高紅水庫(kù)攔河樞紐選址方案綜述

冀永強(qiáng)

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

柳林縣水資源嚴(yán)重短缺，極大地制約了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的正常發(fā)展。為滿足柳林縣城高紅工業(yè)項(xiàng)目區(qū)的水資源需求量，擬在三川河干流上修建高紅水庫(kù)。水庫(kù)所在的三川河為多沙河流，洪水期含沙量很大，為在保證洪水的前提下盡量避免攔河水庫(kù)泥沙淤積問(wèn)題，考慮汛期放空水庫(kù)排沙沖沙，因而，汛期會(huì)有一段時(shí)間不能直接從攔河水庫(kù)引水，需修建旁引水庫(kù)以滿足要求，所以規(guī)劃采用旁引水庫(kù)和攔河水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用進(jìn)行年調(diào)節(jié)。由于工程區(qū)地處黃土高原丘陵區(qū)，小支溝縱橫發(fā)育，極少有平坦地區(qū)，從天然地形來(lái)看，無(wú)建設(shè)旁引水庫(kù)的條件。經(jīng)研究，在前大成村下游通過(guò)裁彎取直將三川河改道，利用原河床在上、下游筑壩攔水形成旁引水庫(kù)。根據(jù)工程運(yùn)行管理和實(shí)際需要，高紅水庫(kù)工程由攔河水庫(kù)、旁引水庫(kù)、供水線路、改河工程等組成。

攔河水庫(kù)總庫(kù)容202萬(wàn)m3，最大閘墩高21 m。旁引水庫(kù)總庫(kù)容240萬(wàn)m3，黏土心墻堆石壩最大壩高34.5 m。供水線路布置在三川河左岸，總長(zhǎng)5 565 m，其中供水隧洞分為兩部分：前一部分從攔河水庫(kù)壩后水源泵站至旁引水庫(kù)，后一部分從旁引水庫(kù)提水泵站至高紅工業(yè)園區(qū)，改河工程總長(zhǎng)485 m。

2 攔河樞紐選址

由于三川河泥沙含量很大，為保證運(yùn)行中洪水期能夠放空水庫(kù)進(jìn)行沖沙排沙，壩址選擇側(cè)重考慮布置攔河水閘的地形、地質(zhì)條件。綜合考慮各方面因素，在三川河下游河段河峁村至麥家塔村之間初選上、下兩個(gè)攔河水庫(kù)壩址。

上壩址位于三川河干流河峁村下游750 m處，河谷較對(duì)稱(chēng)；下壩址位于麥家塔村附近三川河干流上，河谷對(duì)稱(chēng)。上、下壩址相距800 m。

2.1 地形及地質(zhì)條件

上壩址左岸發(fā)育50 m寬的上更新沖積（Q3pl）河漫灘，平均層厚9.5 m，岸坡基巖面頂高程705 m，寬敞的地形和較少的挖方適宜布置壩后水源泵站；右岸基巖裸露，岸坡基巖面頂高程695 m。左岸坡稍緩，坡度15°；右岸坡稍陡，坡度 45°。河谷為不對(duì)稱(chēng)“U”型河谷，河谷底寬100 m，上口寬250 m，河床覆蓋層最大厚度達(dá)5.5 m。右岸坡覆蓋淺薄，大多地區(qū)巖石裸露，為三疊系砂巖和泥巖互層，巖性較完整，適宜布置建筑物。上壩址出露地層主要為三疊系砂巖、泥巖互層和第四系全新統(tǒng)、中更新統(tǒng)洪沖積物以及混合土卵石。

下壩址左、右岸坡基巖均裸露，左岸坡基巖面頂高程680 m，右岸坡基巖面頂高程710 m，左右岸坡對(duì)稱(chēng)，坡度 40°～45°。河谷呈“U”型，底寬 120 m，上口寬200 m，河床覆蓋層最大厚度4.8 m。由于左右岸地形陡直，布置壩后泵站挖方較大。岸坡巖石裸露，為三疊系砂巖和泥巖互層，巖性較完整。下壩址出露地層主要為三疊系砂巖、泥巖互層和第四系全新統(tǒng)洪沖積物以及混合土卵石。

上、下壩址位于同一巖層，均未發(fā)現(xiàn)特殊地質(zhì)構(gòu)造。兩壩址壩基均為淺覆蓋層，庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)平行于三川河的鄰谷不發(fā)育，三川河兩岸山體雄厚，下部主要由三疊系中統(tǒng)二馬營(yíng)組以及下統(tǒng)和尚溝組砂巖夾薄層泥巖組成；上部主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）和第四系中更新統(tǒng)洪沖積（Q2pal）以及人工堆積（Qs）。庫(kù)區(qū)上游有柳林泉泉水出露，并向三川河河谷排泄，兩岸地下水補(bǔ)給河水，為補(bǔ)給型河谷，庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)條件較好，水庫(kù)庫(kù)岸及庫(kù)底不存在永久性滲漏問(wèn)題。

上、下壩址距離較近，工程地質(zhì)條件相近，但又各具特點(diǎn)，一是上壩址庫(kù)區(qū)未發(fā)現(xiàn)通向庫(kù)外的斷裂構(gòu)造，分析水庫(kù)無(wú)永久滲漏問(wèn)題，但上、下壩址之間存在F1、F2、F3通向閘址下游沖溝，可能存在少量庫(kù)區(qū)滲漏。二是上壩址壩基覆蓋層下為10～15 m厚的砂巖，工程性質(zhì)較好，而下壩址覆蓋層下為3～5 m的泥巖，工程性質(zhì)較差。三是上壩址攔河水閘樞紐校核洪水位681.08 m，兩岸基巖頂面高程均在705 m以上，下壩址攔河水閘樞紐校核洪水位679.95 m，而左岸基巖頂面高程僅681～682 m，工程地質(zhì)條件不佳。

綜上所述，從地形地質(zhì)條件來(lái)看，上壩址要優(yōu)于下壩址。

2.2 建筑物布置

2.2.1 上壩址攔河水閘樞紐方案

上壩址攔河水閘樞紐位于三川河干流河峁村下游750 m，攔河水閘樞紐的軸線為交通橋的中心線。攔河水閘樞紐長(zhǎng)211.4 m，其中樁號(hào)0+091.5～0+196.5為攔河水閘段，長(zhǎng)105 m；左岸樁號(hào)0+000～0+091.5為左岸坡連接段，右岸樁號(hào)0+196.5～0+211.4為右岸坡連接段，采用混凝土重力式結(jié)構(gòu)。左岸樁號(hào)0+089.25處設(shè)泵站取水管道DN1 600，管道中心線高程670.80 m，進(jìn)水管中心線距離閘室邊墩2.25 m。

閘室底板座落在基巖上，河底高程669.0 m，建基面高程664～667 m。樞紐攔河布置7孔凈寬12 m的大型水閘，閘頂交通橋高程685 m。閘室進(jìn)口為無(wú)底坎寬頂堰，堰頂高程670 m。閘室進(jìn)口設(shè)置檢修疊梁閘門(mén)槽，其后設(shè)置弧形工作鋼閘門(mén)，工作門(mén)在保證無(wú)壓泄流前提下按潛孔設(shè)計(jì)，胸墻底高程678.5 m。交通橋布置在閘室下游側(cè)，橋面高程685.25 m，凈寬6 m。閘室底板采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)30 m，厚6～2.5 m。閘室上游齒墻處設(shè)單排防滲帷幕并與擋水壩段帷幕連成一體，以延長(zhǎng)滲徑，減少閘室基底揚(yáng)壓力。

左岸樁號(hào)0+089.25處設(shè)水源泵站取水口，取水口設(shè)置主副兩道攔污柵，第二道主攔污柵下設(shè)疊梁擋沙，二者共用一個(gè)閘門(mén)槽，壩下埋設(shè)DN1 600的壓力鋼管。

在閘后左岸河灘地布置水源泵站，廠區(qū)布置方正，主廠房長(zhǎng)30 m，寬12 m，順河向布置；副廠房布置在出水壓力管道側(cè)。由于泵站長(zhǎng)期運(yùn)行流量0.5 m3/s，最大供水流量2.5 m3/s，因此布置5臺(tái)單級(jí)雙吸離心水泵。

閘室后設(shè)1∶4斜坡接消力池，消力池采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.5 m，坎高3.5 m，總長(zhǎng)42 m，其中斜坡段長(zhǎng)14 m，水平段長(zhǎng)28 m；消力池后設(shè)12 m長(zhǎng)的漿砌石海漫，厚0.6 m；漿砌石海漫后為20 m長(zhǎng)的塑料格柵石籠，厚1 m；塑料格柵石籠后接12.5 m長(zhǎng)的拋石防沖槽，底寬4.5 m，深2.0 m，上游邊坡1∶4，下游邊坡 1∶2。

2.2.2 下壩址攔河水閘樞紐方案

下壩址攔河水閘樞紐位于麥家塔村的三川河干流上，河流流向E40°N，主河床偏左岸。攔河水閘樞紐長(zhǎng)171.5 m，閘室段布置與上壩址布置方案相同。

壩后左岸順河岸布置水源泵站，廠區(qū)布置狹長(zhǎng)，主廠房長(zhǎng)30 m，寬12 m，順河向布置；副廠房布置在主廠房下游側(cè)。

從建筑物布置來(lái)看，上、下壩址樞紐條件相當(dāng)，上壩址比下壩址長(zhǎng)40 m；而壩后水源泵站布置條件，上壩址比下壩址布置寬敞。

因此，從建筑物布置方面來(lái)看，上壩址略優(yōu)于下壩址。

2.3 施工條件

樞紐工程混凝土用粗骨料及水泥在柳林縣城上游5 km處，距離上壩址樞紐30 km；砂料位于庫(kù)區(qū)右岸山上，距離上壩址樞紐2 km。從柳林縣至工程區(qū)右岸有縣級(jí)公路，交通比較便利。下壩址比上壩址骨料運(yùn)距僅長(zhǎng)800 m，故二者沒(méi)有明顯差別，但上壩址河谷比下壩址相對(duì)寬闊，便于組織施工設(shè)計(jì)和分期導(dǎo)流。

從施工條件來(lái)說(shuō)，上壩址略優(yōu)于下壩址。

2.4 工程量與投資

雖然上壩址比下壩址長(zhǎng)40 m，但上壩址建基面最低為664.0 m，基巖面在左岸迅速抬升至667.0 m；而下壩址建基面為662.0 m，且基巖面所在河底比較平緩，沒(méi)有起伏。此外，上壩址壩后水源泵站布置寬敞，并且挖方較??；下壩址左右岸地形陡直，布置壩后泵站挖方較大。故導(dǎo)致下壩址工程量比上壩址略高。

上壩址攔河水閘樞紐方案比下壩址攔河水閘樞紐方案節(jié)省投資952.71萬(wàn)元，庫(kù)區(qū)淹沒(méi)、環(huán)保、水保及占地總投資均為3 856.09萬(wàn)元。

從工程量和投資來(lái)說(shuō)，上壩址優(yōu)于下壩址。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)柳林縣高紅水庫(kù)攔河樞紐上壩址與下壩址在工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面的分析比較，最終選擇上壩址作為推薦壩址。