都匀市毛尖镇鸳鸯湖水生态治理工程挡水建筑物优化设计

吴仕文　陈祥勇

摘要：结合工程区地质条件和水文调洪计算成果，对都匀市毛尖镇鸳鸯湖水生态治理工程的挡水建筑物方案进行了优化比选。结果表明：重力坝方案在防渗处理、施工条件、旅游景观及大坝使用年限等方面较土石坝方案优，推荐重力坝为挡水建筑物方案。

关键词：挡水坝；工程地质；防渗帷幕；重力坝

1 工程概况

都匀市毛尖镇鸳鸯湖水生态治理工程主要功能是改善流域水生生态环境、打造旅游开发以及兼顾流域周边茶园灌溉，确保项目区内的田园风光不受破坏，以建设良好的生态环境为中心，大力推广茶产业发展，发展旅游产业，提高经济收入。工程集水面积9.08km2，正常蓄水位1372.5m，相应水域面积243亩；校核洪水位1374.71m，相应水域面积270亩。本枢纽工程为Ⅳ等工程，重力坝按30年一遇（P=3.33%）洪水设计，200年一遇（P=0.5%）洪水校核。

2 挡水建筑物优化比选

2.1 挡水建筑物拟定

拟建坝址位于坪阳村下游约450m处的关门岩狭谷处，在拟建坝河段河道长仅约150m，因此拟选坝址为唯一坝址，该坝址距上游坪阳村约450m处，河流总体呈SW流向，为垂、斜向谷，坝址以上汇水面积约9.08km2。河谷为较对称且较开阔的“V”型河谷，正常蓄水位1372.50m，河谷为一宽缓的“V”型盆地，河谷高程1347.5～1349.0m，河床宽25～45m，多为基本农田，覆盖层厚一般2-3m，两岸大部分基岩裸露。左岸坡地形较陡，为陡坡，地形坡度30°～35°，基岩多裸露，坝址处卸荷裂隙较发育，强风化厚度15-20m；右岸地形较左岸稍缓，地形坡度35°～40°。局部达45°—60°卸荷裂隙发育，强风化厚度一般2-5m。坝基持力层为泥盆系中统独山组第一段（D2d1）灰白色中厚层石英砂岩夹泥岩，强风化带节理裂隙较发育，完整性较差；弱风化带节理裂隙发育较弱，多呈闭合状，裂面较平直光滑，无充填，岩体较完整。综合地形地质条件、水生态环境及施工进度要求，优选C15常态混凝土重力坝和土石坝进行技术经济比较。

2.2 挡水建筑物方案优选

2.2.1 重力挡水坝方案

根据水文调洪计算成果，鸳鸯湖校核洪水位1374.71m，设计洪水位1374.19m，正常蓄水位1372.50m，经计算，坝顶高程取为1376.50m。根据地质资料，河床坝基开挖至弱风化中上部，坝基开挖高程1342.00m，则挡水建筑物最大坝高度34.50m。

重力坝分非溢流坝段和溢流坝段，其中左岸非溢流坝位于桩号坝0+000.00至坝0+061.80段，右岸非溢坝位于桩号坝0+077.80至坝0+111.55段。

由坝体抗滑稳定及坝体应力条件控制拟定坝体断面。非溢流坝段顶高程1376.5m，坝顶宽度为6.5m，坝底宽26.75m，上游面1376.5m～1354m直立、1354m～1343.5m坡比为1：0.2；下游面1376.5m～1367.7m直立、1367.7m～1343.5m坡比为1：0.75。大坝左右坝肩与上坝公路连接。挡水建筑物主体采用C15二级配常态砼，大坝不设防浪墙，坝顶上、下游面均设置大理石栏杆。大坝共设置6条横缝，将大坝分成7个坝段，为铅直缝。其中右岸非溢流坝段为2个坝段，河床部位溢流坝段为1个坝段，左岸非溢流坝段为4个坝段。

2.2.2 土石挡水坝方案

大坝为开挖石料填筑土石坝，最大坝高29m，坝顶高程1376m，坝顶宽度5m，坝顶长103.927m，河床坝段趾板建基面高程为1347.00m。坝顶上游侧设L型混凝土防浪墙，高度为1.8m，防浪墙顶高程1377m，底部高程1375.2m，顶部宽度为0.4m，底部宽度为1.0m。大坝上游坝坡选用1：2.5，设土工膜防渗，10cm厚C15砼预制块护坡；下游坝坡1：2.5，表层铺30cm耕植土，设C15砼网格植草护坡。大坝左右坝肩与上坝公路连接。大坝采用上游坝坡铺设复合土工膜防渗（二布一膜， 膜厚1mm，重量大于800g/m2），水平及周边布置C15砼防渗齿墙。

2.3 挡水建筑物选型综合比较

2.3.1 坝型适应性比较

坝基持力层岩性主要为浅灰色中厚层石英砂岩，强风化带节理裂隙较发育，完整性较差；弱风化带节理裂隙发育较弱，多呈闭合状，裂面较平直光滑，无充填，岩体较完整。从地质条件看两种坝型均适合。

2.3.2 地质条件比较

坝基持力层为石英砂岩，坝肩持力层为泥质粉砂岩夹砂岩，河床两岸发育“X”节理，河床基岩完整，承载力高。重力坝对基础承载力要求高，对坝肩抗滑要求低；土石坝对基础承载力要求低，对坝肩抗滑要求低。地质条件看上土石坝优于重力坝。

2.3.3 防渗处理比较

重力坝防渗帷幕线长度364m，总进尺5188m，防渗面积1.65万m2，重力坝防渗效果较好，防渗工程量小。土石坝防渗帷幕线长度501m，总进尺6302m，防渗面积1.86万m2，坝体采用上游面铺设复合土工膜防渗，防渗效果较重力坝差，且工程量大[1]。因此防渗处理方面重力坝优于土石坝。

2.3.4 施工条件比较

施工进度方面，重力坝可连续施工，直至大坝填筑完工；而土石坝，要先施工主体堆石區，等堆石区几个月沉降稳定后再施工土工膜，这样工期就延长，因此施工进度方面重力坝方案优于土石坝方案。

2.3.5 造价投资比较

经造价专业估算，重力坝挡水建筑物投资约2408.65万元，土石坝挡水建筑物投资约2166.68万元，土石坝优于重力坝。

2.3.6 旅游景观及大坝使用年限

重力坝具有外形美观的优点，而且大坝外型可作美化。土石坝较重力坝更容易出现病险水库情况，且运行成本较高，后期病险加固投资较大，使用年限较低。因此从旅游景观及大坝使用年限方面，重力坝优于土石坝。

3 结语

结合工程区地质条件和水文调洪计算成果，该坝址从地形条件上均具备建重力坝和土石坝条件，从地质条件、工程投资上适宜修建土石坝，但从施工工期以及大坝使用年限等角度综合考虑，适宜修建重力坝，为此推荐重力坝为挡水建筑物方案较适宜。

参考文献：

[1]关明，胡蓉.保尔德水利枢纽布置方案与挡水建筑物设计优化[J].陕西水利，2011，（05）：63-64.

作者简介：吴仕文（1989-），男，贵州贵阳人，本科，助理工程师，主要从事水利工程设计。