汪清水库消险增容扩建工程坝型方案比较与选择

2012-10-24武东财

黑龙江水利科技 2012年3期

武东财

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 工程概况

汪清水库位于倭肯河一级支流挖金别河( 又称汪清河)中游，七台河市北约18 km处。是一座具有城市供水、农业灌溉和改善环境等综合利用功能的中型水利工程。汪清水库总库容5 133 × 104m3，水库设计城市供水量为854 ×104m3/a，水库设计灌溉供水量为323 ×104m3/a。水库设计生态环境供水量为229 ×104m3/a。多年平均供水量1 349×104m3/a。

2 坝型比较

根据《黑龙江省七台河市汪清水库增容扩建工程地质勘察报告》( 初步设计阶段) ，原坝体为黏土斜墙堆石坝，斜墙防渗体主要由低液限黏土构成。以黄色为主，局部见灰黑色黏土或有机质土，灰黑色有机质土夹腐烂根径，硬塑—坚硬，含少量砾及砂，其分布厚度不均，在0 +200 断面处厚度1.0 ～3.80 m，在0 +400 断面处厚度较均匀，为4.80 ～5.85 m，即靠近0 +200 处较薄，0 +400 断面处较厚，且每个断面处黏土斜墙厚度也不相同。现有工程无设计及竣工资料，坝体斜墙与堆石料之间反滤层质量均无从考证，受当时施工条件和资金制约，坝基未做防渗处理，增容扩建利用原有斜墙防渗体质量无法保证;因水库蓄水，若重新做斜墙及坝基防渗处理，施工难度大。综上，黏土斜墙坝方案不具备可行性。

根据地质、施工、建筑材料及投资等条件，初选黏土均质坝和黏土心墙坝两种坝型进行比选。两种坝型按正常运用( 设计) 洪水重现期为100 a，非常运用( 校核) 洪水重现期为2 000 a。

2.1 黏土均质坝

坝顶高程198.00 m，防浪墙顶高程为199.20 m，坝长698 m，坝顶宽8 m，最大坝高21 m，在原坝体下游侧加高培厚，上游坝坡为1∶3.0，下游坝坡在高程191.00 m处设一级马道，马道宽2.50 m，马道以上坝坡1∶2.5，以下坝坡1∶2.75。上游坝坡设20 cm厚现浇混凝土板护坡，下游坝坡采用自然草皮护坡。下游坝脚处设排水棱体，排水棱体顶宽2 m，排水棱体顶高程187.00 m，上游坡1∶1.0，下游坡1∶1.5，棱体上游侧设1 m厚碎石过渡层。排水棱体与距下游坝肩15 m之间设褥垫式排水，排水体为1 m厚碎石排水带，排水带与坝体和坝基之间各设1 m厚砂砾石反滤层。下游坝脚处设2 m厚宽20 m的砂砾石压重。在坝轴线处采用0.5 m宽塑性混凝土防渗墙，防渗墙进入坝体2 m，深入强风化基岩0.5 m，防渗墙以下采用帷幕灌浆，防渗墙和帷幕灌浆总处理深度按1 倍坝高计，即在坝基以下总深度20 m。

溢洪道布置在大坝左岸，为正槽开敞式溢洪道，溢洪道轴线与坝轴线垂直布置。溢洪道由进口引水渠、进口直线段、闸室段、消力池及尾水渠等组成，沿轴线总长297 m。闸室总净宽8 m，采用WES 实用堰，堰顶高程187.00 m，闸墩顶高程198.00 m，采用底流消能型式，溢洪道出口设导流堤与原河道相接。在下游尾水渠上设坝下交通桥，与坝下公路连接，连接两岸交通。

输水涵管位于大坝右侧( 桩号0 +590) ，输水涵管轴线与坝轴线垂直，采用坝下涵的形式，主要由进口段、取水塔﹑涵管、阀门控制室等组成。

2.2 黏土心墙坝

坝顶高程198.00 m，防浪墙顶高程为199.20 m，坝长698 m，坝顶宽6 m，最大坝高21 m，在原坝体下游侧加高培厚，上游坝坡为1∶3.0，下游坝坡在高程192.00 m处设一级马道，马道宽2.0 m，马道以上坝坡1∶2.5，以下坝坡1∶2.75。上游坝坡设20 cm厚现浇混凝土板护坡，下游坝坡采用20 cm厚碎石护坡。下游坝脚处设排水棱体，排水棱体顶宽2 m，排水棱体顶高程186.00 m，上游坡1∶1.0，下游坡1∶1.5，棱体上游侧设1.5 m厚碎石过渡层。坝顶上设钢筋混凝土防浪墙，墙高1.2 m，墙底与黏土心墙连结。黏土心墙顶宽3.0 m，上下游坡均为1∶0.2，上游设1 m厚砂砾石和1 m厚碎石的过渡层，下游设置1 m厚砂砾石和1.5 m厚碎石的过渡层。在坝轴线上游侧2.5 m处采用0.5 m宽塑性混凝土防渗墙，防渗墙进入黏土心墙2 m，深入强风化基岩0.5 m，防渗墙以下采用帷幕灌浆，防渗墙和帷幕灌浆总处理深度按1 倍坝高计，即在坝基以下总深度20 m。岸边溢洪道，输水涵管布置同黏土均质坝。

3 坝型选择

由于黏土均质坝和黏土心墙坝两种坝型的岸边溢洪道，输水涵管布置相同，故主要对两坝型主要工程量及投资进行比较，各方案投资比较见表1。

根据表1，黏土心墙坝比黏土均质坝投资少150 万元。根据《黑龙江省七台河市汪清水库增容扩建工程地质勘察报告》，黏土料场土料黏粒含量偏高，渗透系数小，坝体浸润线高，均质坝坝体断面大，工程量大，黏土料受施工条件影响大、工期长，且运行期浸润线长期处于高位，下游坝坡出逸点高，不利于大坝安全。相比之下，黏土心墙坝坝体断面更经济合理，工程量小，透水料受施工条件限制小，工期短。通过技术经济比较，设计选择推荐黏土心墙坝。