尚庄炉水库增容方案综合分析比选

2023-08-29王周奇黄婷

河南水利与南水北调 2023年7期

王周奇，黄婷

（水发规划设计有限公司，山东泰安 271000）

1 工程概况

尚庄炉水库作为肥城市最大的水库和重点水源，2010 年12 月水库除险加固竣工验收。水库死水位86.30 m，死库容6 万m3；兴利水位95.50 m，兴利库容1 014 万m3；设计洪水位98.50 m，校核洪水位100.23 m，总库容3 422 万m3。坝顶高程101.10 m，防浪墙顶高程102.10 m，高于除险加固复核计算值101.86 m。水库增容不影响大坝、溢洪道及放水洞等工程安全。

尚庄炉水库增容工程将兴利水位由95.50 m抬高至96 m。除险加固后5 年一遇洪水位96.33 m，20 年一遇洪水位97.30 m，30 年一遇洪水位97.57 m；增容后5 年一遇洪水位96.51 m，20年一遇洪水位97.48 m，30年一遇洪水位97.80 m。坝址处较增容前分别抬高了0.18、0.18和0.23 m。

2 水库增容方案设计原则与步骤

①满足水库增容目标；减少占地；节约投资；运行安全。②首先，重点考虑水源问题。其次，复核原有坝体的渗流、建筑物结构、高程、尺寸及过流能力，确定方案。再次，复核增容后的水库淹没范围，分析问题，采取措施。最后，增容方案设计。

3 水库增容的方案选择

3.1 库盆扩挖（方案一）

维持现状正常蓄水位95.50 m，对正常蓄水位以下库盆扩挖。扩挖土方273 万m3，抬田土方15 万m3。增加兴利库容264 万m3，年新增供水量229 万m3，可满足用水需求。结合工程实际运行情况，工程建设内容为库盆扩挖工程，工程无永久征地，临时占地156.67 hm2，工程投资估算1.70亿元，新增单方库容投资64.39元，新增单方水投资74.24 元。

3.2 提高兴利水位0.50 m（方案二）

将现状正常蓄水位提高0.50 m至96 m，抬田95.50～96.50 m，入库河道不做抬田，抬田面积92.13 hm2，抬田区临库侧边坡1∶5，采用生态植被护坡。

溢洪道闸门挡水高度不足，需加高闸门。抬田土方54万m3，取自库区，均为水上开挖。死库容清淤扩挖土方5.60万m3，采用长臂挖掘机水下开挖。该方案增加兴利库容194万m3，新增供水量159万m3，不满足用水需求。

结合工程实际运行情况，工程建设内容包括库盆扩挖工程、抬田工程以及溢洪道闸门加高工程，工程无永久征地，临时占地96.80 hm2。工程投资估算0.70 亿元，新增单方库容投资36.08元，新增单方水投资44.03元。

3.3 提高兴利水位0.50 m+库盆扩挖（方案三）

根据方案二调算情况，仅提高正常蓄水位0.50 m不能满足供水对象的用水需求，在正常蓄水位提高0.50 m的基础上，对库盆适当扩挖。提高正常蓄水位方案同方案二，即将现状正常蓄水位提高0.50 m 至96 m，抬田95.50～96.50 m，入库河道不做抬田，抬田面积92.13 hm2，抬田区临库侧边坡1∶5，采用生态植被护坡。库盆扩挖范围为水库高程90～95.50 m。

抬田土方54.10 万m3，开挖土方223 万m3，均为水上开挖。死库容清淤扩挖土方5.60 万m3，采用长臂挖掘机水下开挖。该方案增加兴利库容367 万m3。新增供水314万m3，可满足供水对象用水需求。

结合工程实际运行情况，工程建设内容包括抬田工程、库盆扩挖工程以及溢洪道闸门加高工程等，工程无永久征地，临时占地165.40 hm2，其中抬田92.13 hm2。工程投资估算1.17亿元，新增单方库容投资31.94元，新增单方水投资37.33元。

3.4 提高正常蓄水位1 m（方案四）

将现状正常蓄水位提高1 m至96.50 m，抬田95.50～97.00 m，入库河道不做抬田，抬田面积131.87 hm2，抬田区临库侧边坡1∶5，采用生态植被护坡。但溢洪道闸门挡水高度不足，需加高闸门1.00 m。抬田土方101 万m3，取自库区，均为水上开挖。死库容清淤扩挖土方5.60 万m3，采用长臂挖掘机水下开挖。该方案增加兴利库容400万m3。新增供水量316万m3，满足供水对象用水需求。

结合工程实际运行情况，工程建设内容包括抬田工程及溢洪道闸门加高工程等，无永久征地，临时占地136.53 hm2。工程投资估算1.24 亿元。新增单方库容投资31 元，新增单方水投资39.24元。

3.5 方案综合比选

各方案综合比选结果见表1。方案二新增库容和水量较少，增容后的调蓄能力不满足供水对象用水需求，暂不推荐。方案一部分土方需水下开挖，施工难度较大，且单方库容投资及单方水投资最大；方案三和方案四抬田所需土方均为水上开挖，单方库容投资相差不大，但由于库区周围地势平缓，方案四抬田区面积较大，但新增供水量较方案三无显著优势，地方政府不同意该方案；方案三抬田区面积相对较小，且临近库区，弃土区为地方指定的位置，现状耕作条件较差，通过复耕措施可改善农业生产条件，地方政府较为支持。

表1 尚庄炉水库增容方案综合比选表

对新增兴利库容、供水量、工程量等诸多方面综合比较，水库增容推荐方案三，即提高兴利水位0.5 m+库盆扩挖方案。

4 增容推荐方案设计

以增容工程设计中的溢洪道复核为例。现状工作闸门高4 m，门顶高程96 m，此次水库增容工程正常蓄水位抬高至96 m，闸门顶与正常蓄水位齐平，不满足《水利水电工程钢闸门设计规范》露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上0.30～0.50 m 安全加高要求。现状溢洪道上闸门挡水提高正常高水位,主要通过对控制段改造，加高溢洪道原设计闸门0.30 m，同时增加1节7 m×1.20 m检修门，其余部位尽量利用并满足加固设计方案。