東焦河水電站壩址及壩型比選

【摘要】介紹了東焦河水電站概況及壩址區(qū)的地質(zhì)條件，通過對壩址、壩型比較和分析，確定在中壩址建漿砌石重力壩的可行性和合理性。

【關(guān)鍵詞】壩址；壩型；選擇；東焦河水電站

1、概況

東焦河水電站位于晉城市澤州縣金村鎮(zhèn)寺北莊南的丹河干流上，距晉城市區(qū)15公里，是澤州縣山河鎮(zhèn)小水電代燃料項(xiàng)目區(qū)的電源工程。電站樞紐最大壩高55.1m，總庫容2288萬m3，壩址以上控制流域面積2359km2。電站裝機(jī)1500kW。

2、壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

壩址區(qū)位于河流“S”型的中下部，屬侵蝕性河流，河床及兩岸基巖裸露，僅在右岸發(fā)育有一級階地，中壩線階地底部高程603.5m，上壩線階地底部高程580m，下壩線階地底部高程565m，由于受洪水和層間滲水影響，兩岸高程574～578m以下坡度較緩，坡角29°，以上基巖陡立。

2.2地質(zhì)構(gòu)造

受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響，壩址區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，壩基節(jié)理發(fā)育有兩組：一組走向23°，垂直河床，傾角近直立，張開度1～30cm，靠近河床部分為沖積粉細(xì)砂、粉土充填，遠(yuǎn)離河床被方解石脈充填；一組走向117°，大致平行于河床，傾角87°，張開度0.1～50cm，部分為主河道，被粉土、粉細(xì)砂充填。根據(jù)左壩肩開挖揭示，節(jié)理有一組：走向85°～97°，傾角近直立，共發(fā)育5條，在597m高程張開度10～40mm，在585m高程張開度5～15mm，右壩肩節(jié)理發(fā)育有三組：一組走向3°，一組走向93°，一組走向343°，均呈閉合狀，傾角近于直立。

2.3水文地質(zhì)條件

壩址地層為O1白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，巖溶不發(fā)育，可視為相對隔水層，但層理和節(jié)理的存在，導(dǎo)致其失去隔水性。壩址左岸高程574～578m，受大氣降水和巖層傾向、節(jié)理控制，沿層理面有水滲出，且鉆孔水位高于河水位，為地下水補(bǔ)給河水，在河床底部，節(jié)理發(fā)育，部分在主河道，地表水沿節(jié)理裂隙補(bǔ)給地下水。

3、壩址選擇

東焦河水電站樞紐壩址，根據(jù)地形、地質(zhì)條件選擇了三處壩址進(jìn)行比選。上壩址位于晉焦高速路丹河大橋下游1700m處，中壩址距上壩址約700m，下壩址位于中壩址下游400m處，為了在同等條件進(jìn)行比較，采用相同正常蓄水位605m，以及電站廠址位置不變的條件下對三處壩址區(qū)的地形、地質(zhì)、建筑物布置、工程量及投資等條件下進(jìn)行比較。

3.1地形、地質(zhì)

上壩址河道寬約50m，河底高程565.0m，正常蓄水605m高程處河谷寬約100m，左岸岸坡基巖裸露，坡度約45°；右岸在高程590m以下基巖裸露，岸坡較陡，以上岸坡為厚2～8m的覆蓋層；大壩基礎(chǔ)基巖裸露，節(jié)理裂隙發(fā)育一般，巖體較為完整。

中壩址河道寬約60m，河底高程558.0m，正常蓄水位605m高程河谷寬130m。兩岸岸坡陡峭，巖基裸露，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，微風(fēng)化。壩基基巖完整，僅有一些流蝕槽坑。

下壩址距中壩址約400m，河谷寬約180m，河底高程555.0m，河床右岸沖積物覆蓋厚度2～5m。左岸岸坡陡峭，巖體裂隙較發(fā)育，右岸岸坡巖體較為破碎，且溶洞發(fā)育，一般在0.2～1m范圍。

3.2建筑物布置

三處壩址的河谷地形都較狹窄，具備建壩條件，三處壩址均按重力壩設(shè)計(jì)。

上壩址最大壩高53.1m，壩頂長149.3m，溢流壩長52m，正常蓄水位605m，壩頂高程613.10m。進(jìn)水塔布置在上游右岸岸坡，引水隧洞長435m，壓力管道長88m。

中壩址最大壩高55.1m，壩頂長198.5m，溢流壩長66m，正常蓄水位605m，壩頂高程612.10m。引水系統(tǒng)同上壩址。

下壩址河谷最寬，正常蓄水位605m時(shí)河谷寬約180m，較上壩址和中壩址均較寬，右岸岸坡巖體破碎，溶洞發(fā)育，將造成岸坡開挖工程量增大，樞紐最大壩高61.1m，壩頂長261.3m，溢流壩長71m，正常蓄水位605m，壩頂高程612.10m，下壩址筑壩無須開鑿隧洞，直接利用壓力管道從水庫取水，壓力鋼管長度30m。

3.3工程量及投資比較

上壩址與中壩址工程地質(zhì)條件較好，下壩址工程地質(zhì)條件較差，而且工程量較大，投資也最大，不宜選用。上、中壩線各有優(yōu)缺點(diǎn)，上壩線工程量較小，總投資也較中壩線少226.08萬元，但水庫庫容較中壩線少近300萬m3，經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算年發(fā)電量較中壩線方案少200萬度，而且上壩線上壩公路修筑受地形條件限制，難度較大，在水庫運(yùn)行管理上存在諸多不足之處，中壩線不僅距玨山風(fēng)景區(qū)近，而且下游河道相對開闊，增加了水面對今后的旅游開發(fā)也將起到積極作用。經(jīng)綜合分析比較，選用中壩址方案。

4、壩型選擇

樞紐工程由擋水壩、泄水建筑物等組成?？蛇x用漿砌石重力壩、混凝土重力壩和漿砌石拱壩三種壩型進(jìn)行比較。

根據(jù)壩址區(qū)地形、地質(zhì)工作的進(jìn)一步勘測發(fā)現(xiàn)，雖壩址處河谷寬高比約3.1，適宜修建重力式拱壩，但壩址右岸基巖埋深較大，拱端需修建重力墩和較長的擋水壩，拱作用不甚明顯，壩軸線較長，壩體肥厚，因此本階段不考慮拱壩壩型，就漿砌石重力壩和混凝土重力壩兩種壩型進(jìn)行分析比較?，F(xiàn)將壩區(qū)的布置介紹如下：

4.1漿砌石重力壩及樞紐布置

根據(jù)壩址地形、地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)砌石重力壩壩頂寬8.0m，壩頂長198.5m。沖沙閘布置在大壩右岸，設(shè)兩孔。泄洪采用壩頂溢流，堰面為“WES”實(shí)用堰，溢流壩段長66m，溢流壩段最大壩高48m，最大壩底寬45m，溢流堰頂高程605.00m。非溢流壩頂高程612.10m。消能形式采用挑流消能，挑流坎高程為567.00m，反弧圓心角53°，挑射角20°，反弧半徑8.5m，最大挑距77.68m，最大沖坑深度9.74m。上游面坡度為1：0.15，下游坡為1：0.75。

4.2混凝土重力壩及樞紐布置

混凝土重力壩的布置型式與砌石重力壩布置形式基本相似，壩頂寬8m，壩頂長198.5m，溢流壩長66m，溢流壩最大壩高48m，最大壩底寬41.8m，溢流堰頂高程605m，堰面采用“WES”曲線。下游挑坎高程567.0m。非溢流壩最大壩高50.1m，最大壩底寬36.17m，下游坡為1：0.7。壩頂高程612.1m。沖沙閘布置型式與砌石壩相同。

4.3壩型比較

按照上述布置情況，從壩址地形、地質(zhì)條件，筑壩材料和施工條件，工程量和總投資對三種壩型進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如下：

首先地形、地質(zhì)條件，壩址區(qū)地形、地質(zhì)條件較為優(yōu)越，兩岸及壩基巖體裸露，地基承載力高，比較適合修建砌石壩或混凝土壩。從施工條件來講，本工程庫區(qū)范圍內(nèi)石料及砂礫料分布廣泛，但混凝土細(xì)骨料十分缺乏，細(xì)骨料只能通過人工制備或從外購買，同時(shí)混凝土壩需要的拌和設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備較多，使得工程臨建費(fèi)用增加和工期加長，漿砌石重力壩施工技術(shù)要求比較簡單，施工設(shè)備也相對簡單。施工用料當(dāng)?shù)夭牧夏軌驖M足要求。

從工程投資來說混凝土壩投資比砌石重力壩投資多59.12萬元。綜合分析比較該壩址修建漿砌石重力壩是經(jīng)濟(jì)可行的。

5、結(jié)語

本文對三處壩址三種壩型進(jìn)行綜合選擇。確定了壩址及壩型。在實(shí)際工作中工程地質(zhì)條件在選址中占有極其重要的地位，同時(shí)應(yīng)根據(jù)河道的地質(zhì)和自然條件，結(jié)合與壩型特點(diǎn)相關(guān)的影響因素，來選擇合適的壩型。

作者簡介

閆根根（1981—），男，山西晉城人，學(xué)歷：?？?，職稱：助理工程師。主要研究方向：水利工程。