芭蕉湾水库工程坝型选择及首部枢纽布置

郭巍巍 刘春锋 胡鑫

1 工程概况

芭蕉湾水库坝址位于贵州省玉屏侗族自治县舞阳河二级支流排坡河支流冷水江上。工程任务为灌溉及农村人畜饮水，设计年灌溉需水量232万m3（P=80%），年供水量75.2万m3（P=95%）。水库正常蓄水位576.80 m，相应库容127万m3；校核洪水位579.24 m，相应库容171万m3，最大坝高为29.50 m。工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等，其中挡水、泄水、引水建筑物及灌溉、供水建筑物为4级，消能防冲、导流及其它临时建筑物为5级。

2 自然条件

2.1 气象、水文条件

排坡河流域属中亚热带湿润型季风气候，温和多雨，每年4—8月为雨季。多年平均降水量1 120 mm，但年内分配不均，4—10月占全年的80.1%。多年平均气温17.2℃，月平均最高气温32.7℃，月平均最低气温2.2℃；多年平均风速1.1 m/s。

径流年内分配不均，年际变化不大，坝址多年平均径流量1 995万m3。年内径流量主要集中在4—8月，其径流量占全年的69.5%，其中5—7月径流量尤为集中，其径流量占全年的50.7%；9—翌年3月径流量较小，仅占全年径流量的25.6%。多年平均入库总沙量0.62万t，折合0.47万m3。

2.2 地形地质条件

库区两岸基本对称，坝址区河谷呈“U”形，主河槽宽15～40 m，两岸地形坡度30°～70°。岸坡下部略陡，基岩广泛出露；中上部边坡略缓，覆盖层为坡残积含碎石黏土，植被茂密；沟谷底部大部分覆盖冲洪积物及坡残积物，局部基岩裸露。坝址区出露地层主要为寒武系中统敖溪组（∈2a）灰白色厚层状白云质灰岩、灰色薄层状灰岩、灰岩夹灰黑色薄层状泥灰岩及新生界第四系全新统（Q4）松散堆积物。构造以节理裂隙为主，岩溶呈现不均一性，未发现滑坡、崩塌等不良地质现象。工程区地震基本烈度为Ⅵ度。

3 坝型选择

水库正常蓄水位576.80 m，坝顶581.00 m高程河谷宽79 m，河谷宽高比2.68，坝基及两岸岩石均为较坚硬岩-坚硬岩，弱风化岩体饱和单轴抗压强度大于50 MPa，适合建造重力坝或拱坝，选择细石混凝土砌石重力坝和细石混凝土砌石拱坝进行比较。

细石混凝土砌石拱坝采用定圆心定外半径的单曲拱坝。建基面选择在弱风化中部基岩上，最大坝高为29.5 m，坝顶轴线长度82.0 m（不含重力墩长度），坝顶宽度3.0 m，下游坝坡在高程578.00 m以下坡度为0.2，厚高比为0.20。砌石重力坝建基面选择在弱风化中部基岩上，最大坝高为30.0 m，坝顶长度为81.0 m，坝顶宽度3.0 m，上游坝面高程561.00 m以下坡度为1∶0.2，下游坝面高程576.00 m以下坡度为1∶0.7。

鉴于砌石拱坝相比重力坝方案具有坝体断面小、工程量小、施工方便、工期短、经济性较好等特点，经比较砌石拱坝方案可节省土建工程投资204万元、节约工期1个月，故最终确定细石混凝土砌石拱坝为推荐坝型。

4 首部枢纽总体布置

首部枢纽工程由挡水建筑物、泄水建筑物、引水兼放空建筑物等组成。首部枢纽平面布置图如图1所示。

图1 首部枢纽平面布置图

挡水建筑物为细石混凝土砌石拱坝，采用定圆心定半径的单曲拱坝。河床部位拱坝建基面高程551.50 m，坝顶高程581.00 m，最大坝高29.5 m。拱坝顶拱外半径45.00 m，中心角为104.4°，左、右半拱对称布置。坝顶轴线长度82.0 m（不含重力墩长度）。坝顶宽度3.0 m，下游坝坡在高程578.00 m以下坡度为0.2，坝体底部厚度7.39 m，拱坝厚高比为0.20。坝体结构分别为：迎水侧为0.5 m厚混凝土预制块，后接0.5 m渐变至1.0 m厚C25W6防渗心墙，后接C15细石混凝土毛石结构，坝下游外侧为0.5 m厚混凝土预制块，基础设置1.5 m厚C15混凝土垫层。

泄水建筑物采用居坝中布置的开敞式溢流表孔，共3孔，堰顶前端展开单孔净宽11.364 m，采用无闸门控制WES实用堰，堰顶与正常蓄水位齐平。溢流表孔出口采用挑流消能型式，挑角10.0°，溢流护面采用0.7 m厚的C40钢筋混凝土结构，下部采用C25钢筋混凝土，鼻坎混凝土护面与砌石坝体采用锚筋连接。溢流段设坝顶交通桥，连接两岸交通，桥面宽3 m。如图2所示。

图2 溢流坝段横剖面图

坝后45 m处设重力式挡墙结构二道坝，高8 m，顶宽1.5 m，底宽5.5 m，上游坡比1∶0.5，下游坡比1∶0.1。二道坝和坝体之间设置护坦和护垫，钢筋混凝土护坦长24.4 m、厚1.5 m的，格宾石笼护垫长20.6 m、厚0.5 m。

为改善坝肩受力条件，保证坝肩稳定，在两坝肩设置M7.5浆砌石重力墩。左岸重力墩基础底高程572.00 m，顶高程581.00 m，坝轴线方向宽度8.0 m，顺水流向宽度16.0 m；右岸坝肩地势相对平缓，顶部原地面高程与坝顶基本平齐，重力墩基础底高程570.00 m，顶高程581.00 m，坝轴线方向宽度12.0 m，顺水流向宽度16.0 m。

引水兼放空建筑物由取水口、引水管道和分水阀室组成。其中取水口由拦污栅和事故检修闸组成；引水管道由埋内埋管和坝后明钢管组成，埋内埋管采用直径1.0 m钢管，坝后背管（明钢管）总长20 m；坝后背管后接1#分水阀室，在阀室内取水管分为3支，分别为灌溉兼人饮供水管线、放空管线和生态基流管线。

5 结 语

综合考虑地形、地质、料源、移民、交通等情况，经过经济技术比较确定芭蕉湾水库工程首部枢纽的形式和布置，采用细石混凝土砌石拱坝、开敞式溢流表孔泄洪、右岸塔式进水口接坝内埋管的引水布置方式，对类似工程有借鉴作用。