滕家沟水库工程可研方案比选

2015-08-15张彦卫

山西水利 2015年7期

张彦卫

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

1 工程概况

滕家沟水库位于大同县瓜园乡滕家沟村西南约1 km处，坝址以上控制流域面积406 km2，总库容192万m3，为小（一）型水库，20年一遇设计，100年一遇校核。工程任务以灌溉和工业供水为主，兼顾防洪。总库容222万m3，其中死库容38万m3，兴利库容41万m3，调洪库容113万m3。大坝为均质土坝，最大坝高13 m，坝长191.8 m。拟建水库以上有小（一）型水库4座，分别为西坪河上的西坪水库和茹庄水库、尼河上的郭家窑头水库、坊城河干流上的陈庄水库；小（二）型水库2座，分别为尼河上的倍加造水库和营坊沟水库。

2 坝型分析

滕家沟水库位于桑干河二级支流坊城河上，设计最大坝高13 m。该处地形起伏较大，河谷呈“U”型，沟谷两岸岸坡较陡，谷底较平缓。谷底为低液限粉土及低液限黏土（塘坝坝体），下覆第四系下更新统湖积灰绿、灰白、灰褐色低液限黏土、含砂低液限黏土夹黄色含砾级配不良砂、粉土质砂层，厚度大于40 m。左岸上部为第四系上更新统冲积低液限粉土、低液限黏土，厚0～2.5 m，下部为第四系下更新统湖积灰绿、灰白、灰褐色低液限黏土、含砂低液限黏土夹黄色含砾级配不良砂、粉土质砂层。右岸上部为第四系上更新统冲积低液限粉土、低液限黏土，厚8～15 m，下部为第四系下更新统湖积低液限黏土、含砂低液限黏土夹黄色含砾级配不良砂、粉土质砂层。

从地形地质条件看，河谷谷底平坦，左岸较缓，右岸较陡，谷底无基岩出露，基岩埋深较大，两岸为土质岸坡，土层较厚，不适合修筑重力坝和面板堆石坝。

从筑坝材料看，坝址位于黄土区，坝址附近石料匮乏，但土料储量丰富。通过取样试验，坝址附近土料的渗透系数、黏粒含量等各项指标均具备上坝条件，适合修建均质土坝。

综合分析，设计推荐坝型为碾压均质土坝。

3 方案比选

3.1 导流泄洪洞+溢洪道方案

导流泄洪洞布置在水库左岸，进口布置在大坝上游左岸紧邻大坝的冲沟内。导流泄洪洞在平面上呈曲线布置，由引渠段、进水塔闸室段、无压洞段、出口消能段组成，隧洞全长185.7 m。导流泄洪洞为无压隧洞，设计断面由最小经济施工断面控制，断面型式为城门洞形，尺寸 2.0 m×2.5 m（宽×高），最大泄量 15 m3/s。

溢洪道采用开敞式实用堰，布置于大坝右岸，其进口位于坝轴线上游约35 m。主要建筑物由引渠段、控制段、泄槽段、消能段等组成。溢洪道总长166 m，堰顶高程963.5 m，控制段净宽38 m，分为2孔；泄槽段设计纵坡1∶50；消力池长20 m，深1.2 m。设计最大泄量294 m3/s。

此方案最大设计泄量为309 m3/s，静态总投资2774.79万元。该方案在工程技术方面比较成熟，但工程投资较大，为施工导流需专门做一个导流洞，而且导流洞的泄量为15 m3/s，在洪峰（20年设计洪水流量145 m3/s，洪量360万m3）来临时基本不起作用。溢洪道采用开敞式实用堰无闸门控制宽度为38 m，工程费用较大。

3.2 水闸方案

水闸布置于大坝右岸，进口位于坝轴线上游约35m处，采用开敞式实用堰，堰顶高程959.00 m，堰顶净宽15 m，分为3孔，平板钢闸门控制，螺杆启闭机起吊。主要建筑物由引渠段、闸室段、泄槽段、消能段等组成。最大设计泄量280 m3/s，静态总投资2317.61万元。

该方案采用分期导流，施工前先修建围堰，围堰建完后拆除塘坝左岸进行排水，然后修建闸坝段，建完后利用闸坝段进行导流，开始修建左岸坝段。

水闸方案利用闸坝和围堰联合解决了施工期的导流问题，为同时解决泄洪，采用3孔，每孔5 m，加上闸坝总宽为20 m。该方案的优点是比较经济，缺点是闸坝段的宽度较大，且地基为土基，虽然进行了地基处理（打桩），但极易产生不均匀沉降而造成闸坝裂缝，导致闸坝闸门难以闭合紧密，有可能造成大坝难以蓄水，一旦出现裂缝难以处理。

3.3 闸坝+溢洪道方案

此方案解决洪峰时采用38 m溢洪道，在解决施工期导流时采用一孔闸的方法进行。该方案在原有塘坝的左岸原状土基上挖开一个6 m宽的口，做成倒“E”型过水混凝土底板，然后在右岸修建溢洪道，溢洪道修建完成后，修建大坝，之后对倒“E”型过水混凝土底板进行前后封堵，并在底板框架结构基础上盖板，盖板完成即形成了箱式基础。在此基础上修建一个过水闸，底板高程设为死水位高程，用来特殊情况下放空库容。此方案静态总投资2620.5万元。

该方案用箱式基础闸门解决了施工期导流的问题，同时可使防洪库容增加或采用降低坝高、缩窄溢洪道的办法减少投资，且此箱式基础建于原状土基上，基础不大，安全性较好，这种分期解决施工期导流的办法较方案一经济，且安全可靠。