胡家庄调蓄水库坝址比选

2016-02-05安普太

山西水利 2016年11期

关键词：胡家淤地坝建库

安普太

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

胡家庄调蓄水库坝址比选

安普太

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

根据山西省大水网保德县域供水规划，结合水库所处位置的地形、地质及对大水网建筑物影响等方面对其选址进行经济、技术分析，通过对调蓄水库的可选坝址比选，选定合适的坝轴线，并优化枢纽建筑物设计和型式，以为类似工程提供借鉴。

调蓄水库；坝址比选；荷载组合；胡家庄水库

1 水库选址

根据山西省大水网保德县域供水规划，引黄工程在保德县预留两个分水口，故将本县域内分为南、北两个供水区。北部供水区包括朱家川河沿岸的尧圪台乡、桥头镇及杨家湾镇，引水水源为桥头镇渡槽分水口。北部供水区总体布局为在桥头镇桥头渡槽出水口处采用钢管将引黄水量引至提水加压泵站，由提水加压泵站将水量提至调蓄库，经胡家庄调蓄库调节后，向北部供水区自流供水。

保德县域境内地势东高西低，东部高地塄、山神庙圪旦、井油山一线，海拔高达1400m以上，最高为1585m，西部黄河滩最低海拔为760m。引黄洞线从保德县中部由北向南穿过，引黄洞线西侧为煤矿采空区，不具备布置调蓄水库的条件，结合供水区高程，以满足自流以及尽量减少泵站扬程的要求，调蓄库位置选取靠近引黄洞线东侧高程较低区域较为适宜。

依照地形地貌、汇流面积等水位地质条件和库容要求选库原则，根据调蓄库容600万m3的条件，选择了4处具备建库条件的地方，分别为胡家庄、王家庄、庙沟和深岩沟。

胡家庄坝址位于已有淤地坝的上游，库容条件符合要求，坝址以上流域面积较小，洪水泥沙相对较少，占地相对较少，可利用现有的淤地坝库区，库底渗流相对较小，避免全防渗处理节约投资。但正在施工建设的引黄洞线从坝下和库区内穿过（最小深度约35m），存在一定隐患及少量移民和安置费用。

王家庄坝址位于已存在的淤地坝，汇流面积较小，优点与胡家庄坝址相同，但库容略小，目前正在修建的运煤专线从库区内通过，不具备建库条件。

庙沟坝址位于已存在的淤地坝，库容条件满足要求，但汇流面积较大，有淤地坝，占地较大，该处坝址可作为备选。

深岩沟坝址位置合适，库容较大，满足要求，但近年来勘探发现局部有采空区，建库条件较差。

经综合比较，胡家庄坝址的建库条件较好，推荐采用此方案。

2 坝址选择

胡家庄调蓄库位于该县窑洼乡胡家庄村，拟利用现存的淤地坝，在淤地坝坝址上游建库，根据现场踏勘，在冯子沟内有两处具备建坝条件，调蓄库大坝为碾压式均质土坝，库地现状淤积相对平整，库底存在一定的积水，初步分析库底基本不会渗漏，两岸也未发现较大面积的灰岩出露，覆盖层相对较厚，渗漏问题可通过地勘工作了解。

2.1 上坝线

上坝线为规划阶段推荐位置，位于胡家庄村口，坝址位于两河沟交汇处，该处地面高程1075m，坝顶高程1125m，地面以上最大坝高50m，坝长230m，调节库容600万m3，调蓄库由大坝、溢洪道、供水冲沙洞等建筑物组成。

其优点是库盆面积较小，面积约5.4万m2，蒸发渗漏较小；建筑物便于布置，左岸鞍部布置溢洪道，右岸布置供水洞和输水洞，便于施工与导流。其缺点是该处地层上部为低液限粉土，下部为灰岩、泥灰岩，可能存在溶洞等渗漏问题；左坝肩相对单薄，正常蓄水位以上厚度不足50m，可能存在绕坝渗漏问题；该坝址处上游坝脚距离“人”字形凸岸30m，坝轴线没有上移条件，下游坝坡坡脚已延伸至下游左侧河沟中间，存在山沟泄洪及溢洪道泄洪对大坝下游坝脚的冲刷破坏等因素，需要对下游坝脚进行保护，工程量较大；库尾存在淹没该县土地局已整治的土地约5.33hm2；右岸受水库淹没、浸没需要拆迁胡家庄村15户居民；该坝址下游约800m处，已建有一淤地坝，坝高约15m，无底孔泄洪，仅在右坝端顶部设置一条小型溢洪道。当水库左侧支沟汇流或水库泄洪时，淤地坝前将蓄水，淹没大坝下游坝脚，因此需对大坝下游坝面进行保护，工程量较大。若在此建库，下游淤地坝基本没有作用，为保护大坝安全，建议淤地坝拆除。

2.2 下坝线

考虑上坝址存在的诸多问题，拟将坝址下移，结合地形地貌，在下游已建的淤地坝前100m位置处建坝，作为下坝址条件。

下坝线位置距离上坝线约700m，接近冯子沟沟口，地面高程1057m，按照规划的调蓄库容600万m3计算，坝顶高程1100m，地面以上最大坝高43m，坝长150m，调蓄库由大坝、导流泄洪洞、供水洞等建筑物组成。

下坝线坝址区河道顺直，河谷较窄，谷底宽约50m，工程量相对小；覆盖层较上坝线薄，便于坝基处理；坝体较上坝线安全，无下游坝脚冲刷和淹没问题；下坝线建库，库区淹没占地基本同上坝线。缺点是流域面积增大，库盆面积13万m2，蒸发渗漏较大；山体较高，河道顺直，不便于布置溢洪道；存在淹没库尾国土局整治的5.33hm2耕地和移民安置问题；尧圪台乡（高程1080m）低于正常蓄水位1100m，15km管线水头损失后不能自流供水；引黄洞线桩号总19+700.0—总21+000.0段穿过下坝线和库区，长约1300m，需对引黄洞线结构进行安全复核。

3 引黄输水洞穿越淤地坝段原设计情况

桩号总17+167.01（改）—总21+182.39段，地面高程1066～1155m，隧洞埋深43～138m。隧洞围岩为奥陶系下马家沟组上段中厚层灰岩、白云质灰岩，岩性较硬。据钻孔资料，该地层岩石采取率较高，岩体整体较为完整，该段地质构造不发育；岩体中主要发育走向N20°～40°E和N60°～80°W两组高倾角节理裂隙；推测岩溶地下水位位于洞底以下；围岩工程地质为Ⅲ类，围岩局部稳定性差，不及时支护可能产生塌方或变形破坏，建议喷混凝土、系统锚杆加钢筋网支护。建议围岩单位弹性抗力系数1000～1500MPa/m，坚固系数4～5，泊松比0.23～0.26，变形模量7.5～10GPa。穿库洞线范围内洞顶覆土最薄处位于坝轴线附近位置，厚约35.6m；从地面往下到洞顶围岩类型分别为灰岩、泥灰岩和灰岩，厚度分别为3.4m，24m和8.2m；沿坝址向水库上游推移，此段洞顶覆土厚度从35.6m增加至85.6m。断面类型为圆拱直墙形，断面净尺寸5.1m× 4.2m，Ⅲ类围岩衬砌厚度300mm。采用“理正岩土计算6.0版隧洞衬砌设计”计算，输入参数之围岩压力，垂直为29.76kN/m，水平为10.404kN/m；外水压力折减系数为0.4；顶拱灌浆压力为200kPa；内水压力水头为0；外水压力水头为20m。

荷载组合：衬砌自重+顶岩压力+侧岩压力+内水压力+外水压力；衬砌自重+顶岩压力+侧岩压力+内水压力+顶部灌浆压力。经计算，衬砌内侧纵筋最大面积3409.4mm2，外侧纵筋最大面积3409.4mm2；拉结筋最大面积267.8mm2。截面尺寸（抗剪）验算满足规范要求。衬砌内外侧纵筋面积2576mm2。