龙云灌区蟠龙水库坝址方案比选

胡京川

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况[1]

龙云灌区地处珠江流域西江支流北流河和独流入海的南流江中上游，工程从水量相对较丰富的北流河引水至南流江，合理配置区域水资源，为改善玉林市周边地区农业灌溉条件、发展热带特色农业提供基础，可保障城乡生活及工业用水需求，促进区域经济社会发展。蟠龙水库作为龙云灌区水源工程的起点水库，坝址控制集雨面积为985 km2，水库总库容1644 万m3，属中型水库，水库工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。挡水坝上、下游最大水头差约11 m，工程洪水标准按山区、丘陵区确定，设计洪水标准为50 a 一遇，校核洪水标准为500 a一遇。

2 蟠龙水库坝址选择

2.1 蟠龙水库坝址选择原则

（1）集雨面积和库容足够大，建坝工程量较小，水库库容满足工程要求。

（2）水库地质条件基本满足成库要求。

（3）坝址布置应尽可能减少水库淹没村庄、民房、耕地。

（4）坝址区地质条件应能适应建坝要求，地形条件满足大坝枢纽布置要求。

2.2 蟠龙水库坝址选择

可研设计蟠龙水库的坝址主要在规划初定坝址的基础上，进一步分析初定坝址上、下游河道地形地质条件、成库条件、库区淹没等因素，经综合技术、经济比较，从而基本确定坝址位置。

蟠龙水库作为龙云灌区水源工程的起点水库，水库的正常蓄水位应尽可能满足往南流江流域范围内的两座调蓄水库自流输水的水力学要求，其次要求蟠龙水库的有效库容达到规划设计要求，且要求水库淹没尽量少影响上游清水口镇区，则正常蓄水位在106 m左右较为合适。结合北流河蟠龙抽水站附近的地形地质条件及水库淹没来看，现状蟠龙抽水站下游两岸分布有大片村屯，左岸为蟠龙、石龙、道付坡等，右岸为杉山脚、竹园、荔枝湾等，且各村屯地势较低，若在此河段建坝，要达到规划的有效库容将淹没大量的房屋，因此蟠龙抽水站下游河段不宜作为蟠龙水库的坝址；而根据水文规划专业的计算成果，若蟠龙水库坝址上移至下蟠龙屯上游河段，要达到规划的有效库容将淹没大片清水口镇区，淹没投资巨大，因此蟠龙水库坝址也不宜上移至下蟠龙屯上游河段。根据以上初步分析，蟠龙水库适宜的坝址位置主要为蟠龙抽水站至下蟠龙屯约1.7 km长河道范围。

结合河道两岸的地形、地质条件及现场查勘的情况，可研设计拟选择上、下两处坝址，联合蟠龙～中甘岭引水渠的布置进行综合比选，以确定相对较优的坝址方案。上坝址位于蟠龙抽水站上游约800 m 处，下坝址位于现有蟠龙抽水站处。两坝址位置示意图见图1。

图1 蟠龙水库上、下坝址位置示意图

3 枢纽方案布置

3.1 上坝址方案

坝址位于蟠龙抽水站上游约800 m 处，左岸山坡较陡，山坡中下部坡度35°～45°，山坡上部坡度25°～30°，山顶高程约147 m 有北流至清水口X441公路穿过。右岸阶地发育，宽140～200 m，大多开发成耕地。坝址上游200 m至下游300 m范围内河道较顺直，流向为N10°W，河床宽54～68 m，河床高程95.5～97.0 m，河底较平顺、纵坡小。坝址覆盖层主要有第四系填土、冲积层和残坡积层。坝址区基岩主要为志留系下统第一组（S1a）地层，坝区岩层受区域性构造影响，整体倒转，但岩层产状总体稳定，局部位置有褶皱及小断层等构造发育。坝址全强风化及弱风化上部岩体节理较为发育，岩体破碎～较破碎，弱风化下部～微风化岩体节理发育一般，岩体较为完整。总体来看，河床及两岸地形地貌条件较好，可满足修建低水头混凝土闸坝的工程地质要求。

水库正常蓄水位106 m，设计洪水位（P=2%）108.75 m，校核洪水位（P=0.33%）110.77 m，死水位99 m，水库总库容1644万m3，有效库容501万m3，为中型水库。

拦河坝采用混凝土闸坝型式，拦河坝从左至右分别为左岸接头重力坝段、泄洪闸坝段、右岸接头重力坝段和右岸接头土坝。大坝坝顶高程113.0 m，最大坝高23 m，坝顶宽5 m，坝体总长256 m，其中左岸接头重力坝段长21 m、泄洪闸坝段长83.5 m、右岸接头重力坝段长17.5 m、右岸接头土坝段长134 m。

泄洪闸坝段共布置5孔，每孔净宽12 m，按每孔1个闸坝段布置，1#闸坝段长17 m，5#闸坝段长18.5 m，其余闸坝段长16 m。闸底溢流堰按折线型实用堰布置，堰顶高程98 m，下游设1∶3斜坡与消力池底板衔接，堰体顺水流向长度25 m。堰顶设置5 孔5扇工作闸门，工作闸门采用直升式平板钢闸门，固定式卷扬机启闭；工作闸门上游设置检修闸门，检修闸门为5 孔共用1 扇，采用移动式门机启闭。闸顶交通桥布置于闸室检修闸门槽上游侧，采用现浇T型梁结构，桥面总宽5 m。溢流堰下游接底流消能式消力池，消力池底高程为95 m，池长20 m（含尾坎），池深2 m。消力池后设格宾网石笼海漫，长40 m。两岸接头重力坝采用混凝土重力坝结构，坝顶高程113.0 m，坝顶宽5 m。右岸接头土坝采用均质土坝型式，坝顶宽5 m，上、下游坝坡坡比1∶1.5，上游坡面采用干砌石防护，下游坡面采用草皮护坡。

鱼道采用横隔板式鱼道，为适应过鱼季节水位变幅及过鱼要求，鱼道共设1 个进口、2 个出口，坡度采用1∶60。大坝下游明渠轴线长为412 m，穿坝孔高程102.0 m，上游明渠至高出口轴线长137 m。鱼道进口设检修闸门，高低出口设工作闸门，穿坝段设防洪闸。

上坝址方案蟠龙～中甘岭引水渠设计引水规模8 m3/s，采用无压重力式引水方式。引水渠进口控制闸位于坝址左岸上游约50 m 处冲沟内山体边。引水渠建筑物主要由明渠、无压隧洞、箱涵、倒虹吸及控制闸等组成，其中明渠长25 m，隧洞长4560 m、箱涵长2096 m，倒虹吸长1890 m，引水渠总长8585 m。引水渠首端控制闸进口底高程102.7 m，引水渠出口底高程98.5 m，隧洞采用城门洞型式，宽2.7 m，高3.5 m，箱涵采用矩形断面结构型式，断面尺寸2.7 m×3.5 m，倒虹吸采用矩形断面结构型式，断面尺寸2.5 m×2.5 m。

3.2 下坝址方案

坝址位于现有蟠龙抽水站处，对现有闸坝和电站拆除后新建闸坝和电站。坝址区河段较弯曲，左右岸阶地不发育，河床宽55～70 m，河床高程约95 m，河底较平顺、纵坡小。坝址覆盖层主要有第四系填土、冲积层和残坡积层，下部基岩为泥盆系中统郁江阶（D2y）泥岩夹粉砂岩、泥质灰岩，往下游砂岩含量渐多，至旧坝下游呈泥岩、砂岩互层状，以薄层状为主，部分中厚～厚层状。受区域性构造影响，坝区褶皱及小断层等构造较发育。河床及两岸地形地貌条件较好，可满足修建低水头混凝土闸坝的工程地质要求。

水库正常蓄水位106 m，设计洪水位（P=2%）107.23 m，校核洪水位（P=0.33%）109.26 m，死水位98 m，水库总库容1245万m3，有效库容559万m3，为中型水库。拦河坝采用混凝土闸坝型式，拦河坝从左至右分别为左岸接头重力坝段、泄洪闸坝段和右岸接头重力坝段。大坝坝顶高程111.5 m，最大坝高22.5 m，坝顶宽5 m，坝体总长134 m，其中左岸接头重力坝段长30 m、泄洪闸坝段长81 m、右岸接头重力坝段长23 m。

泄洪闸坝段共布置5孔，每孔净宽12 m，按每孔1 个坝块布置，除1#闸坝长17 m 外，其余每个坝块长16 m。闸底溢流堰按折线型实用堰布置，堰顶高程97 m，下游设1∶3斜坡与消力池底板衔接，堰体顺水流向长度25 m。堰顶设置5 孔5 扇工作闸门，工作闸门采用直升式平板钢闸门，固定式卷扬机启闭；工作闸门上游设置检修闸门，检修闸门为5孔共用1 扇，采用移动式门机启闭。闸顶交通桥布置于闸室检修闸门槽上游侧，采用现浇T型梁结构，桥面总宽5 m。溢流堰下游接底流消能式消力池，消力池底高程为94 m，池长40 m（含尾坎），池深1 m。消力池后设格宾网石笼海漫，长60 m。两岸接头重力坝采用混凝土重力坝结构，各为一个坝块，坝顶高程111.5 m，坝顶宽5 m。

鱼道采用横隔板式鱼道，为适应过鱼季节水位变幅及过鱼要求，鱼道共设1 个进口、2 个出口，坡度采用1∶60。大坝下游鱼道明渠轴线长约为550 m，，穿坝孔高程102.0 m，上游明渠至高出口轴线长140 m。鱼道进口设检修闸门，高低出口设工作闸门，穿坝段设防洪闸。

下坝址方案蟠龙～中甘岭引水渠设计引水规模与上坝址方案相同，引水线路及建筑物布置与上坝址方案引水渠差别不大，仅对进口段进行调整。引水渠进口位于坝址左岸上游约100 m处冲沟内山体边，通过架空桥涵连接库区与压力前池。引水渠建筑物主要由有压隧洞、箱涵及控制闸等组成，其中隧洞长5250 m、箱涵长2700 m，引水渠总长7950 m。

4 坝址比选

坝址比选需以有效库容基本相当及灌区面积相同作为前提，本次设计选定的两坝址方案有效库容差距不大，设计灌区面积相同，基本满足比选的前提条件。两坝址方案主要工程量及投资比较见表1。

表1 蟠龙水库上、下坝址方案主要工程量及投资比较表[1]

两坝址方案技术经济分析比较如下：

（1）地形地质条件。上坝址上游200 m至下游300 m范围内河道较顺直，坝址处左岸山体雄厚，但右岸山包单薄，阶地较宽，需设置接头土坝；坝址基岩为砂岩、砂质砾岩夹少量页岩，左岸及河床段岩体风化较浅，右岸相对较深；下坝址河流稍弯曲，流态不顺直，右岸山包较单薄，下游为平坦阶地；坝址基岩主要为泥岩、粉砂岩、泥质灰岩，坝址岩体风化较上坝址深。结合地质章节对两坝址地形、地质条件的对比分析，上坝址稍优于下坝址，但总体差距不大。

（2）工程布置方面。上下坝址方案拦河坝均采用混凝土闸坝+接头重力坝型式。上坝址相较于下坝址，坝体总长122 m，其中泄洪闸段长度相当，右岸设有接头土坝（长134 m），但两岸接头重力坝较短，另外上坝址最大坝高略大。两坝址方案总体土建投资相当。

因上坝址较下坝址上移约800 m，蟠龙～中甘岭引水渠长度较下坝址方案长约350 m，而上坝址地形较下坝址略宽，工程布置上略优，因此两坝址方案工程布置总体相当。

（3）移民征地投资方面。两坝址方案正常蓄水位相同，经水力学计算及水库调洪计算，库区淹没水面线差别不大，两坝址库区淹没差别主要体现在两坝址区间内的淹没。其中，上坝址方案移民搬迁人口1345人、坝区库区总占地面积3006亩，下坝址方案移民搬迁人口1454 人、坝区库区总占地面积3167亩，上坝址方案的库区淹没及坝区占地投资总额较下坝址少约6548 万元。从水库移民征地投资方面来看，上坝址方案较优。

（4）施工方面。两坝址方案左岸均有X441 县道通过，右岸阶地地势平坦，可布置施工场地，施工条件基本相当。但上坝址地形较为开阔，更有利于施工导流等施工组织设计。从施工方面看，上坝址方案略优。

（5）工程运行管理方面。上坝址方案与下坝址方案基本相当。

（6）工程投资方面。上坝址方案综合投资较下坝址节省约4016万元，上坝址方案具有一定优势。

综合以上各方面分析结果，上坝址方案、下坝址方案工程布置和工程运行管理上基本相当，但上坝址方案在移民征地、施工条件和工程投资等方面均优于下坝址方案。因此本阶段推荐采用上坝址方案。

5 结语

对上下坝址方案进行详细布置，多角度对两个方案进行对比，结果表明上坝址设计方案具有投资省、布置合理、施工方便的优势。本项目建成后，将统筹解决该区域的水资源问题，为改善玉林市周边地区农业灌溉条件、发展热带特色农业提供基础，保障城乡生活及工业用水需求，促进区域经济社会发展，还可改善南流江水生态环境，为玉林市的发展带来可观的社会经济效益。