地質(zhì)條件、施工條件、建筑材料、建筑物布置、水庫淹沒及占地、工程投資等方面，對水庫工程選址、選線及壩型三方面進行分析比選，希望對類似工程起到一定的借鑒作用。

水庫工程；壩址；壩線；壩型；比選

1 工程概況

盤縣清水河水庫工程位于貴州省六盤水市盤縣淤泥鄉(xiāng)境內(nèi)，水庫壩址位于淤泥鄉(xiāng)清水河與楊梅樹河匯合口下游約100m的位置，距淤泥鄉(xiāng)約10km，距盤縣縣城紅果鎮(zhèn)直線距離約50 km。

水庫總庫容為337萬m3，工程規(guī)模為小(1)型，工程等別為Ⅳ等。主要建筑物為4級，次要建筑物為5級。設(shè)計洪水標準為30a一遇，校核洪水標準：混凝土面板堆石壩為300a一遇，其余為200a一遇。抗震設(shè)防烈度為6°。

水庫主要任務(wù)是供水，并兼有農(nóng)田灌溉。水庫供水及灌溉范圍為淤泥鄉(xiāng)境內(nèi)，水庫建成后，年供水量274萬m3，其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活用水136.79萬m3，工業(yè)用水100.71萬m3，灌溉用水36.5萬m3。

2 工程選址及選線

2.1 壩址選擇

推薦壩址位于清水河中段，清水河與楊梅樹河匯口后下游約100m處，清水河寨子下游約200m處河段上，壩址處河段地形較窄，呈“U”型，壩段河流流向總體上為S30-40°E，谷底高程1870.5-1872.3m，枯季水深約0.1-0.3m，右岸山頂高程2028m，地形坡度約40°-60°；左岸山頂高程為2033m，地形坡度為30°-40°。谷口寬106.5m，寬高比約為2.9。

岸坡基巖大多裸露，巖性主要為二迭系峨眉山玄武巖組(P2β)中厚層狀的玄武巖，厚度大于100m，巖體較完整。

規(guī)劃壩址河段長約200m，縱坡相對較為平緩，兩岸山體雄厚，基巖大多裸露，巖體較完整，無深切臨谷分布，河床底寬3-8m，且?guī)靺^(qū)位于清水河與楊梅樹河匯口以下，水量充沛，水文地質(zhì)條件相對較好。

水庫回水長約1.3km，主要利用清水河壩子作為庫盆。推薦壩址以上河段，受供水規(guī)模的限制，在相同正常蓄水位，越往上游壩址以上集水面積、庫容及可供水量等均較推薦壩址小，且地形開闊，上游約100m處為清水河與楊梅樹河匯口，因此不宜作壩址；推薦壩址以下河段，河道縱坡較陡，河床比降達18%，為深切的峽谷地貌，若在該河段建壩，壩較高、工程投資大，也不宜作壩址。因上下游無適宜選擇壩址河段，所以壩址選擇具有唯一性。如圖1所示。

2.2 壩線選擇

由于壩址上游地形開闊，下游河道縱坡較陡，河床比降達18%，為深切的峽谷地貌，地質(zhì)條件均為玄武巖地層，壩址河段可建壩范圍僅200m左右，在此范圍內(nèi)河道寬度與河床坡降均變化不大。若壩線選擇在清水河與楊梅樹河匯口，此處地形相對壩址中部和下部要開闊，壩體及上游圍堰投資相對較大，若壩線選擇在壩址下部，不利于施工布置，所以從有利于施工布置(圍堰放在清水河與楊梅樹河匯口下游側(cè))和減少投資的角度出發(fā)，壩線選擇在壩址河段中部。

受地形地貌、施工布置、工程規(guī)模等限制，壩線選擇范圍局限，再結(jié)合壩型設(shè)計，在200m左右范圍內(nèi)本工程壩線選擇具有唯一性。

3 壩型比選

3.1 壩址地質(zhì)

1)地層巖性：①基巖：壩區(qū)出露地層為二迭系峨眉山玄武巖組(P2β)，巖性主要為中厚層青灰色玄武巖及二層灰色凝灰質(zhì)玄武巖。②覆蓋層：殘坡積層(QdL+eL)：主要成分為砂質(zhì)粘土夾碎石，零星分布于壩區(qū)兩岸較緩地帶。厚度0-10m。沖洪積層(QaL+pL)：主要成分為砂礫石層，砂、礫石一般粒徑2-8cm，分布于河床，厚一般0.2-6m。

2)構(gòu)造及結(jié)構(gòu)面：壩址處構(gòu)造單一，無大的構(gòu)造斷層通過，主要為單斜構(gòu)造，巖層走向N60-70°W，傾向SW(傾下游略偏右岸)，傾角15°-20°。玄武巖屬巖漿巖，受火山作用原生的柱狀節(jié)理裂隙較發(fā)育，且?guī)r體抗風(fēng)化能力較低，經(jīng)過后期的蝕變、風(fēng)化變質(zhì)等作用，巖體的次生節(jié)理裂隙也發(fā)育。

3)建筑材料：①1#料場位于庫區(qū)左岸的黑白后山，距離壩址約6.0km，有簡易的鄉(xiāng)村公路相通，交通相對較為便利。基巖巖性為二疊系中統(tǒng)茅口組灰至深灰色中至厚層狀含燧石團塊及白云質(zhì)團塊灰?guī)r，單層厚度h=0.4-0.7m，根據(jù)平均厚度法計算，該料場總儲量約28.3萬m3。②2#料場位于壩區(qū)上游清水河和楊梅樹河匯口的山脊上，距離壩址約400m，有鄉(xiāng)村公路相通，交通便利。基巖巖性為二疊系上統(tǒng)玄武巖組中厚層至厚層玄武巖，巖體風(fēng)化不均一，強風(fēng)化厚5-13m。料場可用范圍大，設(shè)計可根據(jù)需要進行開采。料場區(qū)巖體風(fēng)化不均一，無用層厚，開采過程中應(yīng)剝離掉，巖體柱狀節(jié)理發(fā)育，開采級配較差。該料場總儲量大于40萬m3。

3.2 壩型選擇

1)剛性壩：剛性壩常見的代表壩型主要有重力壩、拱壩，本階段根據(jù)新工藝、新施工方法引入堆石混凝土壩進行比較。可研階段對碾壓混凝土重力壩和混凝土拱壩兩種壩型樞紐方案的技術(shù)經(jīng)濟進行比較，兩種方案在樞紐布置、施工條件等均較接近，技術(shù)上均可行，但由于左岸覆蓋層較厚，拱壩方案在左岸設(shè)置工程量較大的重力墩，至使該樞紐部分投資相對重力壩增加538.27萬元(13.8%)。本階段經(jīng)現(xiàn)場踏勘及地質(zhì)勘探的進一步深入，左岸設(shè)置重力墩與可研階段一樣，拱壩方案布置與可研階段一致。所以本階段拱壩方案不予考慮。

2)柔性壩：柔性壩常見的代表壩型主要有土石壩，鋼筋混凝土面板堆石壩。根據(jù)當(dāng)?shù)刂尾牧系姆治觯亮蠠o大規(guī)模分布，由于筑壩填筑量大，不能滿足需求，不考慮土質(zhì)防滲壩，但可利用壩址附近的玄武巖石料建混凝土面板堆石壩。

因此，本階段將重力壩、堆石混凝土壩、混凝土面板堆石壩進行同精度比較，按照安全可靠、技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的原則確定本階段推薦壩型。

3.3 壩型比較

主要從各壩型對應(yīng)的樞紐布置、工程地質(zhì)條件、施工條件、淹沒占地、直接經(jīng)濟投資等方面進行綜合比較。

3.3.1 工程地質(zhì)條件

由于壩線唯一，所以工程地質(zhì)條件基本一致。

3.3.2 樞紐布置比較

堆石混凝土壩和碾壓混凝土重力壩的溢洪道均布置于壩頂，取水及放空設(shè)施布置于壩身，工程布置緊湊，相對占地面積較小。而混凝土面板堆石壩由于無天然埡口可利用，岸邊式溢洪道布置在左岸，覆蓋層深，開挖量大，且易形成高邊坡，導(dǎo)流、取水兼放空隧洞布置于右岸，工程布置較為分散，相對占地面積較大。

所以樞紐布置：碾壓混凝土重力壩和堆石混凝土壩較優(yōu)。

3.3.3 施工條件

1)對外交通及施工布置條件相似，但由于堆石混凝土壩和碾壓混凝土重力壩建筑物交叉較多，施工相互干擾較大，混凝土面板堆石壩布置分散，相對施工干擾較小。

2)經(jīng)計算，各方案施工工期：堆石混凝土壩20個月，碾壓混凝土重力壩24個月，混凝土面板堆石壩24個月，堆石混凝土壩優(yōu)于面板壩和重力壩。

3)施工導(dǎo)流均采用上下游圍堰一次攔斷隧洞導(dǎo)流的施工導(dǎo)流方式，堆石混凝土壩和碾壓混凝土重力壩的導(dǎo)流隧洞相對于面板堆石壩的導(dǎo)流洞短35m，由于面板堆石壩洪水標準高于堆石混凝土壩和碾壓混凝土重力壩，所以堆石混凝土壩和碾壓混凝土重力壩的圍堰工程量相對較小；施工度汛方面堆石混凝土壩、重力壩允許壩面臨時過水，不需要壩面保護措施，而面板堆石壩不允許臨時過水，因此碾壓混凝土重力壩和堆石混凝土壩較優(yōu)。

3.4 水庫淹沒及占地投資

3個方案水庫淹沒均采用開敞式自由溢流，堆石混凝土壩和碾壓混凝土重力壩溢流凈寬相同，淹沒標準一樣，水庫淹沒及占地投資一樣，而面板堆石壩洪水標準高于其他兩個方案，水庫淹沒相對較大，樞紐布置相對分散，且多2#料場占地，及堆放2#料場棄渣的渣場占地，所以占地相對較大，因此碾壓混凝土重力壩和堆石混凝土壩較優(yōu)。

3.5 工程直接投資比較

通過三種壩型方案工程投資比較，碾壓混凝土重力壩樞紐工程投資5505.63萬元，堆石混凝土壩樞紐工程投資5814.20萬元，混凝土面板堆石壩樞紐工程投資5852.41萬元，從節(jié)約工程投資的角度，碾壓混凝土重力壩較優(yōu)。

3.6 綜合比較及選擇

經(jīng)過以上綜合分析，各方案均有優(yōu)缺點：①各方案工程地質(zhì)條件、施工條件相當(dāng)；②水庫淹沒及占地，混凝土面板堆石壩較大，而且導(dǎo)流投資略高；③碾壓混凝土重力壩和堆石混凝土壩布置緊湊，施工干擾相對較大，壩體開挖量及填筑較小，其中碾壓混凝土重力壩比堆石混凝土壩還要?。虎軓墓こ讨苯油顿Y上看，碾壓混凝土重力壩比堆石混凝土壩和混凝土面板堆石壩要節(jié)約。經(jīng)綜合分析論證并結(jié)合工程投資，本工程選擇碾壓混凝土重力壩方案為推薦壩型。

表1 壩型綜合比較表

4 結(jié) 語

壩址、壩線及壩型的比選論證在水利水電工程設(shè)計占據(jù)重要位置，它們的選擇直接關(guān)系到工程規(guī)模，施工布置，淹沒及移民、經(jīng)濟投資等方面，所以必須經(jīng)過充分論證后慎重選擇。清水河水庫建成后，不僅可解決下游城鄉(xiāng)居民的飲水困難和下游農(nóng)田灌溉問題，同時可將剩余水量用于工礦企業(yè)的發(fā)展，在保證城鄉(xiāng)飲水需求的同時，也可以緩解工礦企業(yè)用水緊張的局面，為淤泥鄉(xiāng)經(jīng)濟發(fā)展和建設(shè)社會主義新農(nóng)村提供有力保障。

[1]貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院.盤縣清水河水庫工程初設(shè)設(shè)計報告[R].貴陽 ：貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，2016.

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1007-7596(2017)09-0146-03

2017-09-18

龍祥能(1987-)，男，貴州惠水人，工程師 ，從事水利水電工程設(shè)計工作。