基于水矿资源开发利用共存优化的水库坝址比选

简从义

（毕节市勘测设计研究院，贵州 毕节 551700）

1 工程概述

樱桃坪水库工程选择小河沟汇口至下游桶井坡伏流入口间约1.40 km的河段为建坝河段，结合该河段地形地貌、水资源状况及工程地质条件选择了上、下两个坝址进行比选。所选建坝河段因右岸在建新田煤矿今后形成的采空区通过玉龙山段（T1y2）强岩溶灰岩与库区具有一定的水力联系而需采取适当的工程措施加以避免，同时需对煤矿的开采边界进行适当调整，而由于上、下坝址对新田矿井的位置关系与水力条件有所差异，所采用的工程措施及相应投资和矿界调整范围有所不同。因此，樱桃坪水库坝址比选又重点涉及到怎样在水库工程建设和煤矿开采之间寻求一个经济、社会效益的平衡点，实现水、矿资源的开发利用共存优化。

2 樱桃坪水库坝址比选分析

2.1 地形地质条件比较

选取上、下坝址有关地形地质条件比较内容：地形条件、基本地质条件（包括地质岩性、地质构造、岩溶水文地质及防渗性能等4个方面）和工程特性（包括承载力及变形稳定、边坡稳定、溢洪道布置、施工布置、正常蓄水位及坝高等6个方面）等三大类，总计11个方面全面展开比较论证，经充分对比分析后可知，上坝址因出露地层比较单一、构造较简单，坝区稳定性好，坝基岩层透水性弱而水文地质条件较好，防渗工作量小；因地形相对较平缓，场内交通和施工临时设施较易布置；地形地质条件上上坝址可优选为樱桃坪水库建库坝址。

2.2 枢纽布置条件比较

上、下坝址区出露地层均以软质岩为主，只适宜建柔性坝，选用混凝土面板堆石坝+岸边式溢洪道方式。①上坝址的主坝河谷相对较宽缓，坝体工程量较大；右岸坝顶高程附近平台适宜布置溢洪道进口，利用右岸河湾地带，将泄槽布置与等高线大体垂直，出口能与河道能平顺连接。但因考虑与新田煤矿的影响而增设副坝、排洪隧洞等建筑物，枢纽布置较复杂。②下坝址的坝址河谷相对较陡，坝体工程量较小；左岸布置溢洪道，开挖量料可作为坝体填筑料。由于无法通过修建副坝等措施减小与新田煤矿的相互影响，而按不考虑与煤矿的影响进行枢续布置，枢纽布置较简单。比较结果下坝址略优。

2.3 施工条件比较

上、下坝址围堰均为土石围堰，条件相当。上坝址略偏上游右岸有小河沟支流汇入、下游存在偏向右岸河湾地带可供布置导流洞，长度仅约270 m；下坝址无可供利用的明显的冲沟及河湾地形，导流洞较长，约380 m；因此，在施工导流方面，上坝址较优。

上、下坝址对外交通均需新建约1 km公路从左岸长槽引接现有通村公路。料场距离相当，两坝址与石料场距离相当，与渣场距离以上坝址稍远；场内交通因下坝址两岸坡较陡、且距伏流入口较近而回旋余地不大，基坑开挖出渣、坝体填筑运料公路均不易布置；临时施工企业可就近布置于右岸下游1 250 m高程以上台地，但需临时占用一定的耕地及农田；上坝址主坝则因两岸地形在坝址上下游河岸逐渐开阔而易于布置场内交通；左岸1 250 m高程以上缓坡地带或低矮山丘平台、垭口等，以灌木林及荒山为主，可供布置施工营地及混凝土拌和系统、各类加工场地等施工临时企业；上坝址副坝所在冲沟在坝线上游，地形逐渐开阔，可布置临时施工企业，临时施工道路可沿冲沟右岸沿等高线布置，与主坝临时交通相接，可满足出渣、运料等要求。因此，场内交通及临时施工企业以上坝址较易布置。

2.4 水库淹没比较

经水库淹没投资估算，未考虑水库压覆煤矿资源补偿，上坝址淹没及移民投资9 504万元，下坝址水库淹没及移民投资8 192 万元，比上坝址少1 312 万元。因此，仅从水库淹没投资补偿方面进行比较，下坝址较优。由于上、下坝址均存在在建新田煤矿的压覆，且下坝址压覆影响面积比上坝址大，水库淹没投资还需考虑压覆矿产资源的补偿费用，并加上枢纽建筑总投资后再行综合经济比较，详见综合比较结论。

2.5 水库压覆及补偿投资比较

①选择上坝址建库时，由于库区在黄沙槽冲沟内以F1 断层为界，以南为玉龙山段（T1y2）强岩溶灰岩，以北为透水性弱、与库区呈连续分布的（T1y3-3）泥岩，若在黄沙槽冲沟内建副坝，将库区与玉龙山段（T1y2）强岩溶灰岩及F1断层隔开，可避免库水与矿井发生水力联系，极大地降低水库与矿井的相互影响，同时也避免了库水沿F1断层向下游渗漏的可能性。②选择下坝址建库时，由于下坝址库区除与上坝址库区有相同的压覆范围—黄沙槽冲沟外，还存在孔家坡冲沟及下游右岸库区与煤矿采区边界直接接触，孔家坡冲沟至坝址之间无修建副坝的条件、无法通过修建副坝防止水库与矿井的相互影响，且由于孔家坡冲沟与黄沙槽冲沟出露地层同为玉龙山段（T1y2）强岩溶灰岩，即使在黄沙槽冲沟内修建副坝，也存在孔家坡冲沟附近的库区沿岩溶管道与矿井发生水力联系的可能，水库与矿井的相互影响依然存在。故选用下坝址时，不能采取修建副坝等措施避免前述影响，需对矿井进行较大范围的限采。③新建樱桃坪水库需对新田煤矿实行限采的资料表明：选用上坝址建库方案，若不建副坝，新田煤矿井田限采1.15 km2，预测压覆资源量969万t，占矿井资源总量（33 829万t）的2.86%；若在黄沙槽冲沟内建副坝时，新田井田限采0.27 km2，预测压覆资源量211万t，占0.62%。选用下坝址建库方案，新田井田限采2.32 km2，预测压覆资源量2 051万t，占6.06%。

为便于方案比较，本次对上、下坝址对煤矿的限采，采用补偿评估的方法，对各方案的压覆煤矿损失进行补偿初步评估，计入水库建设投资进行方案比较。对煤矿的补偿暂按返还矿主应征补偿费的方式进行，补偿费按应费矿产品销售收入的一定比例计征。计算方式为：

应征补偿费额=应费矿产品销售收入×补偿费费率×开采回采率系数。

其中，应费矿产品销售收入此次按500元/t计算。煤矿补偿费费率为1.00%。开采回采率系数为1.00。新田煤矿补偿费额=500×1.00%×1.00=5.00 元/t。上、下坝址对煤矿补偿投资见表1。

表1 上、下坝址煤矿限采范围及限采量、补偿费用对照表

表1显示上、下坝址建库方案，均需对煤矿实行一定限采，但下坝址限采范围、限采量及补偿投资为最大，分别达2.32 km2、2 051万t、10 255万元。上述水矿资源开发利用共存优化分析表明上坝址较优。

2.6 水库枢纽投资比较

分析表明，上坝址处水库枢纽工程投资9 177万元，包括煤矿压覆补偿的水库淹没投资9 525万元，总计投资18 702万元；下坝址处工程投资8 415万元，水库淹没投资18 447万元，（包括煤矿压覆补偿），总计投资26 862万元；显而易见，上坝址虽增加修建副坝，但与在建新田矿井相互影响范围大大减小，相应压覆补偿投资较小，其结果该坝址枢纽投资反而较小；下坝址无法通过修建副坝等措施减小与在建新田煤矿的影响，对矿井限采范围较大，相应压覆补偿投资较大，导致该坝址建库投资增大。因此，从枢纽工程投资方面比较，上坝址较优。

3 樱桃坪水库坝址综合比较

上、下坝址面板堆石坝方案从地形地质、枢纽布置、施工、水库淹没、水矿资源开发利用共存优化、工程投资和效益等方面综合比较后可知：基于最大限度减小与在建新田煤矿的相互影响，在上坝址上游右岸黄沙槽冲沟内修建副坝及排洪洞，水库枢纽布置较为复杂、枢纽建筑物投资较大，下坝址因无法通过修建副坝等措施减少与新田煤矿的相互影响而按首先满足水库的建设而对煤矿开采区进行限采，因而枢纽布置较简单、建筑物投资较少。但综合考虑淹没、煤矿压覆及补偿投资等因素后，上坝址投资和经济评价各项指标均较优。

4 结语

综上所述，上坝址方案与在建新田煤矿相互影响较小，建库风险小，且其水库防渗、施工条件等均较优。在相同供水规模下，枢纽工程投资较省，同时创建了水、矿资源开发利用共存优化实践典范，故选择上坝址作为樱桃坪水库的建库坝址。