（太原市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 山西太原 030002）

1 項(xiàng)目背景

我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)加快轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，中央一號(hào)文件持續(xù)關(guān)注三農(nóng)問(wèn)題，提出要堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展。項(xiàng)目所在地達(dá)茂旗，境內(nèi)有兩條季節(jié)性河流，自西向東匯入塔布河，全鄉(xiāng)耕地總面積1.09萬(wàn)hm2，耕地較多，是相對(duì)宜農(nóng)地區(qū)，但該地降水量少，且集中在6-9月份，分布極不均勻，長(zhǎng)期以來(lái)，因地下水缺乏、地表水得不到合理利用，水資源供需矛盾突出，進(jìn)而影響農(nóng)田、牧場(chǎng)的灌溉，為了達(dá)到農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收的目標(biāo)，開(kāi)發(fā)利用地表水資源是刻不容緩的。

塔布河為內(nèi)蒙古中部的內(nèi)流河，發(fā)源于固陽(yáng)縣大廟公社大南溝西南山頂，在上游稱召河，中上游稱大黑河，中游稱塔布河，下游稱沙爾木倫河。干流全長(zhǎng)316 km。本次工程建設(shè)地點(diǎn)位于塔布河的一級(jí)支流南河槽上，流域面積78.3 km2，河道長(zhǎng)17.9 km。

2 壩址比選

2.1 選擇原則

一個(gè)完整的水利建設(shè)工程，包括水利樞紐本身和水庫(kù)受益區(qū)，因此水庫(kù)壩址的選擇必須綜合考慮庫(kù)區(qū)地質(zhì)、工程任務(wù)、施工條件、工程效益等問(wèn)題。根據(jù)本工程的實(shí)際條件，塔布河水庫(kù)的大壩選址要考慮以下問(wèn)題:

1）庫(kù)區(qū)地質(zhì)條件好，無(wú)滲漏通道；淹沒(méi)范圍內(nèi)無(wú)文物古建、廠房等重要建筑物，淹沒(méi)影響??；

2）水庫(kù)有足夠的庫(kù)容，能滿足灌溉及其他用水要求；

3）滿足水庫(kù)泄洪需求，能安全排除校核標(biāo)準(zhǔn)下的洪水；

4）壩址最好為基巖，無(wú)透水及繞壩滲漏問(wèn)題。

2.2 壩址地形、地質(zhì)條件比較

從水庫(kù)投資及效益產(chǎn)出方面來(lái)看，大壩要盡可能建在口小肚大的位置，在水庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)設(shè)計(jì)人員和有關(guān)專家多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘，最后綜合考慮了地形、地質(zhì)、溢洪道布置條件、搬遷移民、投資等因素后選擇兩處水庫(kù)壩址進(jìn)行比選，簡(jiǎn)述如下:

1）上壩址

上壩址位于什大股村西北約2.5 km的南河槽上。壩址處谷底地形較平緩，谷底寬約102 m，河谷在該處呈葫蘆口狀，谷底變窄，具備良好的建庫(kù)地形條件。左右兩壩肩較陡，左壩肩坡度45°～50°，地面相對(duì)高程538～558m；右壩肩坡度 50°～55°，地面相對(duì)高程 536.8～558，相對(duì)高差22 m左右。兩壩肩基巖裸露，均為巖質(zhì)岸坡。壩址覆蓋層厚度0～2.5 m，結(jié)構(gòu)松散，下伏基巖為三合明群角閃二長(zhǎng)片麻巖，巖體堅(jiān)硬，呈中厚層狀，結(jié)構(gòu)面弱發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)有軟弱夾層和緩傾結(jié)構(gòu)面。壩址兩岸巖層傾向山里偏下游，但山體宏厚，巖石堅(jiān)硬，巖體無(wú)軟弱夾層，下游無(wú)臨空面，岸坡穩(wěn)定。

2）下壩址

下壩址同樣位于上壩址下游1 km處，河道寬約125 m。河谷呈“u”字型，左岸坡坡度 30°～35°，右岸坡坡度35°～40°，相對(duì)高差19 m左右。兩岸坡大多基巖裸露，局部被松散層覆蓋，厚度0～1.5 m。壩址區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象為基巖風(fēng)化，據(jù)勘察，基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚4～6 m，弱風(fēng)化層厚 9～12 m。

3）壩址比較

上、下兩壩址距離較近，工程地質(zhì)條件相近，岸坡巖體較完整，巖石堅(jiān)硬，工程性質(zhì)好，壩肩穩(wěn)定性較好，但相比之下，上壩址谷底寬度較窄，兩壩肩坡度陡、高差大，更適合水庫(kù)建設(shè)，因此上壩址優(yōu)于下壩址。

2.3 壩址庫(kù)容比選

庫(kù)容是表征水庫(kù)規(guī)模的一個(gè)主要指標(biāo)，直接決定著水庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益，本次比選在1∶1 000實(shí)測(cè)地形圖上量取上、下壩址庫(kù)容曲線，將河底高程假定為同一高程后進(jìn)行對(duì)比，成果見(jiàn)圖1，由庫(kù)容曲線對(duì)比可知，上下壩址庫(kù)容較為接近，下壩址略微大一些。在庫(kù)容均為253萬(wàn)m3的情況下，上壩址壩高為20.2 m，壩長(zhǎng)232 m，下壩址壩高23.2 m，壩長(zhǎng)244 m，下壩址投資大于上壩址。且由于本次設(shè)計(jì)供水范圍為小文公鎮(zhèn)，上壩址位于小文公鎮(zhèn)境內(nèi)，而下壩址位于召河鎮(zhèn)境內(nèi)，從征地方面考慮，下壩址工程及庫(kù)區(qū)占地較難協(xié)調(diào)，因此，綜合考慮壩址地形地質(zhì)條件、庫(kù)容、占地及投資等問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)選擇上壩址。

圖1 上下游壩址庫(kù)容對(duì)比表

3 壩型比選

根據(jù)上壩址的地理位置、地形條件、地層巖性等因素，綜合考慮溢洪道及壩基開(kāi)挖出的土石料特性，選定黏土心墻砂礫石壩、瀝青混凝土心墻壩、混凝土重力壩進(jìn)行比較。

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014），黏土心墻砂礫石壩及瀝青混凝土心墻壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核；混凝土重力壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計(jì)，200年一遇校核。

1）黏土心墻砂礫石壩

黏土心墻砂礫石壩是歷史最悠久，世界壩工建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和發(fā)展最快的一種壩型，土石壩主要優(yōu)勢(shì)為:（1）能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件，幾乎任何不良地基，經(jīng)處理后均可修建土石壩；（2）可以就地、就近取材，幾乎任何土石料均可筑壩，減少工地的外線運(yùn)輸；（3）施工工藝簡(jiǎn)單，隨著現(xiàn)代化施工機(jī)械的發(fā)展，土石壩的施工進(jìn)度進(jìn)一步加快，有效的縮短了工期，降低了造價(jià)。

根據(jù)地勘資料顯示，溢洪道開(kāi)挖出來(lái)的土石渣料可作為壩殼材料，黏土土料場(chǎng)距工程區(qū)約15 km，有縣道直通工程區(qū)，交通便利。

2）瀝青混凝土心墻壩

瀝青混凝土心墻壩是壩體中部設(shè)置瀝青混凝土墻作為防滲體的土石壩，心墻寬度為0.4 m，兩側(cè)設(shè)水平過(guò)渡層，壩殼料采用砂礫料進(jìn)行填筑，上游壩坡坡比為1∶2.75，壩坡采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板防護(hù)，下游壩坡坡比為1∶2.25，壩坡采用草皮護(hù)坡。瀝青混凝土有良好的防滲及適應(yīng)變形的性能。該壩型的優(yōu)點(diǎn)是受外界氣候及光照影響較小，瀝青混凝土的攤鋪、壓實(shí)較簡(jiǎn)單，與兩岸及河床混凝土底座易于連接。

3）混凝土重力壩

混凝土重力壩是用依靠壩體自重保持穩(wěn)定的壩，應(yīng)用較廣泛，具有以下優(yōu)點(diǎn):（1）對(duì)地形、地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，甚至在土基上也可修建高度較低的重力壩；（2）在沒(méi)有條件修建溢洪道的地方可以使用，混凝土重力壩可以直接溢流；（3）施工方便，大體積混凝土可以采用機(jī)械化施工；（4）設(shè)計(jì)方便簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)安全可靠。與此同時(shí)，該種壩型還有以下缺點(diǎn):（1）壩體與地基接觸面積大，對(duì)穩(wěn)定不利；（2）壩體體積大，溫度控制和裂縫控制難度高，在澆筑時(shí)，需有嚴(yán)格的溫度控制措施；（3）壩體尺寸大，用料多，投資大。

經(jīng)綜合比較，混凝土重力壩造價(jià)高，施工技術(shù)復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較大，黏土心墻砂礫石壩和瀝青混凝土心墻壩二者相差不大，造價(jià)都較低，由于本工程區(qū)附近有黏土，且黏土儲(chǔ)量較大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求，結(jié)合黏土心墻壩施工工藝簡(jiǎn)單，施工進(jìn)度快，造價(jià)低等特點(diǎn)，本工程最終選定水庫(kù)樞紐建筑物型式為黏土心墻砂礫石壩。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)壩型及壩址的分析對(duì)比，塔布河水庫(kù)壩址選擇上壩址，壩型選擇黏土心墻砂礫石壩。大壩壩頂全長(zhǎng)242 m，最大壩高20.2 m，河底以上壩高14.2 m，壩頂寬度6 m。上游壩坡坡度為1∶2.75，采用0.25 m厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板防護(hù)；下游壩坡坡度為1∶2.25，為草皮護(hù)坡；心墻采用黏土填筑，頂寬3 m，上下游坡度均為1∶0.2，心墻建基于弱風(fēng)化巖石上，上下游設(shè)三層反濾料，寬度均為1.0 m。

水庫(kù)建成后，通過(guò)蓄水和調(diào)節(jié)將豐水期多余的水積蓄在庫(kù)內(nèi)，對(duì)水資源從時(shí)間和空間上進(jìn)行合理的分配，可大大提高水資源的利用率，增加灌溉面積，提高農(nóng)民收入；水庫(kù)蓄水后，地下水位將得到維持，對(duì)改善區(qū)域小氣候、水環(huán)境產(chǎn)生良好的影響，同時(shí)對(duì)動(dòng)、植物物種的恢復(fù)起到積極的作用。