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新疆北疆地区某水库坝址方案比选分析

2020-01-06贺佩君

山西水利科技 2020年1期
关键词:风化层坝址覆盖层

贺佩君

(塔城地区白杨河引水工程建设管理局 新疆塔城 834700)

1 工程概况

某水库工程位于新疆北疆地区,由大坝、放水洞、放空洞、溢洪道四部分组成,总库容为1 865×104m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)[1]规定,该水库工程属Ⅲ等中型,本工程坝高超过70 m,大坝级别提高一级,为2 级,永久性主要建筑物放水洞、放空洞、溢洪道级别为3 级,次要建筑物和临时建筑物级别均为4 级。据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)[2]的划分,本区地震动峰值加速度0.15 g,反应谱特征周期0.35 s,对应地震基本烈度为Ⅶ度。根据坝址库区地形条件及附近的天然建筑材料,选取碾压式沥青混凝土心墙坝为代表坝型,从上、下坝址区地形及工程地质条件、工程规模、枢纽工程布置及主要建筑物、施工条件和进度、移民和环境影响、主要工程量及工程投资等几个方面进行比选。

2 工程地质

工程区以北,以中山为主,高程2 000~2 800 m,相对高度大于500 m,以侵蚀、剥蚀作用和部分冰蚀作用为主;工程区及以南,为低中山区,高程1 300~2 000 m,相对高度小于500 m,以侵蚀、剥蚀作用为主,堆积作用为辅。工程区山体总体走向与区域地层走向和构造线方向基本一致,大致呈北西—近东西向,局部受河、沟切割影响,沿沟、河谷展布方向延伸[3]。山体陡峻,高差约300~400 m,岸坡坡角30°~50°,河谷上游河段多呈“V”型,中、下游河段多呈“U”型。两岸阶地不对称、断续分布,见有Ⅰ-Ⅴ级阶地,左岸相对较发育。主要出露地层有古生界泥盆系、石炭系及新生界第四系地层。

3 坝址初选

河流出山口以下地势开阔,属于中低山区,没有合适坝址。本次坝址选主要对出山口(已建渠首)以上10.2 km 的河道进行了踏勘选线,从上游向下游依次定义桩号0+000~10+200,海拔高度1 734~1 130 m。通过现场查勘并结合地形图情况,桩号0+000~3+000 段河道纵坡在12.5%~9.6%,河谷呈“V”型,且桩号3+000 处有一条较大支流汇入,此段河道纵坡较大能控制的径流量较少,不适合建坝,因此本次在3+000~10+200 段总长7.2 km 范围内选择适合建坝的坝址。

桩号3+000~10+200 河道纵坡在4.6%~2.56%,河谷由“V”型渐变到不对称“U”型。从地形地貌条件来看河道从上至下植被由密到疏,桩号3+000~5+900 和桩号6+500~7+000 两段两岸河道狭窄,没有合适库盘,不适宜坝址选择。桩号8+600~10+200 段1.6 km范围内两岸地势平坦开阔两岸覆盖层较厚,岩石也较为破碎,因此不适宜坝址选择。根据以上分析,本阶段坝址选择在两岸山体较高,河谷相对较窄,岩体和地形条件较好,具有建库的自然条件的桩号5+900~6+500 和桩号7+000~8+600 两段河道内选择,分别定义为上、下两个坝址。经过对现场地形地貌踏勘结合地形图,本阶段初步选择桩号6+500 为上坝址,桩号8+600 为下坝址进行地质勘察工作。库区河谷形态自上坝址的“V”型渐变到下坝址的不对称“U”型,两岸山体较高,河谷相对较窄,岩体和地形条件较好,具有建库的自然条件。

4 坝址比选分析

下面从上、下坝址工程地质条件、工程投资等方面进行对比:

1)上坝址

坝顶谷宽225 m,谷底宽30 m,河谷类型为不对称“V”型,河床覆盖层厚度为2.5~8.0 m,覆盖层为卵石混合土、碎石土;基岩为石炭系下统黑山头组下亚组凝灰质砂岩、板岩。坝址无断裂通过,左右坝肩节理裂隙一般发育,左坝肩:强风化层厚4.0~5.0 m,弱风化层厚10.0~11.0 m。右坝肩:强风化层厚3.0~4.0 m,弱风化厚度9.0~10.0 m。河床:强风化层厚:0 m,弱风化厚度7.0~10.0 m。岩体风化,左坝肩较右坝肩破碎。右岸存在邻谷渗漏问题。透水率Q<5 Lu 上部界线基岩面以下深度左坝肩55~60 m,河床坝基62.0 m,右坝肩55~60 m,需修建进场道路及交通洞,混凝土骨料、填筑料、土料场运距大于下坝址2.1 km。工程总投资为47 118 万元,移民占地费14 951 万元,单方水投资25.26 元。

2)下坝址

坝顶谷宽362 m,谷底宽50 m,河谷类型为不对称“U”型,河床覆盖层厚3.0~8.3 m,覆盖层为含砾粉土、卵石混合土、碎石土;基岩为上泥盆统塔尔巴哈台组下亚组砂砾岩、砾岩、粉砂质泥岩。左坝肩:强风化层厚3.0~5.0 m,弱风化层厚8.0~11.0 m。右坝肩:强风化层厚5.0~8.0 m,弱风化厚度10.0~11.0 m。河床:强风化层厚:0 m,弱风化厚度6.0~10.0 m。岩体风化,右坝肩破碎,发育连续小褶皱。无邻谷渗漏。Q<5 Lu 上部界线基岩面以下深度左坝肩:44.5~60.5 m,河床坝基:47.5~48.5 m,右坝肩:45.5~50.5 m。有牧道通至下坝址,且修建交通道路较为方便。运混凝土骨料、填筑料、土料场,运距小于上坝址2.1 km。工程总投资为44 082 万元,移民占地费12 678 万元,单方水投资23.64 元。

由以上分析可知:从坝顶谷宽、谷底宽、河谷类型、强弱风化层看,上坝址优于下坝址,在河床覆盖层、地层岩性、地质构造、节裂发育及物理地质现象方面,上下坝址基本相同。在渗漏问题、透水率Q<5 Lu上部界线基岩面以下深度、进场施工道路、天然建材方面下坝址优势大于上坝址。

从工程总投资、施工条件、移民占地因素等综合考虑上坝址总投资比下坝址高3 035.97 万元,单方水投资比下坝址高,从投资角度来说,下坝址优于上坝址。从施工角度考虑上坝址运距较远,且河道狭窄不便于生产生活区布置;从移民和环境影响因素考虑,上坝址占用林、草地标准高于下坝址,补偿标准较高,同时上下坝址相差2.1 km,上坝址相应牧道恢复改建比下坝址长2.1 km,移民占地总投资上坝址为14 951万元,较下坝址增加2 273.17 万元;本工程有向下游供水任务,上坝址供水线路长度较下坝址长2.5 km,投资增加400 万元,后期运行管理及维护成本也相应增加。下坝址距离管理区近2.1 km,维稳值班管理和运行管理、防汛物资储备和管理方便,考虑到冬季大雪封山后虽有道路,但要清除路面积雪,上坝址道路清除积雪的时间和工作量比下坝址明显量大,综合考虑下坝址优于上坝址,故推荐下坝址做为本水库工程的选定坝址。

5 结论

通过上、下坝址工程地质对比,下坝址在防渗、透水率Q<5 Lu 上部界线基岩面以下深度、进场施工道路、天然建材方面下坝址优势大于上坝址。下坝址在移民征地补偿、总投资方面远低于上坝址,且对环境影响小。与上坝址相比,下坝址距离管理区更近,运行管理和防汛物资储备、运输更加便利,综合分析,选择下坝址作为工程建设坝址。

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