分析青山界水库工程坝址、坝线及坝型比选

2018-02-14向萧

建材与装饰 2018年8期

关键词：南溪重力坝坝址

向萧

（贵州水利电力职业技术学院）

引言

水库工程，作为保护地区进行现代化经济建设成果的重要基础设施，其坝址、坝线以及坝型的选择，直接决定了工程项目建设使用的安全可靠性。为此，相关建设人员应以实际工程项目为例，在明确设计控制依据的情况下，综合多方面因素来提高设计控制的科学合理性。

1 工程概况

青山界水库位于黔东南州剑河县南加镇的架南溪上，距县城约115km。拟选坝址位于架南溪河上游，距离南寨乡18.7km，坝址距南寨-架南乡村公路3.7km。坝址处流域控制面积10.1km2，多年平均径流量646万m3，多年平均流量为0.205m3/s。水库校核洪水位777.08m，总库容57.4万m3；正常蓄水位774.00m，相应库容43.2万m3；兴利库容40.25万m3。多年平均供水量174.88万m3/年。因该水库工程所处的建设环境复杂，相关建设人员需在明确坝址、坝线以及坝型设计依据的基础上，进行设计的比选分析控制，以提高工程项目建设使用的科学合理性。

2 青山界水库工程坝址、坝线及坝型的设计依据

该水库工程坝址、坝线以及坝型的设计依据中，除了主要的技术规范与相关文件，还要最为关键的基础资料。这里的基础资料涉及：水文气象资料、水库及水利主要指标、地基物理力学参数以及设计安全控制标准[1]。

2.1 水文气象资料

该项基础资料中主要涉及：气象资料、水文参数、坝址尾水水位流量关系成果、悬移质泥沙参数等。气象资料是指：坝址多年的平均降水量为1201.4mm；坝址多年的平均气温为16.7℃；多年的平均风速为0.9m/s；多年的平均日照数为1185.7h；多变的平均最大风速为11.1m/s。水文参数是指：坝址控制的流域面积为10.1km2，多年平均流量为0.205m3/s，多年平均径流量为646万m3。而悬移质泥沙参数是指：多年平均得的年输沙量为0.14万t；悬移质的输沙模数为150t/km2；30年的淤沙高程为756.42m；泥沙重为 1.3t/m3。

2.2 水库及水利主要指标

水库工程的主要指标中，校核洪水位为777.08m；设计洪水位为776.35m；正常蓄水位为774.00m以及总库容为57.4万m3。而水利的主要指标，即供水规模为174.88万m3/年[2]。

2.3 地基物理力学参数

此设计依据的比选控制主要集中在：坝址区岩体及结构面力学参数。如，干燥与饱和的块体密度（g/cm3）处在Ptbnbq1变沉积凝灰岩中，其弱风化为2.72与2.73。由此可以看出，设计方案比选人员可根据坝址所处的岩石结构状态，来确定坝址、坝线以及坝型等。

2.4 设计安全控制标准

对于砌石重力坝的设计来说，其标准控制体现在两个方面，即大坝稳定与大坝应力。大坝稳定设计安全控制标准是指，由于本工程大坝建筑物的设计等级为5级，因此，设计过程无需考虑地震设防问题。而在大坝应力控制方面，由于重力坝坝体的主体结构采用的毛石占总体施工材料的70%，块石占30%的砌石体，胶凝材料为C15混凝土。经对石料应用现场进行检测后，石料饱和抗压的试验结果在68.11～142.19MPa之间[3]。

3 青山界水库工程坝址、坝线及坝型比选分析

3.1 明确设计比选条件

工程所在河流架南溪为南孟河的一级支流，南孟河为沅江水系清水江一级支流，架南溪发源于董达村天堂界，河流经故书、固最折向南流，经鸟饶后于眼达汇入南孟河干流。经过设计人员实际踏勘，对架南溪分上下两河段进行比较，上段从河流起源到主河流7km处，下段从主河流7km处到汇入南孟河处。因此，工程的坝型比选，应在明确地质条件与施工条件的基础上，来进行确定。地质条件为：由于架南溪整条河流较短，地质条件变化不大，因此，上下段河道地质条件相当。而施工条件，架南溪两岸高山峡谷，在整条河道上只有上段尾处左岸有人行道路通过，其余无道路通过，修建永久及临时道路上段较简单，运输距离较短，上段尾处地势较开阔，便于施工布置。

为满足上述大坝的建设使用要求，设计人员拟选的青山界水库坝址位于：架南溪主河道6.0～7.0km之间。因为，该河段处河床覆盖层浅，相对平缓，其左岸有人行道路通过，运输建坝物资条件相对较好，虽输水管道长度及淹没面积比下段大，但大坝高度及宽度较下段小，适合修建重力坝和土石坝。

3.2 坝址比选

在水文条件方面，上、下坝址仅相距约300m，青山界水库上下坝址集雨面积分别为8.04km2、10.1km2，下坝址集雨面积较大一些。因此，下坝址略好。在地形地质方面，两个坝址为同一个地质单元内的不同坝址，除地形条件略有差别外，工程地质条件相近，略有差别，均具备建坝成库条件。综合各方面比较，下坝址工程地质条件略优于上坝址，因此，本阶段推荐下坝址为重点研究坝址。

对于上、下坝址的枢纽布置比较，上下坝址在相同供水量下，上坝址正常蓄水位较高，大坝也较高，坝高较下坝址增加了3.76m，最大坝宽增加了28.93m，坝体工程量较大；同时，因供水范围均处于大坝下游，也位于大坝下游，其输水管线较下坝址方案长近300m。故下坝址优于上坝址。经对上述几个方面的分析比选，得出了：上、下坝址均满足建坝成库条件，但在工程总体布置等方面下坝址优于上坝址，因此，将下坝址，作为水库工程的设计使用方案。

3.3 坝型比选

在枢纽布置方面，砌石重力坝，采用坝顶溢流，溢流建筑物易于布置，溢流建筑物工程量较小，投资较小；取水建筑物采用坝内埋管，布置简单。而混凝土面板堆石坝，防洪标准比重力坝高，防洪规模较大，对于本工程来说，需采用坝顶溢流相对施工难度大，施工技术比较复杂且不成熟，建成后坝体运行安全性相对降低，增加了取水建筑物工程量，加重了工程项目的造价成本。因此，水库工程应采用砌石重力坝，来降低建设使用的造价成本。

在施工条件方面，拟建坝线坝基为坚硬岩体，基础承载力较高，根据基础地质条件拟选用砌石重力坝和面板堆石坝方案进行比较。基础较好，覆盖层较薄，两种坝型基础开挖深度相差不大，但砌石重力坝基础开挖面积较小，开挖方量较小。而混凝土面板堆石坝需要碾压设备，面板施工难度较大、技术要求相对高，与当地的经济水平不相适应。故，坝型设计人员应采用重力坝坝型设计，以使其施工方便，料场运距短且质量好以及能满足填筑要求的特点优势充分发挥出来。