滕家溝水庫工程可研方案比選

張彥衛(wèi)

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

滕家溝水庫位于大同縣瓜園鄉(xiāng)滕家溝村西南約1 km處，壩址以上控制流域面積406 km2，總庫容192萬m3，為?。ㄒ唬┬退畮?，20年一遇設(shè)計，100年一遇校核。工程任務(wù)以灌溉和工業(yè)供水為主，兼顧防洪?？値烊?22萬m3，其中死庫容38萬m3，興利庫容41萬m3，調(diào)洪庫容113萬m3。大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高13 m，壩長191.8 m。擬建水庫以上有?。ㄒ唬┬退畮?座，分別為西坪河上的西坪水庫和茹莊水庫、尼河上的郭家窯頭水庫、坊城河干流上的陳莊水庫；?。ǘ┬退畮?座，分別為尼河上的倍加造水庫和營坊溝水庫。

2 壩型分析

滕家溝水庫位于桑干河二級支流坊城河上，設(shè)計最大壩高13 m。該處地形起伏較大，河谷呈“U”型，溝谷兩岸岸坡較陡，谷底較平緩。谷底為低液限粉土及低液限黏土（塘壩壩體），下覆第四系下更新統(tǒng)湖積灰綠、灰白、灰褐色低液限黏土、含砂低液限黏土夾黃色含礫級配不良砂、粉土質(zhì)砂層，厚度大于40 m。左岸上部為第四系上更新統(tǒng)沖積低液限粉土、低液限黏土，厚0～2.5 m，下部為第四系下更新統(tǒng)湖積灰綠、灰白、灰褐色低液限黏土、含砂低液限黏土夾黃色含礫級配不良砂、粉土質(zhì)砂層。右岸上部為第四系上更新統(tǒng)沖積低液限粉土、低液限黏土，厚8～15 m，下部為第四系下更新統(tǒng)湖積低液限黏土、含砂低液限黏土夾黃色含礫級配不良砂、粉土質(zhì)砂層。

從地形地質(zhì)條件看，河谷谷底平坦，左岸較緩，右岸較陡，谷底無基巖出露，基巖埋深較大，兩岸為土質(zhì)岸坡，土層較厚，不適合修筑重力壩和面板堆石壩。

從筑壩材料看，壩址位于黃土區(qū)，壩址附近石料匱乏，但土料儲量豐富。通過取樣試驗，壩址附近土料的滲透系數(shù)、黏粒含量等各項指標(biāo)均具備上壩條件，適合修建均質(zhì)土壩。

綜合分析，設(shè)計推薦壩型為碾壓均質(zhì)土壩。

3 方案比選

3.1 導(dǎo)流泄洪洞+溢洪道方案

導(dǎo)流泄洪洞布置在水庫左岸，進(jìn)口布置在大壩上游左岸緊鄰大壩的沖溝內(nèi)。導(dǎo)流泄洪洞在平面上呈曲線布置，由引渠段、進(jìn)水塔閘室段、無壓洞段、出口消能段組成，隧洞全長185.7 m。導(dǎo)流泄洪洞為無壓隧洞，設(shè)計斷面由最小經(jīng)濟(jì)施工斷面控制，斷面型式為城門洞形，尺寸 2.0 m×2.5 m（寬×高），最大泄量 15 m3/s。

溢洪道采用開敞式實用堰，布置于大壩右岸，其進(jìn)口位于壩軸線上游約35 m。主要建筑物由引渠段、控制段、泄槽段、消能段等組成。溢洪道總長166 m，堰頂高程963.5 m，控制段凈寬38 m，分為2孔；泄槽段設(shè)計縱坡1∶50；消力池長20 m，深1.2 m。設(shè)計最大泄量294 m3/s。

此方案最大設(shè)計泄量為309 m3/s，靜態(tài)總投資2774.79萬元。該方案在工程技術(shù)方面比較成熟，但工程投資較大，為施工導(dǎo)流需專門做一個導(dǎo)流洞，而且導(dǎo)流洞的泄量為15 m3/s，在洪峰（20年設(shè)計洪水流量145 m3/s，洪量360萬m3）來臨時基本不起作用。溢洪道采用開敞式實用堰無閘門控制寬度為38 m，工程費用較大。

3.2 水閘方案

水閘布置于大壩右岸，進(jìn)口位于壩軸線上游約35m處，采用開敞式實用堰，堰頂高程959.00 m，堰頂凈寬15 m，分為3孔，平板鋼閘門控制，螺桿啟閉機(jī)起吊。主要建筑物由引渠段、閘室段、泄槽段、消能段等組成。最大設(shè)計泄量280 m3/s，靜態(tài)總投資2317.61萬元。

該方案采用分期導(dǎo)流，施工前先修建圍堰，圍堰建完后拆除塘壩左岸進(jìn)行排水，然后修建閘壩段，建完后利用閘壩段進(jìn)行導(dǎo)流，開始修建左岸壩段。

水閘方案利用閘壩和圍堰聯(lián)合解決了施工期的導(dǎo)流問題，為同時解決泄洪，采用3孔，每孔5 m，加上閘壩總寬為20 m。該方案的優(yōu)點是比較經(jīng)濟(jì)，缺點是閘壩段的寬度較大，且地基為土基，雖然進(jìn)行了地基處理（打樁），但極易產(chǎn)生不均勻沉降而造成閘壩裂縫，導(dǎo)致閘壩閘門難以閉合緊密，有可能造成大壩難以蓄水，一旦出現(xiàn)裂縫難以處理。

3.3 閘壩+溢洪道方案

此方案解決洪峰時采用38 m溢洪道，在解決施工期導(dǎo)流時采用一孔閘的方法進(jìn)行。該方案在原有塘壩的左岸原狀土基上挖開一個6 m寬的口，做成倒“E”型過水混凝土底板，然后在右岸修建溢洪道，溢洪道修建完成后，修建大壩，之后對倒“E”型過水混凝土底板進(jìn)行前后封堵，并在底板框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上蓋板，蓋板完成即形成了箱式基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上修建一個過水閘，底板高程設(shè)為死水位高程，用來特殊情況下放空庫容。此方案靜態(tài)總投資2620.5萬元。

該方案用箱式基礎(chǔ)閘門解決了施工期導(dǎo)流的問題，同時可使防洪庫容增加或采用降低壩高、縮窄溢洪道的辦法減少投資，且此箱式基礎(chǔ)建于原狀土基上，基礎(chǔ)不大，安全性較好，這種分期解決施工期導(dǎo)流的辦法較方案一經(jīng)濟(jì)，且安全可靠。

4 結(jié)論

綜合比較，導(dǎo)流泄洪洞+溢洪道方案從安全方面相對可靠，但投資最大，投資為2774.79萬元；水閘方案投資最少，但存在安全隱患，一旦破壞難以修復(fù)；閘壩+溢洪道方案投資2620.5萬元，較導(dǎo)流泄洪洞+溢洪道方案少，安全可靠。綜上所述，從經(jīng)濟(jì)及安全方面綜合考慮，本階段設(shè)計采用閘壩+溢洪道方案。