萨呼腾水库总体布置方案分析

石盼盼，刘 锁，赵 彪

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,陕西 西安 710065）

1 工程概况

萨呼腾水库位于青海省杂多县境内的吉乃沟处,全县海拔大都在4300 m～4800 m之间,最低海拔3900 m,最高海拔达6000 m,平均海拔4290 m。杂多县境内河流纵横密布,吉乃沟为扎曲一级支流,扎曲为澜沧江上游主流,河水清澈,水质优良,含沙量较少,河水主要是大气降水及融冰雪水。

本工程建设任务主要为杂多县萨呼腾镇4.85 万人生活用水,同时为杂多县周边8000 亩林地提供灌溉水源,水库总库容207 万m3,为四等小（1）型工程。

2 工程总体布置

吉乃沟河道水质泛黄,经多次水质监测、水量实测、实地考察,萨呼腾水库工程设计方案以拦河水库和注入式水库进行设计比选。

2.1 拦河坝方案总体布置

拦河水库枢纽建筑物主要由埋石混凝土重力挡水坝、溢流坝、放空洞和复建道路等建筑物组成。因河谷为“V”型谷,河床狭窄,堆石混凝土重力坝的布置优先考虑在主河道布置泄洪建筑物,所以溢流坝布置在主河槽内,使下泄水流能直接进入主河槽。

水库最大坝高48.7 m,坝顶高程4286.70 m,坝顶宽8.0 m,坝顶沿坝轴线长度约为157.85 m,分为8 个坝段,坝段编号从左到右为1#～8#,坝段长16 m～28 m不等。

挡水坝为堆石混凝土重力坝,沿坝轴线的长度为157.85 m,分为7 个坝段,大坝上游坡1∶0.2,起坡高程为4254.80 m；下游坡1∶0.8,起坡高程为4276.70 m。大坝建基面高程为4238.00 m,坝基为弱风化厚层状灰岩。坝基防渗采用帷幕灌浆,帷幕灌浆向左岸延伸33.3 m、向右岸延伸32 m。

溢流坝布置在6#坝段,长18 m,分为2 孔,每孔净宽6 m,为开敞式溢流堰（WES）。溢流坝顶高程为正常蓄水位4283.00 m。为保持交通顺畅,堰顶设交通桥,桥面高程同非溢流坝顶高程。堰面采用C35W6F300 钢筋砼结构,曲线方程y=0.354x1.85,定型设计水头Hd=1.5 m。过堰水流采用挑流消能,挑流鼻坎高程为4245.636 m,反弧半径8 m,挑角23°。

根据地形、地质条件,在右坝肩山体内布置导流放空洞,放空洞与导流洞采用永临结合布置,施工期作为导流洞使用,封堵后改建成放空洞,采用岸塔式进水口；运行期,作为放空水库及排沙。导流放空洞由进水塔、无压洞组成,总长为305.54 m。导流放空洞进口采用龙抬头形式。

上坝路起点位于坝趾下游垭口附近,与老路衔接,终点位于左坝肩,考虑施工期与运行期要求,路基宽度6.6 m,路面宽度6.0 m,采用30 cm厚级配碎石路面20 cm厚碎石垫层结构,总长约2.3 km。库周路起点位于左坝肩,终点位于左库尾,与老路衔接,考虑该路主要为水库上游牧民服务,路基宽度6.6 m,路面宽度6.0 m,采用30 cm厚级配碎石路面20 cm厚碎石垫层结构,总长约1.63 km。

2.2 注入式水库方案总体布置

注入式水库方案工程从上游往下游（由南向北）依次为首部枢纽、汇水池、输水管道和注入式水库。

（1）首部枢纽

首部枢纽由吉朗沟首部枢纽、曲热沟首部枢纽、白朗沟首部枢纽组成。

首部枢纽最大坝高10.5 m,坝顶长度52.0 m,自左岸分别为左岸非溢流坝段、取水坝段、溢流坝段和右岸非溢流坝段。溢流坝段长11.0 m,堰宽10.0 m,堰顶高程4377.50 m。挡水坝段为C30 埋石混凝土重力坝,总长41.0 m,坝顶高程4379.0 m,坝顶宽度为1.5 m。白朗沟取水坝段总长4.5 m,采用正向冲沙侧向进水方式,冲沙闸设于左岸非溢流坝段的左侧,进水闸设于冲沙闸左侧,紧贴冲沙闸布置,由引水渠段、闸室段、泄槽段（冲沙道）及集水池段四部分组成。引水渠渠底高程4376.0 m,闸室段长3.0 m,底板高程4376.0 m,采用胸墙式闸门,孔口尺寸为1.0 m×1.0 m,闸后泄槽段长8.0 m,宽1.4 m,泄槽段后接集水池,集水池下游侧接输水管道,输水管采用DN200 钢管,管底高于集水池池底1.5 m,管后设置矩形阀井一座,安装DN200 闸阀一只。冲沙闸由引渠段、闸室段、泄槽段、消力池段、海漫段五部分组成,全长35.7 m。引水渠段长13.0 m,闸前宽1.5 m,渠底高程4375.0 m。闸室段长3.0 m,底板高程4375.0 m,采用胸墙式闸门,孔口尺寸为1.5 m×1.5 m,泄槽段（冲沙道）全长10.0 m,宽1.5 m。消力池长6.5 m,下游防冲段长3.2 m,采用钢筋石笼结构,设计顶高程4372.5 m。

（2）输水管道

经由吉朗沟首部枢纽、曲热沟首部枢纽、白朗沟首部枢纽的三条引水管道汇集于下游吉乃沟右侧滩地的新建汇水池中,200 m3汇水池尺寸7.8 m×7.8 m×3.5 m（长宽深）,管道引水自此开始。引水型式采用单管输水,管材采用K9 级DN500 球墨铸铁管,壁厚9 mm,沿线布置有检修阀、调流阀、减压池、检修阀、泄水阀井及末端进水阀室,进水阀室用于控制入库流量。

（3）注入式水库

水库顺地势采用四面围坝基本形成长条状布置,水库南北方向为长边,东西方向为短边,四条坝线相交后形成围坝,围坝相交处采用弧线过渡,坝线封闭区域为库盆。围坝坝轴线总长2.07 km。水库正常蓄水位4147.0 m,设计洪水位4147.20 m,校核洪水位4147.50 m,坝顶高程4150.00 m,库底平台高程最大坝高23.5 m。坝面防护及防渗结构依次为200 mm厚现浇混凝土面板、1300 mm砂卵石层、150 mm厚上垫层、复合土工膜（规格150/0.5/150）、150 mm厚下垫层。库底防护及防渗结构依次350mm厚盖重、150 mm厚上垫层、复合土工膜（规格150/0.5/150）、150 mm厚下垫层。坝面迎水坡坡比为1∶2.5,坝体背坡坡比为1∶2.5。坝顶宽度5.0 m,设1.3 m高防浪墙,坝顶亦为巡检交通道路。水库左侧支沟下游设排洪箱涵,将支沟洪水排入水库,水库右侧上游设溢流箱涵,坝后设盖重。

水库进水口布置在南侧坝体西端,水库进水口自输水管道末端蝶阀室开始,采用压力钢管,后接与坝面同坡度的陡坡至库底,在库底设消力池消能后缓慢入库,进入库底为钢筋砼消力池,平面尺寸20 m×10 m,消能池外四周铺设5.0 m宽的钢筋笼块石海漫,以防余能对库底产生冲刷。

水库放水口布置在围坝西北角,设计为塔式进水口,为封闭井筒式结构,塔顶高程4150.00 m,塔顶设闸门启闭机房。进水口为有压短洞进水,内设检修闸门,后通过一个渐变段连接出水管。出水管径采用DN800 钢管,外包C25 混凝土,后接闸阀控制室,平面尺寸为6 m×6 m,框架混凝土二层结构。闸室内设电动蝶阀二套,蝶阀后布置岔管,分为城市供水管及放空管。

3 两种方案比较分析

两种方案综合比较分析见表1。

表1 两种方案综合比较分析表

通过上述比较,虽然注入式水库建筑物布置繁多,但注入式水库方案具有坝基处理简单、施工条件较好、投资小等优势,且不存在不利重大地质问题,因此本工程最终选定注入式水库方案。

4 结语

本文通过拦河水库与注入式工程总体布置的分析比较得出注入式水库坝基处理简单、施工条件较好、投资小等优点,可以为从业者在可研阶段坝址选择提供一种思路。尤其是在高海拔寒冷地区,由于每年的施工时间较短且条件艰苦,选用此种方案可以明显提高水库的工程效益,但是否选择此种方案还应结合工程区场地条件来进一步做比较分析。