郭春玲

（山西省水利水電勘測設計研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 概況

半溝水庫是中部引黃供水工程隰縣縣域供水工程的調蓄水庫之一，位于朱家峪河支溝半溝川內，壩址距半溝村北約1 km。中部引黃供水工程在隰縣設置兩個分水口，1號分水口布置于中部引黃工程西干線末端，2號分水口布置于蒲大支線2號隧洞進口，總供水量3 610萬m3，流量1.41 m3/s，其中，1號分水口0.552 m3/s，2號分水口0.855 m3/s。

半溝水庫自中部引黃工程西干線末端1號分水口引水，通過加壓泵站和輸水管道，將水輸送到半溝水庫內，主要負責給城川河以西的唐戶垣灌區(qū)、任家垣灌區(qū)、后墕垣灌區(qū)、陽頭升垣灌區(qū)、刁家峪西垣灌區(qū)等5個灌區(qū)及下李工業(yè)園區(qū)、縣城工業(yè)園區(qū)和隰縣縣城居民生活供水，總供水量1 322萬m3，其中生活用水110萬m3，工業(yè)用水138萬m3，農業(yè)灌溉用水1 074萬m3，灌溉面積約0.64萬hm2。

半溝水庫總庫容592萬m3，其中興利庫容436萬m3。正常蓄水位1 014.02 m，死水位999.00 m，汛限水位1 014.02 m，設計洪水位1 014.50 m，校核洪水位1 015.35 m。樞紐由大壩和導流泄洪洞組成。大壩壩軸線長213 m，壩頂高程1 022.10 m，最大壩高39.82 m。導流泄洪洞位于大壩右岸的山體內，進口設進水塔，塔內右側設泄洪洞進水口，左側設供水管線進水口。供水管埋設在塔身混凝土內，經90°豎直轉角向下進入進水塔底板，在底板內轉至泄洪洞軸線處，然后沿泄洪洞軸線水平埋設在進水塔底板中。供水管平出進水塔底板后，進入泄洪洞洞身底板中心線下，沿隧洞埋設壓力鋼管，將庫水引出至壩下游，在水洞出口引渠段右側設控制閥。

大壩左岸修建上壩公路，瀝青路面，寬6 m，長約335 m，右壩端布設管理房。

2 工程規(guī)模

中部引黃供水工程在隰縣境內設置兩個分水口，1號分水口位于中部引黃工程西干線末端，2號分水口位于蒲大支線2號隧洞進口，總供水量3 610萬m3，其中城鎮(zhèn)生活供水110萬m3，工業(yè)供水990萬m3，農業(yè)供水2 281萬m3，蒸發(fā)滲漏219萬m3。供水流量1.41 m3/s，其中，1號分水口0.552 m3/s，2號分水口0.855 m3/s。

根據《山西大水網中部引黃工程隰縣小水網規(guī)劃》，共設3座調蓄水庫，南峪調蓄庫總供水量為352萬m3，全部為農業(yè)供水；北溝河調蓄庫總供水量為1842萬m3，農業(yè)供水855萬m3，工業(yè)供水852萬m3，蒸發(fā)滲漏135萬m3；南峪和北溝河水庫從2號分水口引水。

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）中的有關規(guī)定，半溝水庫總庫容557萬m3，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別4級，次要建筑物和臨時建筑物級別為5級，工程規(guī)模為?。ㄒ唬┬汀?/p>

調蓄水庫工程建筑物防洪標準為30年一遇設計，300年一遇校核。工程區(qū)地震動峰值加速度為0.10 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s，地震基本烈度為Ⅶ度，工程設防烈度定為Ⅶ度。

3 大壩設計

3.1 壩址初選

地形條件是壩址選擇的首要條件，根據水庫的灌溉范圍，適宜修建調蓄水庫的壩址有三個，分別為羊道溝骨干壩址、半溝1號骨干壩址和柴家溝骨干壩址，羊道溝骨干壩址和半溝1號骨干壩址位于半溝溝內，羊道溝骨干壩位于下游，半溝1號骨干壩位于上游，兩壩址之間相距約2.4 km，經土地調查，三個壩址庫區(qū)分別占有基本農田1.5 hm2、14.3 hm2和3.3 hm2。在半溝1號骨干壩和柴家溝骨干壩附近，有適合本工程的壩址，但在這兩個壩址區(qū)域內，大部分為基本農田。

基本農田是確保國家糧食安全的基礎，我國實行基本農田保護制度?！痘巨r田保護條例》第二條規(guī)定，所謂基本農田是指按照一定時期人口和社會經濟發(fā)展對農產品的需求，依據土地利用總體規(guī)劃確定的不得占用的耕地。根據這一規(guī)定，基本農田是由土地利用總體規(guī)劃確定下來的?；巨r田一經劃定，任何單位和個人不得擅自占用，或者擅自改變用途。根據《國務院關于深化改革嚴格土地管理的決定》的規(guī)定，土地利用總體規(guī)劃修編涉及基本農田調整的，必須報國務院批準。按照《國土資源聽證規(guī)定》的要求，對土地利用總體規(guī)劃調整、非農業(yè)建設占用及農業(yè)結構調整等涉及基本農田的，要實行聽證。根據《土地管理法》第四十五條的規(guī)定，征收基本農田的，要經國務院批準?！秶鴦赵宏P于深化改革嚴格土地管理的決定》在征收基本農田補償方面作出了明確的要求，經批準占用基本農田的，征地補償標準按法定最高標準執(zhí)行。所以半溝1號骨干壩和柴家溝骨干壩附近這兩個壩址是不可行的。

經綜合考慮，工程壩址選在羊道溝骨干壩上游約300～1 000 m范圍，壩體和庫區(qū)占地范圍均不占用基本農田，所以該壩址的選擇是唯一的，即為羊道溝骨干壩址上游300～1 000 m范圍。

3.2 壩軸線確定

水庫管理范圍為賠償線以下：大壩管理范圍為上游至壩軸線上游65 m，下游至壩腳以下基本農田范圍外，大壩兩端向外50 m，占地6.72 hm2。

水庫保護范圍：壩址以上為庫區(qū)兩岸土地征用線以上至第一道分水嶺脊線之間，下游及兩岸為工程管理范圍邊界線外延100 m。

本次工程根據實際地形及不能占用基本農田的限制條件，壩軸線應選擇在羊道溝骨干壩上游基本農田范圍之外，但越向上游庫區(qū)地形越狹窄，庫容條件較差，壩高較高，加大工程投資；所以將壩軸線選在庫容條件較好，直線距離較短，兩岸壩肩山體有足夠的高度和厚度的下游區(qū)，即距離羊道溝骨干壩軸線上游約300 m處。

3.3 壩型選擇

壩型應與壩址區(qū)的自然條件、工程地質、水文條件相適應，且技術合理、經濟節(jié)約，充分利用當地材料；施工簡便，便于采用大型機械設備施工。

庫區(qū)地貌上屬黃土丘陵溝壑區(qū)，庫區(qū)受長期流水侵蝕切割，地形較復雜，溝谷發(fā)育，黃土梁與溝谷交錯排列。沖溝大小不一，較為發(fā)育，多垂直于主溝發(fā)育，具典型黃土溝谷地貌特征。主要發(fā)育半溝川及其支溝，半溝川總體走向為S45°E，溝谷寬10～150 m，溝底高程988～1 020 m，兩岸多為土質岸坡，庫尾部分岸坡出露基巖。岸坡較陡，兩岸邊坡自然坡角35°～65°。左岸地面高程990～1 187 m，右岸地面高程991～1 178 m，受岸坡卸荷及雨水沖刷淘蝕影響，地表溝壑縱橫，土體裂隙較發(fā)育，河谷斷面呈“V”型。

溝底出露地層為全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal），巖性上部為低液限粘（粉）土，具弱～微透水性。下部為低液限粘（粉）土含少量卵石混合土，局部含砂量較大。僅在距庫尾180 m范圍內出露地層為三疊系中統(tǒng)二馬營組下段（T2er1）厚層中細粒長石砂巖夾泥巖、頁巖，該層地表出露厚度25 m。

結合本工程地形、地質及地材，該工程地質條件不適宜修建重力壩，適宜修建當地材料壩，但當地缺乏石料，有豐富的土料，且土質和儲量均可滿足工程需要，所以本工程壩型選擇碾壓均質土壩。

3.4 泄洪設施選擇

水庫泄洪設施一般為溢洪道或泄洪洞，或二者共同泄洪。

本工程泄量受下游骨干壩泄量限制，最大泄量為骨干壩溢洪道最大泄量51.8 m3/s。

半溝水庫為調蓄水庫，如果單獨采用溢洪道泄洪，溢洪道宜采用開敞式，堰頂不設閘門。水庫正常蓄水位1 020.90 m，下游河道高程990.0 m，上下游水位高差30.9 m，根據工程區(qū)的地形條件泄槽坡度較陡，部分槽段需要回填，且地基為土基，安全穩(wěn)定性差。該段河谷較狹窄，兩岸地形陡峻，施工導流宜采用全斷面河床圍堰導流方式，溢洪道堰頂高程1 020.90 m，高于上游河床約30 m，也不能同時兼作施工導流設施，必須另建導流隧洞。所以不考慮溢洪道單獨泄洪。

本次設計擬定，泄洪洞單獨泄洪、溢洪道與泄洪洞共同泄洪兩個方案。方案一泄洪洞單獨泄洪，右岸布置泄洪洞單獨泄洪，隧洞寬3.0 m，洞高3.5 m最大泄量51.8 m3/s，經調洪計算，校核洪水位1 021.41 m。方案二溢洪道與泄洪洞共同泄洪，右岸布置泄洪洞，左岸布置溢洪道，泄洪洞與溢洪道共同泄洪，最大泄量51.8 m3/s，溢洪道寬5.0 m，堰頂高程1 020.90 m，與正常蓄水位齊平。隧洞寬度考慮施工因素確定為2.5 m。經計算，在相同校核洪水位1 021.41 m時溢洪道泄量14.2 m3/s，泄洪洞泄量37.6 m3/s，泄洪洞高3.502 m。由此可見，泄洪洞與溢洪道共同泄洪時，溢洪道泄量較小，且占用基本農田需要繁瑣的審批程序，適當加大泄洪洞斷面即可滿足泄洪要求，可以將導流洞、泄洪洞合一布置為導流泄洪洞，工程布置簡單，不占用基本農田，工程投資小，運行管理方便。因此，泄洪設施采用導流泄洪洞。

4 結論

半溝水庫壩址初選位于朱家峪河支溝半溝川內，壩址距半溝村北約950 m。從地形和地質條件上看，該工程壩址只能選在羊道溝骨干壩上游約300～1 000 m范圍內，方案壩軸線選擇在距離羊道溝骨干壩軸線上游約300 m處。結合本工程地形、地質及地材情況，該工程壩型選擇碾壓均質土壩?？紤]到不占基本農田，泄洪設施采用導流泄洪洞。