中部引黄北榆苑二库坝址方案比选

2020-01-04李昕生

山西水利 2020年6期

关键词：坝址调蓄河谷

李昕生

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司，山西太原 030024）

1 项目概述

汾阳市域供水工程水源为山西省中部引黄工程，设计引水流量为1.38 m3/s，供水管线上接汾孝介支线，利用山西省中部引黄工程富余水头，沿线布置有四座调蓄水库，依次为北榆苑一库、北榆苑二库、河北水库及花枝水库，供水线路总长约16.78 km。

北榆苑二库的主要任务是通过该水库的调蓄作用，调节中部引黄工程向汾阳市调度部分供水量，满足工业和农业灌溉用水需求，年供水量563.1万m3，其中工业180万m3，农业383.1万m3。

工程区在地貌上位于太原盆地洪冲积平原西南端，南邻韩候岭拱隆侵蚀台地区，西靠吕梁山南段侵蚀构造中山区，东侧为八赋岭侵蚀中山区。工程区所在的太原盆地洪冲积平原西南端为山前倾斜平原区，海拔高程760～900 m，地形较为平缓，地面高程由北西向南东逐渐降低，局部冲沟发育，沟深3～25 m。工程区涉及的地层有古生界奥陶系、石炭系、二叠系及新生界上第三系及第四系，区内大部分被松散堆积物覆盖，基岩出露较少，主要分布于沟谷底部。

2 坝址方案比选原则

根据项目区地质情况，选择坝型为土石坝。在充分考虑不良工程地质条件；安全为主，重视泄洪建筑，具有合理的枢纽布置条件；坝址附近应有储量、质量均满足要求的筑坝材料等原则基础上对项目区周边沟谷进行详细查勘选址，结合工程来水及供水点实际情况，按相对位置初步拟定上、中、下三个坝址进行比选。

3 上坝址方案

3.1 地形地质条件

上坝址位于东石村南约300 m的三泉河上。河谷为宽“U”形谷，两岸均为土质岸坡，左岸天然边坡15°，右岸近直立，地面高程865～890 m，两岸与谷底相对高差15～40 m，河谷宽100～320 m，坝轴线处沟谷宽320 m。

库区出露地层由老到新有：第四系中更新统洪积（Q2pl）、上更新统坡洪积（Q3dpl）、全新统洪冲积（Q4pal）及人工堆积（Qs）。库区三泉河无基流，地下水位埋深大于15 m，主要含水层为第四系中更新统卵石混合土层，地下水类型属松散岩类孔隙水。

坝址区存在的主要问题：坝基渗漏及渗透变形、两岸黄土湿陷性、不均匀变形、右岸近坝岸坡稳定。

3.2 枢纽布置条件

三泉河流向自西向东，上坝址位于三条沟交汇处下游，库区正常蓄水位890.0 m，坝顶高程为892.50 m，回水长度最长1.9 km，回水面积较大，设计库容达到384万m3，大坝坝长395 m，最大坝高28 m。大坝左坝肩适合布置溢洪道，大坝右坝肩适合布置泄洪洞，同时兼做供水洞，右坝肩台地上可布置水库管理站。

上坝址库区回水面积较大，设计库容满足设计要求，左右坝肩坝坡较缓，开挖量不大，就地形而言，上坝址处适合布置调蓄水库，由于水库回水面积较大，且库区西北侧回水区紧靠东石村、东赵村，大坝两岸均为黄土湿陷区，存在库区变形、坍岸、浸没、淹没等地质问题，库区两岸坍岸可能影响到东石村、东赵村民房，可能会产生移民拆迁等问题，且根据国土资源部门调查，存在库区压矿产资源的问题。

3.3 筑坝材料条件

通过质量技术指标要求对比，项目区土料除天然含水率、粘粒含量部分不符合指标要求外，其余各项指标均符合一般土填筑料及一般土防渗料质量技术指标要求。经计算，土料场总储量401.2万m3，其中无用层储量11.0万m3，有用层储量390.2万m3。设计所需土料约103.1万m3，储量满足用料要求。

4 中坝址方案

4.1 地形地质条件

中坝址位于三泉镇西南上游约300 m的三泉河上。该段三泉河流向自西向东。河谷为宽“U”形谷，河谷地面高程822～840 m，河谷宽280～430 m。两岸为土质岸坡，左岸岸坡较平缓，自然坡度16°～40°，坡顶高程845～860 m。右岸岸坡较陡立，沟洼较多，坡顶稍平缓，坡顶高程845～870 m。两岸与谷底相对高差20～40 m。

库区出露地层由老到新有：第四系中更新统洪积（Q2pl）、上更新统坡洪积（Q3dpl）、全新统洪冲积（Q4pal）及人工堆积（Qs）。库区主要不良物理地质现象为土质岸坡塌滑，库区蓄水后主要存在岸坡坍岸、浸没、淹没与淤积等问题。

4.2 枢纽布置条件

中坝址距上游上坝址约3.0 km，库区正常蓄水位840.0 m，坝顶高程为842.50 m，回水长度最长1.3 km，设计库容达到184万m3，大坝坝长500 m，最大坝高23 m。中坝址左岸下游紧靠近三泉村，为保证三泉村居民安全，水库泄洪设施不宜布置在大坝左岸，初步考虑将水库溢洪道、泄洪洞布置在大坝右岸，为便于水库的管理，水库管理站也布置于大坝右岸。

库区主要不良地质现象为土质岸坡塌滑，谷底有耕地和少许建筑物，同时蓄水区存在一个较大的新建养殖有限公司，投资规模较大，蓄水后存在淹没问题，养殖有限公司搬迁难度较大。为尽量减少项目后期实施征地协调难度，前期踏勘考虑在库区上游建设一座附坝，库区可避开养殖有限公司，但是库区上游存在养殖有限公司污染源，难以确保水库水质不被污染，对水库水质存在极大的安全隐患。

4.3 筑坝材料条件

通过质量技术指标要求对比，项目区土料除天然含水率、粘粒含量部分不符合指标要求外，其余各项指标均符合一般土填筑料及一般土防渗料质量技术指标要求。

经计算，土料场总储量411.2万m3，其中无用层储量11.5万m3，有用层储量399.7万m3。设计所需土料约95.1万m3，储量满足要求。

5 下坝址方案

5.1 地形地质条件

下坝址位于汾阳市三泉镇张新堡村以南的三泉河河谷及阶地上。库坝区河谷宽310～530 m，主河床宽度5～40 m，沟底高程805.0～817.0 m，主河床紧贴右岸，左岸河漫滩较为平缓，地面高程805.0～820.0 m。左岸阶地面高程为820～840 m，右岸阶地面高程为828～834 m，两岸岸坡较为陡立，两岸与谷底相对高差10～20 m。库坝区出露地层由老到新有：第四系中更新统洪积（Q2pl）、上更新统坡洪积（Q3dpl）、全新统洪冲积（Q4pal）及人工堆积（Qs）。

库区存在库盆渗漏、耕地淹没问题。坝址区主要存在坝基渗漏及渗透变形、两岸黄土湿陷性等问题。

5.2 枢纽布置条件

下坝址位于汾阳市三泉镇张新堡村以南的三泉河凹形河谷里，距上游中坝址约1.0 km。库区河谷宽310～530 m，利用该处凹形河沟，河谷右侧布置为半挖半填式围封水库，挖方段位于右岸阶地上，地面高程828～835 m，填方段，地面高程 805～820 m。坝顶高程823.60 m，设计正常蓄水位822.10 m，最大坝高24.1 m。

调蓄水库靠三泉河河谷右侧布置，三泉河河道改为另一侧，可避免洪水进入调蓄水库，减少水库的淤积，方便调蓄水库的管理。下坝址水库库区占地不存在移民拆迁等问题，项目占地基本以荒地、山地为主，以及小部分耕地，项目后期实施征地协调难度不大，由于河道改道后自水库北侧绕行至下游，河道内洪水不进入调蓄水库，避免了上游养殖有限公司对水库的污染。