某水库枢纽大坝坝址与坝型比选

2023-11-15饶宇豪

河南水利与南水北调 2023年8期

饶宇豪

（梅州市水利水电勘测设计院有限公司，广东梅州 514000）

1 工程概况

教堂水库位于韩江流域，坝址位于大椹水中上游，大椹水为丰良河一级支流，丰良河为韩江一级支流。丰良河流域面积182 km2，河道长39 km，比降6‰。大椹水全流域面积40.90 km2，河道长10.90 km，平均坡降1.43%。工程任务为供水和灌溉。工程灌溉范围为大椹水沿岸成西、成东、复兴、莘桥等村耕地。供水范围为现成西水厂供水范围，到规划水平年2030 年供水人口35 320 人。灌溉设计保证频率90%。供水保证率95%。水库总库容208.05万m3；设计灌溉面积0.05万hm2，年引水量130.97 万m3。Ⅳ等小（1）型水库。工程级别4级。大坝设计洪水重现期30年，校核洪水重现期200年。抗震烈度Ⅶ度，设计地震分组第一组，抗震计算只考虑水平力。

2 大坝坝址比选分析

初选上、中、下三处坝址方案，综合来水、地形地质、布置、施工及材料等多种因素，优选最优方案。

2.1 来水、地形地质、布置、施工及材料等因素分析

①来水条件。上坝址年均径流量918 万m3，中坝址1 171万m3，下坝址1 305 万m3，来水条件看下坝址方案占优。②地形条件。上坝址河床狭窄，河谷呈“V”形，坝顶轴线长113.36 m，两岸山体较高，无垭口，有利于节省筑坝材料；中坝址河床、河谷形态与上坝址类似，但左岸山体低于正常蓄水位，需设置副坝，主坝顶轴线长117.91 m，副坝轴线长141.68 m，筑坝材料用量比上坝址多得多；下坝址河床较宽缓，河谷呈“U”形，左岸较缓，右岸稍陡，坝顶轴线长164.85 m。因此，上坝址占优。③地质条件。上坝址覆盖层及强风化地层厚度较小，弱风化层为炭质砂岩，基岩较为破碎，厚度平均32 m 左右，岩质较坚硬。中坝址地质条件与上坝址相似。下坝址覆盖层及强风化地层厚度亦较小，弱风化层为凝灰岩，基岩较为破碎，厚度平均23 m 左右，属软质岩石。因此，上坝址及中坝址占优。④枢纽布置。上坝址为“V”形河谷，宽度较狭窄，建筑物布置较不方便。中坝址与上坝址类似。下坝址为“U”形河谷，宽度稍阔，建筑物布置较方便。因此从枢纽布置角度看，下坝址占优。⑤施工条件。上坝址及其上下游河谷较窄，两岸山坡较陡，不利于施工开展，施工生活区、加工场、料场及混凝土拌和区难于在坝址处布置；中坝址与上坝址相似；下坝址河谷较宽阔，两岸山坡稍缓，有利于施工开展，坝址下游两岸场地较平坦和宽阔，有利于生活区、加工场、料场及混凝土拌和区就近布置，施工难度相对较小。上下坝址相距1.40 km，上坝址及中坝址材料运距比下坝址长，上下坝址间现有村道不满足施工要求。因此从施工条件看，下坝址占优。⑥建筑材料。上坝址及中坝址附近无满足要求的天然料场，下坝址方案为土石坝，防渗体所需的粘土可以从业主指定的银寨仔土料场开采，运距约2.60 km；坝体所需土石料可充分利用坝基和溢洪道开挖料。因下坝址主要建筑材料就近取材，故下坝址占优。

2.2 移民征地分析

2.2.1 上坝址方案

①淹没面积：总淹没12.44 hm2，涉及坟墓5 座。②专项设施：涉及四级公路0.82 km、桥梁1 座；10kV线路0.12 km；电信线路0.38 km。③工程建设区：工程占地影响无需搬迁。总征地11.82 hm2，永久征地8.19 hm2，临时用地3.45 hm2，均为林地。

2.2.2 中坝址方案

①淹没面积：总淹没18.66 hm2，涉及坟墓26座。②专项设施：涉及四级公路1.09 km、桥梁1 座；10kV 线路0.49 km；电信线路0.52 km。③工程建设区：工程占地影响无需搬迁。总征地14.85 hm2，永久征地11.41 hm2，临时用地3.45 hm2，均为林地。

2.2.3 下坝址方案

①淹没面积：总淹没38.10 hm2，涉及养殖场0.28 hm2、牌坊1 座、陂头3 座、坟墓26 座。②专项设施：涉及四级公路1.35 km、桥梁1座；10 kV 线路0.85 km、0.38 kV 线路0.96 km；电信线路0.66 km；水电站1 座。③工程建设区：工程占地影响无需搬迁。总征地14.41 hm2，永久征地11.67 hm2，临时用地2.74 hm2，均为林地。因下坝址方案占地面积较大，还含有水田和众多专业项目，征地相对困难，补偿款大，故上坝址占优。

2.3 环境影响分析

上、中、下3条坝址库区内没有现阶段已查明矿产资源、文物、珍稀动物、植物。库区岸坡基本稳定。库区上游银山村地面高程远高于水库正常蓄水位和回水尾水位，水库蓄水后会淹没部分村道，上坝址方案需恢复村道0.39 km，中坝址方案1.47 km，下坝址方案1.43 km。上、中坝址均在成西水厂引水陂上游，施工期将会影响水源水质，需考虑施工期水厂临时引水措施。下坝址位于成西水厂引水陂下游，只需下闸蓄水前拆除原引水管并封堵。上坝址及中坝址方案筑坝材料主要为水泥、砂、石和钢筋，施工期对环境污染相对较大，而下坝址方案主要为砂、石及泥土，施工期对环境污染相对较小。下坝址占优。

2.4 工程投资分析

上坝址方案总投资9 899.46 万元，中坝址方案总投资15 003.69 万元，下坝址方案总投资15 755.68 万元。工程投资上，上坝址方案占优。

2.5 运行维护

上坝址及中坝方案溢流堰设闸门控制，需安排人员日常值班管理，大坝上布置了输水管、放空管的检修闸和工作闸，输水压力钢管分别为1.50 km 和1.40 km，都需定期检修与维护；下坝址方案溢流堰没设闸门控制，只需定期检查维护，不需日常值班，但大坝下游草皮护坡需定期检查与养护，坝体需定期白蚁防治，消力池沉砂需定期清理，输水管、放空管的检修闸和工作闸，需定期检修，输水压力钢管长0.25 km 亦需定期检修与维护。经估算上述坝址方案年运行费分别为137.54 万元、191.04万元和158.89万元，运行维护上，下坝址方案占优。

2.6 大坝坝址方案综合比选

上述3 条坝址各有优缺点，中坝址方案优点明显少于上、下坝址方案，上坝址方案在地形地质条件、移民征地及工程投资等方面占优，下坝址方案在来水、布置、施工、建筑材料、环境影响和运行维护等方面占优，但该方案工程占地面积最大，专业项目较多，征地难度较大，尤其是涉及到耕地，需国土部门协助调规。从节约投资，尽早发挥效益，推荐上坝址方案。

3 大坝坝型比选分析

3.1 坝型方案

根据上坝址地形地质，提出混凝土拱坝和重力坝两种方案比较择优。拱坝的优点是剖面比重力坝单薄，减少筑坝材料，节约投资，减少温控措施。缺点是对坝址地质要求较高，河谷和两岸基岩要求较均匀，坚固完整，足够的强度，透水性小；体形相对复杂，技术要求较高，施工难度较大。混凝土重力坝的优点是对坝址地质要求比拱坝低，坝体靠自身重力与外荷载平衡，不传递荷载至两岸，要求两岸基岩地质比拱坝低得多。缺点是剖面比拱坝大，增大投资；需增加温控措施。