临沭县沭河新村水源工程坝址及建筑物型式方案研究

2020-07-07

治淮 2020年6期

（作者单位：水发规划设计有限公司 276000 淮河水利委员会治淮工程建设管理局 233001）

一、工程概况

临沭县属于沭河流域，人均水资源量较少，且时空分布不均匀，缺乏大型多年调节水库，调控能力有限。现状境内沭河中游建有华山橡胶坝，蓄水高度5.0m，蓄水量1000 余万m3。沭河下游虽建有大官庄泄水闸，泄水闸设计正常挡水位为55.0m，但现状当蓄水位高于51.5m 时，回水段将造成沭河滩地大面积耕地（高程在52～52.5m 之间）被淹没，堤外部分村庄地面高程低于正常蓄水位，易造成堤外地势较低的田地形成水渍内涝，排涝困难，故泄水闸只能低水位运行，目前现状只能按51.5m 蓄水位运行，无法蓄水回水至中游华山橡胶坝。因此，在华山橡胶坝与大官庄枢纽之间兴建水源工程，进行河道拦蓄，增加地表水的利用量，恢复大官庄蓄水功能是十分必要的。

二、区域地质概况

1.地形地貌

勘察区位于沭河剥蚀平原区，中间为沭河河床及河漫滩，地形较为平坦，向下游逐渐降低，河床宽210m 左右。左岸为沭河一级阶地，高出河床2～6m，为第四系河道冲洪积形成的壤土、砂壤土、细砂、中粗砂；右岸阶地宽约30m 左右，覆盖层为壤土、中粗砂。

坝址区河床地面高程约为48.70～49.36m，左岸地面高程约为51.27～54.99m，右岸靠近堤防，高程48.07～50.54m。坝轴线地段局部为第四系沉积物所覆盖，覆盖层厚度不大。

2.坝址区工程地质条件

勘察深度范围内，揭露地层自上而下简述如下：

①层壤土（Q4alp）：黄褐色，可塑，局部硬塑，含铁锰氧化物。厚度：2.80～3.70m，平均3.25m；层底标高：49.64～50.65m，平均50.15m；层底埋深：2.80～3.70m，平均3.25m。

②砂壤土（Q4alp）：黄褐色，稍密，稍湿，含云母碎片，局部夹壤土薄层。场区普遍分布，厚度：0.90～1.60m，平均1.25m，层底标高：51.18～52.42m，平均51.80m，层底埋深：0.90～1.60m，平均1.25m。

③层细砂(Q4alp)：褐黄色，松散，饱和，矿物成分主要为长石、石英。场区普遍分布，厚度：1.80～2.80m，平均2.30m；层底标高：48.38～50.62m，平均49.50m；层底埋深：2.70～4.40m，平均3.55m。

④层中粗砂（Q4alp）：褐黄色，稍密，饱和，主要成分为石英，长石，级配差。场区普遍分布，厚度：0.80～2.30m，平均1.55m；层底标高：47.34～49.85m，平均48.27m；层底埋深：3.60～6.00m，平均4.95m。

⑤层强风化泥质砂岩：灰白色—紫褐色，粉细砂结构，层状构造，岩芯呈碎块—短块状，锤击易碎，局部为中粗粒结构砂岩。场区普遍分布，厚度：5.50～16.00m，平均9.26m，层底标高：32.86～43.53m，平均39.37m；层底埋深：5.50～18.00m，平均11.74m。

⑥层中风化泥质砂岩：灰白色—紫褐色，粉细砂结构，层状构造，岩芯呈短柱状，锤击易碎，局部为中粗粒结构砂岩。该层未穿透。

三、坝址选择

1.坝址确定原则

根据《水闸设计规范》（SL265-2016）、《橡胶坝工程设计规范》（GB50979-2014）等规范规程的规定，闸坝址选择应根据其功能、特点和运用要求，综合考虑地形、地质、水流、泥沙、施工、管理、周围环境等因素，经技术经济比较后确定，新村水源工程坝址选择所遵循的原则如下：

（1）坝址处河道顺直，河床、河势稳定，地质地形条件良好。

（2）若在多支流汇合口附近修建闸坝，坝址宜在距离交叉河口较远处，闸坝址至汇合口应至少保持相当于闸坝上游河道水面宽度的3 倍距离以上。

（3）坝址与铁路桥或Ⅰ、Ⅱ级公路桥的距离不宜太近，间距至少不小于100m。

（4）枢纽布置应使工程投资最省，技术可行，不影响其他建筑物安全，有利于河势稳定，防止局部冲刷。

表1 坝址方案比选表

表2 建筑物型式方案比选表

（5）坝轴线应与河道中心线垂直，其上下游河道直线段长度不宜小于5倍水闸进口处的水面宽度。

（6）符合临沭县总体规划。

2.方案比选

根据上述坝址选取原则，初步选定三个坝址进行比选，各方案比选表见表1。

方案一位于沭河中泓桩号9+670，距沭河南古大桥1.26km。主河槽宽270m，左岸滩地宽620.0m，滩地高程55.15～55.44m，右岸滩地宽34.0m，滩地高程为54.57～55.05m，坝址处河床底高程为48.80～49.50m，平均高程在49.30m 左右，坝址地质为强风化泥质砂岩、河床稳定。

方案二位于朱果村西，沭河中泓桩号7+800，河道主河槽宽420m，左岸无滩地，右岸滩地宽490.0m，河床高程为48.5～50.3m，河床左侧为全风化岩石，右侧为中粗砂。

方案三位于沭河中泓桩号10+630，沭河南古大桥下游200m。河道主槽宽360.0m，河底高程为50.3～51.2m，左岸滩地高程55.9～56.1m，右岸滩地高程52.6～54.6m。河槽地质条件为砂基。

综合分析上述3 个坝址方案，结合城市规划、场地条件、周边环境及工程投资等分析比较后，虽然方案一改善的水域面积相对较小，但是所处河道位置水流条件、施工便利程度、总投资均为最优，故方案一作为推荐坝址位置。

四、建筑物型式比选

根据河道地形地质条件、防洪要求及临沂市拦河工程建设经验，可选择的拦蓄工程型式主要有三种：提升闸、橡胶坝和翻板门。翻板门超过4m 在技术和经济方面的可行性较差。因此，挡水高度4～5m，可采用提升闸、橡胶坝两种型式。方案比选表见表2。

方案一：橡胶坝方案。建3 节橡胶坝，每跨净宽90m，橡胶坝中墩1.2m，底板厚1.0m，橡胶坝总长274.80m。坝高4.5m，底板顶高程49.50m，一次性蓄水量1380 万m3，总投资5504.46 万元。

方案二：提升闸方案。建26 孔10m×5.5m 平面钢闸门提升闸，每孔净宽10m，提升闸中墩1.2m，边墩1.5m，底板厚1.2m，两岸设桥头堡，拦河建筑物总长293.2m。拦河闸挡水高度4.5m，底板顶高程49.5m，一次蓄水量1380 万m3，总投资6700 万元。

提升闸是一种历史悠久的拦河建筑物，以其运行安全可靠、调控能力强、适用范围广、使用寿命长、易于闸桥结合、管理运行方便等诸多优点而经久不衰，其缺点是阻水影响行洪、投资较大、材料使用多。橡胶坝是一种新型拦河建筑物，具有材料用量少、阻水作用小、过水能力强、建设工期短等优点，缺点是运行费用高、坝袋寿命短、不易闸桥结合。根据以上比较结果，综合考虑，确定选用方案一，即橡胶坝设计方案。