劉春艷，郭　濤

（太原市水利勘測設計院，山西　太原　030002）

1　工程概況

內蒙古自治區(qū)包頭市石拐區(qū)位于市區(qū)東部，大青山南麓、土默川西部，西南與包頭市九原區(qū)毗連，南與包頭市東河區(qū)相鄰，東與包頭市青山區(qū)接壤，總面積761km2。五當召是國家重點文物保護單位、4A級旅游景區(qū)，是中國藏傳佛教的四大名寺之一，也是內蒙古自治區(qū)最大的藏傳佛教寺院。

擬建的五當召水庫位于包頭市石拐區(qū)的五當召溝內，五當召是五當溝的一級支流，五當溝系黃河一級支流，發(fā)源于包頭市固陽縣下濕壕鎮(zhèn)頭道井山頂，向西北傾斜。

2　工程建設必要性

隨著國民經濟的發(fā)展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴大，特別是區(qū)內旅游業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，而本工程區(qū)距五當召景區(qū)僅2.5km，與之配套的地方特色農業(yè)急需發(fā)展，因此，迫切需要修建水利工程以增加景區(qū)的美譽度；其次，隨著鄉(xiāng)村經濟的發(fā)展壯大，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊以及河流兩岸的農田基地，急需提高防洪能力；再次，作為黃河一級支流的五當溝，修建五當召水庫可每年減少黃河泥沙匯入2.27萬m3，50年可減少113.5萬m3泥沙匯入黃河。通過水庫的建設，不僅可以促進當地經濟的可持續(xù)發(fā)展，同時將帶來巨大的生態(tài)和社會效益。

3　工程任務和規(guī)模

3.1　工程任務

結合水庫下游防洪要求和當地國民經濟發(fā)展對水資源的需求，確定本次水庫建設任務為以防洪為主，兼顧旅游和灌溉。

水庫下游防洪保護對象有：自然村4個（毛忽洞村、堿水渠村、席麻塔村、牧業(yè)隊）、耕地233.33hm2、人口1500人、牲畜存欄數3500頭，還有巨龍焦化廠、包頭市佳遠化工有限責任公司，包頭市軍遠工貿有限責任公司等企業(yè)。此外，五當召水庫還擔負下游毛忽洞村、堿水渠村、席麻塔村及牧業(yè)隊66.67hm2耕地的灌溉任務。

3.2　工程規(guī)模

水庫總庫容為126.6萬m3，其中死庫容48.8萬m3，興利庫容19.7萬m3，調洪庫容58.1萬m3，水庫控制流域面積為31.8km2，壩長125m，壩高34.4m。

4　工程等別和建筑物級別

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）規(guī)定該水庫屬?。ㄒ唬┬退畮?，工程等別為Ⅳ等，其主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，樞紐建筑物設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為200年一遇，施工導流洪水重現期為汛期5年一遇。

5　工程選址比選

5.1　選址原則

一是可以滿足用水需求的庫容條件及應對特大洪水的泄流條件；二是較好的壩址地形地質條件；三是水庫淹沒損失小，樞紐布置方案經濟合理；四是較為便利的施工條件。

5.2　壩址地形、地質條件比較

從地形條件來看，水庫大壩要盡可能建在口小肚大的地方，綜合考慮了地形、地質、建材、樞紐布置等因素后選擇兩處水庫壩線進行方案比較，即上壩線和下壩線。

5.2.1上壩線方案

上壩線位于漿砌石拱橋上游270m處，壩址處河溝底寬約60m，兩岸山坡陡峻，花崗片麻巖裸露，坡度為45°左右，巖脈走向基本與河流主流垂直，巖層傾角60°～70°，并且向庫區(qū)傾斜，基礎巖石較完整，無需地基處理，有利于水庫蓄水防漏。上壩線上游2.5km處為五當召景區(qū)。

5.2.2下壩線方案

下壩線位于漿砌石拱橋下游1.5km處，壩址處河溝底寬約80m，兩岸山坡較陡，坡度約40°～45°左右，花崗片麻巖有部分裸露，大部分為表土覆蓋，基礎巖石較破碎，需做地基處理，主河床沙礫石覆蓋較厚。

從地形地質條件比較，上壩址較優(yōu)。

5.3　上、下壩址樞紐建筑物布置及施工條件

5.3.1上壩址樞紐建筑物布置及施工條件

由于該壩址兩岸高山陡峻，沒有布置溢洪道的條件，且五當召溝為石質山區(qū)，石料開采方便，混凝土骨料砂、礫、卵石均可就地取材。因此，上壩址方案較為理想的壩型為混凝土壩，采用底孔泄洪沖沙洞泄洪。5.3.2下壩址樞紐建筑物布置及施工條件

該壩址下游有取土場，且運距不遠，可選用土壩，擬采用帶粘土心墻的土壩方案，使用底孔泄洪洞泄洪，泄洪洞布設于主河槽中，水庫運行方式與上壩線相同。大壩迎水面設0.4m厚干砌石護坡，背水面采用混凝土網格碎石護坡，壩頂筑防浪墻，下游坡腳設置排水棱體。泄洪沖沙洞進口建啟閉塔，并用工作橋通至壩頂。大壩前后坡中部均設馬道，馬道和山坡與大壩交界處修漿砌石排水溝。

兩個壩址的施工條件都比較便利。

5.4　庫容條件及水庫淹沒損失比較

以防洪為首要任務的水庫，防洪庫容的大小決定了壩址方案的選擇。經計算分析五當召水庫上、下兩壩線處庫容基本相同，因此對壩址方案選取則應重點考慮水庫的淹沒影響。在水庫的興建過程中，淹沒問題涉及到許多社會問題，且很難解決，下壩線占地較多，且涉及14戶居民的淹沒補償及搬遷問題，因此在方案比選中處于劣勢。而上壩線距五當召景區(qū)較近，有利于促進旅游業(yè)的發(fā)展，從而帶動當地經濟發(fā)展。

綜合考慮以上各種因素，本次設計選擇上壩址作為五當召水庫樞紐壩址。

6　壩型比選

根據上壩址的現狀地形、地質條件，壩基巖性、兩岸坡度、施工條件、建筑材料等因素，選定混凝土重力壩、堆石混凝土重力壩和砌石重力壩進行比較。

6.1　混凝土重力壩

混凝土重力壩是一種傳統壩型，技術成熟，適合大型機械化施工，造價較高，由于施工技術較復雜，溫度控制和裂縫控制難度高，故對施工隊伍的技術素質和機械化水平要求較高。

本工程所在地區(qū)石料豐富，混凝土細骨料經水洗處理后可滿足工程所需，工程沿線沒有混凝土粗骨料，建議進行外購。

6.2　堆石混凝土重力壩

堆石混凝土是一項創(chuàng)新混凝土筑壩施工技術。該技術是以高流動性自密實混凝土技術為基礎的大體積混凝土施工技術。方法是先將大粒徑塊石入倉，然后從堆石體上部澆入專用的自密實混凝土，利用其高流動性完全充填堆石體空隙，形成完整、密實、有較高強度和低水化熱的大體積混凝土。堆石混凝土壩比普通混凝土壩水泥用量少，且造價較低。

6.3　砌石重力壩

砌石重力壩有水泥砂漿砌石和一級配混凝土砌石兩種施工方法。砌石壩的強度和均質性弱于混凝土壩，按以往的施工經驗，水泥砂漿砌石壩施工材料和質量均缺乏保證，特別是混凝土防滲墻工藝粗糙，往往形成漏水通道。我國南方地區(qū)采用的一級配（小石子）混凝土砌石，采用振搗棒振搗，其施工質量顯著高于前者，但使用人工較多，勞動強度大。

經比較，在發(fā)揮同等效益的條件下，混凝土重力壩造價最高，堆石混凝土壩略高于砌石壩。本次設計就堆石混凝土壩和一級配混凝土砌石壩進行比較，一級配混凝土砌石壩造價相對較低，但質量控制難度較大，堆石混凝土壩施工作業(yè)機械化程度較高，工人勞動強度小，質量較易控制。同時，現在人工單價越來越高，砌石重力壩的價格優(yōu)勢已不明顯。

因此，本次設計確定采用堆石混凝土重力壩壩型，最大壩高34.4m，壩軸線長度125m，水庫總庫容126萬m3，樞紐工程包括大壩（擋水壩段和溢流壩段）、泄洪沖沙洞等。

7　結語

通過對以上壩址地形、地質條件、施工條件、庫容條件、水庫淹沒損失及建筑材料等因素的比較分析，確定了五當召水庫壩址及壩型。項目建成后，可有效減少泥沙匯入黃河，提高水庫下游防洪標準，在兼顧農田灌溉的同時還對石拐區(qū)充分發(fā)展旅游資源具有積極的意義。