水土保持视阈下的水库主体工程方案制约性因素及其比选<br/>——以雷山县翁养水库工程为例

水土保持视阈下的水库主体工程方案制约性因素及其比选
——以雷山县翁养水库工程为例

2017-09-15彭世寿

黑龙江水利科技 2017年8期

关键词：主体工程重力坝堆石坝

彭世寿

(贵州省水利水电工程咨询有限责任公司，贵阳 550002)

水土保持视阈下的水库主体工程方案制约性因素及其比选
——以雷山县翁养水库工程为例

彭世寿

(贵州省水利水电工程咨询有限责任公司，贵阳 550002)

对水库工程主体工程各设计方案进行分析和评价，是以减少水土流失、保护生态、保护自然景观为出发点，从水土保持的角度对主体各设计方案的合理性进行分析论证，提出合理的水土保持建议，在最大程度上保护生态环境。文章主要对雷山县翁养水库工程方案比选进行了详细分析，具体包括主要从主体工程的坝址比选、坝型比选、供水线路比选进行分析，并且对主体工程方案的制约性因素进行了分析与评价，最终推荐具体的方案。

水土保持；制约性因素；水库工程；方案比选

0 引言

对水库工程主体工程各设计方案进行分析和评价，是以减少水土流失、保护生态、保护自然景观为出发点，从水土保持的角度对主体各设计方案的合理性进行分析论证，提出合理的水土保持建议，在最大程度上保护生态环境。

1 项目概况

雷山县翁养水库工程位于黔东南州雷山县西江镇脚尧村，水库、坝段位于乌尧河，为长江流域沅江水系清水江三级支流。坝址距西江镇公路里程约47km，距雷山县城30km，距凯里市75km，有公路至坝址处的脚尧村，对外交通较好。大坝地理坐标为E108°11′10″，N26°25′24″。水库总库容为79.3万m3，年供水量41.2万m3(P=80%)，规模为小(2)型水库，工程等别属V等。

2 主体工程方案比选的分析与评价

2.1 坝址比选

根据地形地质条件如图1所示，结合地形图及现场勘察，最终在交界处-脚尧村寨河段上选择两处可建坝段，上坝址位于脚尧村处，下坝址位于脚尧村跟翁养村交界处支沟上游约120m，两坝址相距约500m。

图1 水库地形地质条件

1)上坝址布置方案：

上坝址位于脚尧村处，河谷呈不对称“V”型，左岸山顶高程1824.4m，坡度22°；右岸山顶高程为1401.8m，坡度33°，河床较缓，坝址位置河谷高程1322.68m。坝址河段河道较平直，河床宽10m，枯期河水位为1325.0m。坝址为下江群番召组(Pt3f1)灰色砂质板岩。岩石风化严重，强风化下限：左岸在14.0m左右，河谷在5.7m左右，右岸15.0m-20.0m，强风化岩体完整性差，强度低，透水性强；弱风化岩体较完整，岩块颜色新鲜，无夹泥层，透水性较差，强度较大。

结合上坝址地形地质情况确定混凝土面板堆石坝方案为上坝址代表性方案。

2)下坝址布置方案：

下坝址位于脚尧村跟翁养村交界处支沟上游约120m，河谷呈基本对称宽“V”型，左岸山顶高程1429.8m，坡度42°；右岸山顶高程为1367m，坡度48°。左岸坡地形较顺直，右岸上、下游发育有冲沟，负地形较突出，坝址河段河床平直。枯期河水位高程1298.0m，河床宽10-15m，在正常蓄水位高程1333m时对应谷宽91m，宽高比为2.6∶1。结合下坝址地形地质情况基本满足布置碾压混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝方案的条件。

下坝址混凝土面板堆石坝体现出相应优势，因此选择混凝土面板堆石坝为下坝址代表性方案。

2.2 坝型比选

本节在选定下坝址的基础上，进行坝型比选。根据地形地质条件，坝址处具备兴建当地材料坝和混凝土(砌石)坝的地形地质条件。本阶段选择混凝土面板堆石坝和碾压混凝土重力坝两种坝型进行比较[1]。

1)地形地质条件：

根据地形条件，由于重力坝建基面需放置在弱分化中上部，而面板坝建基面只需放置在强风化下部，且强风化较深，这样重力坝开挖则过深。地形地质条件比较结果是：面板堆石坝方案略优于重力坝方案。

2)对地基的适应能力：

混凝土面板堆石坝对岩体承载力要求相对较低，坝基的适应性较强，基础处理工作相对较简单。对地基的适应能力，混凝土面板堆石坝方案较优。

3)枢纽布置比较：

面板堆石坝利用了右岸的地形建溢洪道，开挖及边坡处理规模稍大，水流的进流及下泄归槽条件略差。导流兼取水隧洞布置在左岸，枢纽布置相对较分散，建基面放置在弱风化上部或强风化下部，最大坝高44m，坝轴线长128.5m。

重力坝方案进水口布置于左岸非溢流坝段上，各个建筑物布置紧凑，管理运行方便。泄洪建筑物置于河床坝段，边坡开挖工程量较面板坝少，水流的进流及下泄归槽条件好，建基面放置在弱风化中上部，最大坝高49.5m，坝轴线长138m。

从上述条件来看，在枢纽布置上面板坝堆石坝与混凝土重力坝方案方案相当[2]。

4)工程导流及度汛条件：

根据坝址的地形地质条件以及枢纽布置特点，面板堆石坝方案导流方式采用左岸导流兼取水隧洞方案，导流洞进行后期改造用于大坝取水，为永临结合建筑物，投资较省。重力坝方案也采用隧洞进行导流，但隧洞断面仅需要满足枯期导流需要，汛期采用大坝预留缺口度汛，隧洞断面较小，后期仅对隧洞进行蓄水封堵即可。从工程导流及度汛条件上面板坝堆石坝与混凝土重力坝方案方案相当。

5)施工技术与条件：

两方案均基于同一坝址进行比较，因此对外交通条件相当。面板堆石坝大坝主体工程量较重力坝大，两方案坝体填筑采用机械碾压方式，施工技术条件相差不大。在施工条件上两方案基本相当。

6)水库、环境影响和水土保持：

两方案水库淹没一样，但工程占地方面，由于混凝土面板堆石坝开挖边坡高，弃渣量大，需要的填筑料工程量大，因此，永久占地和临时占地面积比重力坝要大。

7)工程量及投资：

面板坝的主体工程投资5072.27万元较重力坝5793.91万元少721.64万元。

8)方案选择：

通过上述综合比较，面板堆石坝具有较适应本坝址地形地质条件、工程投资省等优点。因此，主体设计推荐以混凝土面板堆石坝为代表坝型。

2.3 供水线路比选

水库工程任务为村镇供水及农田灌溉用水。

经现场调查，村镇分布较零散，且距离较远，农田均分布在河道左岸较陡地带，属于山区梯田。本次设计主要针对供水主干管，拟定两种方案比较。

方案一：如图2所示，整条输水线路基本沿现有道路布设，其优点为施工临时道路较短。缺点：整体线路较长，约15.4km，施工时会影响局部道路的正常通行。

图2 方案一

方案二：如图3所示，尽量以较直的线路通往供水点，直到终点调节水池。优点：整体线路较短，约12.4km。缺点：由于管道都布置于很陡的半山腰斜坡上，修建施工临时道路很长，且施工钢管焊接极不方便，对工期影响较大，整体投资也较大。

图3 方案二

因此，主体设计将方案一作为推荐方案，输水主干管线总长15.4km。

2.4 主体工程方案比选分析与评价

主体设计单位前期进行了坝址、坝型和供水线路的选址工作，主体工程设计对坝址选择比选了两个方案，即上坝址方案和下坝址方案。

主体工程设计推荐下坝址方案。推荐方案工程地质条件较好，水库淹没范围小，水库蓄水潜在风险较小，工程施工条件优越，从水土保持角度分析，推荐下坝址方案扰动地表面积、征占地面积、工程土石方开挖等均小于比选方案，主体推荐的坝址方案满足水土保持要求。本文同意现阶段主体推荐的下坝址方案。

主体工程设计对坝型比选了两个方案，即混凝土面板堆石坝和碾压混凝土重力坝。

主体工程设计推荐混凝土面板堆石坝。推荐方案工程枢纽对地基的适应能力较好，投资较小，从水土保持角度分析，推荐混凝土面板堆石坝扰动地表面积、征占地面积、工程土石方开挖、对土石方需求量等均大于比选方案，但由于所选坝址的岩体承载力、地质条件，所选坝址不适于修建碾压混凝土重力坝。因此，本文同意现阶段主体推荐的混凝土面板堆石坝。

主体工程设计对供水线路比选了两个方案，即方案一与方案二。

主体工程设计推荐方案一。推荐方案工程布置于较为平缓地带，基本沿现有道路布设，施工临时道路较短，施工条件好，施工布置方便，方案二都布置于很陡的半山腰斜坡上，修建施工临时道路很长，且施工钢管焊接极不方便，对工期影响较大，整体投资也较大。从水土保持角度分析，推荐方案一扰动地表面积、征占地面积、工程土石方开挖等均小于比选方案，主体推荐的供水线路方案满足水土保持要求。本文同意现阶段主体推荐的方案一[3]。

3 主体工程方案的制约性因素分析与评价

1)根据主体设计和现场调查，本工程选址兼顾了水土保持要求，项目建设不在全国水土保持监测网络中的水土保持监测站点、重点试验区范围内，无旅游景点；场址不涉及国家划定的重点治理成果区，最大限度地保护现有土地和植被的水土保持功能；没有占用国家水土保持长期定点观测站；但项目位于贵州省水土流失重点预防区内，同时位于生态脆弱区内，存在一定的制约性因素，应提高防治标准，优化施工工艺，加大水土保持投资。

2)根据主体设计资料及地灾报告显示，并经现场勘察，项目建设区不涉及泥石流易发区、崩塌滑坡危害区。

3)项目建设区周边无公共设施、工矿企业等重点保护对象，不会影响到重要基础设施、人民群众生命财产安全；但水库建设和蓄水占用了水田、梯坪地和坡耕地，水库建成后解决了黄里村、中寨村、大龙村、小龙村、羊吾村、乌尧村、白碧村以及西江苗寨旅游综合服务区(营上集镇)等区域的工程性缺水问题，提高了生活和生产用水的保证率，对推动当地社会经济发展、加快农村脱贫致富步伐具有重要作用。

翁养水库工程建成后带来的社会经济效益远大于负面影响，同时，通过适当的经济补偿及后期复垦措施，可有效减少该因素的影响；工程建设中虽然扰动了地表，但主体设计也相应布置了一定的水土保持措施，待水保措施实施后，水土流失将得到有效治理。

综上所述，本文认为翁养水库工程的建设基本可行。