李家梁水庫壩址選擇分析

劉　媛

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都　610081)

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李家梁水庫壩址選擇分析

劉媛

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都610081)

摘要：李家梁水庫工程是一座具有農(nóng)業(yè)灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村供水等綜合利用功能的中型水利工程。針對李家梁水庫壩址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜情況，綜合考慮了地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及庫區(qū)水文條件、水庫功能、規(guī)模、施工條件與筑壩工程量、移民搬遷、投資等因素后優(yōu)選了擬建壩址，經(jīng)比較分析后選擇了中壩址方案。李家梁水庫壩址的比較選擇方法可供同類工程參考。

關(guān)鍵詞：李家梁水庫；可行性研究；壩址選擇；方案比選

1工程概述

李家梁水庫位于四川省萬源市澌灘河右岸一級支流喜神河上游，是一座具有灌溉、供水等綜合利用功能的中型水利工程。樞紐工程等級為3級。由于其最大壩高超過70m，故將主要建筑物級別提高一級，為2級，次要建筑物等級為4級，臨時建筑物等級為5級。擋水、泄水及取水建筑物設(shè)計(jì)洪水P=2%(50a一遇)，校 核 洪 水P=0.2%(重力壩500a一遇，土石壩1 000a一遇)；下游消能防沖建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30a一遇洪水設(shè)計(jì)；干渠設(shè)計(jì)洪水P=10%(10a一遇)，支渠設(shè)計(jì)洪水P=10%(10a一遇)。李家梁水庫灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積6.85萬畝(1hm2=15畝)，水庫供水范圍內(nèi)年需水總量為900萬m3，其中灌溉需水815萬m3，灌區(qū)場鎮(zhèn)及農(nóng)村需水85萬m3。水庫校核洪水位高程1 055.5m，設(shè) 計(jì) 洪 水 位 高 程1 054.78m，正常蓄水位高程1 053m，死水位高程1 014m，總庫容1 179萬m3，正常蓄水位對應(yīng)庫容1 064萬m3，死庫容72萬m3。

2水文地質(zhì)條件

2.1水文條件

李家梁水庫位于澌灘河右岸一級支流喜神河，在對神口河水文站1959～2012年54a日徑流過程進(jìn)行分析后得知，由于流域來水主要靠降水，流域汛期徑流量變幅極大：主汛期發(fā)生在8月，最大日平均徑流量為128m3/s，最小日平均徑流量僅為0.899m3/s。流域多年平均徑流深為678mm，實(shí)測最大年 徑 流 深 為1 507mm(2011年)，最小徑流深為162mm(1999年)。徑流不均勻系數(shù)達(dá)0.45，年際變化絕對比例達(dá)9.3。李家梁庫區(qū)面雨量為1 309mm，上、中、下三個規(guī)劃壩址的流域面積分別為12.52km2、15.88km2和17.84km2。多年平均年徑流總量分別為：上壩址872萬m3，中壩址1 106萬m3，下壩址1 242萬m3。

澌灘河流域的洪水由暴雨形成，暴雨發(fā)生的時間多在5～9月，大暴雨一般在7月和9月出現(xiàn)。喜神河洪枯變化大，汛期進(jìn)入較早(4月份)，退出較遲(10月份)。從神口河水文站的實(shí)測資料分析得知：該站最大實(shí)測洪峰流量為4 760m3/s(2010年7月17日)，最小流量為0.08m3/s(1999年2月下旬)，水位變幅達(dá)10m。洪水過程具有山區(qū)小流域陡漲陡落、洪峰尖瘦的特點(diǎn)，一般洪水起漲時間約為2h，洪水持續(xù)時間為1～2d。多年平均懸移質(zhì)輸沙量為1.366萬t，年輸沙模數(shù)為860t/km2，含沙量為1.146kg/m2。

2.2地質(zhì)條件

庫區(qū)位于侵蝕、剝蝕階梯狀臺地峽谷中低山地貌單元內(nèi)，水庫區(qū)基巖為侏羅系中統(tǒng)(J2s)上沙溪廟組、上統(tǒng)遂寧組(J3s)、蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)的砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等。地質(zhì)構(gòu)造上位于大巴山弧形構(gòu)造泥溪復(fù)向斜與水洋坪復(fù)式背斜間，兩復(fù)背、向斜間次級褶皺發(fā)育，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

庫區(qū)內(nèi)的地下水可以分為基巖裂隙水、孔隙潛水兩大類?？紫稘撍淮嬗诘谒南邓缮⒍逊e物中，富水性差異明顯，河床及階地含漂塊碎礫層中富水性為中等～強(qiáng)，其余各堆積物富水性為弱～微弱。

水庫正常蓄水后不存在向鄰谷及下游的集中滲漏通道，庫盆山體均存在新鮮巖體阻隔，其透水性微弱，可視為相對隔水層；富存于風(fēng)化、卸荷巖體的地下水最終向水庫區(qū)排泄，不存在水庫永久性滲漏問題。

3擬選壩址的基本情況

根據(jù)規(guī)劃供水及灌區(qū)分布要求、水文、地形地質(zhì)、建設(shè)征地移民安置、交通等條件，選擇喜神河上游新店鄉(xiāng)涌泉村肖家溝至大河溝間約2km河段作為李家梁水庫壩址規(guī)劃河段，并在該河段初步擬定了五個壩址進(jìn)行比較。

壩一位于肖家溝與喜神河交匯處，為原20世紀(jì)70年代小一型水庫規(guī)劃壩址；壩二位于李家梁和大地壩之間；壩三位于大地壩下游；壩四位于大河溝上游；壩五位于大河溝下游頭道河狹谷處。由于壩三和壩五壩址經(jīng)地質(zhì)測繪及勘探后發(fā)現(xiàn)其地質(zhì)條件差，尤其是壩五左壩肩堆積體方量大，且于上世紀(jì)60年代中期發(fā)生過滑坡，其滑坡方量初估大于100萬m3，因此而放棄兩壩址。只針對壩一、壩二和壩四(分別命名為上、中、下)三個壩址進(jìn)行比選。上、中壩址相距約0.96km，中、下壩址相距約0.9km。三個壩址按相同工程建設(shè)任務(wù)、相同的灌溉保證率進(jìn)行水力計(jì)算后初定工程規(guī)模，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后初選工程壩址。

4擬選壩址之綜合比較

在壩址選擇時，影響壩址選擇的因素很多，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、工程規(guī)模及施工條件，經(jīng)過政治、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)綜合分析比較選定。但在具體工程中各個條件很難同時滿足，此時，應(yīng)抓住主要矛盾，進(jìn)行細(xì)致的方案比較，選出比較合適的壩址。

在李家梁水庫壩址選擇上，我們主要依據(jù)：(1)工程任務(wù)及規(guī)模；(2)建壩條件；(3)樞紐布置條件；(4)施工條件；(5)水庫樞紐占地及淹沒補(bǔ)償；(6)水庫樞紐投資等六個方面進(jìn)行比較選擇。

4.1工程任務(wù)及規(guī)模

在滿足相同灌溉保證率的前提條件下，中、下兩個壩址建壩成庫后均能滿足供水區(qū)的用水量要求。上壩址灌溉面積4.8萬畝，中、下壩址灌溉面積6.85萬畝。由于上壩址集雨面積小，水庫來水量也相對較小，在獲得相同灌溉保證率的情況下灌溉面積將減少2萬畝，不能滿足供水區(qū)的用水量要求，即在水量利用方面，上壩址差，中、下壩址基本一致。就本工程灌溉及鄉(xiāng)村用水的任務(wù)而言，上、中、下壩址正常蓄水位均差20m左右，上、中、下三個壩址基本能通過自流方式滿足灌溉、飲水等供水要求，但下壩址需建少量、小規(guī)模提灌站，運(yùn)行成本相對較高；上壩址供區(qū)灌溉面積較少。

因此，就工程任務(wù)及規(guī)模而言，上壩址較差，下壩址次之，中壩址較優(yōu)。

4.2建壩條件

三個壩址分布于喜神河上游李家梁河段新店鄉(xiāng)涌泉村肖家溝至下游大河溝間。上、下相距不超過2km，因此地質(zhì)條件相差不大，主要考慮的問題應(yīng)為地形對壩軸線長度的影響、覆蓋層厚度以及壩肩滲漏等。

(1)根據(jù)地形可以判斷，中壩址的壩頂長度明顯較上、下壩址短；

(2)上壩址河床內(nèi)堆積厚度約為3.1～5.8m，中壩址河床內(nèi)堆積厚度約為3.5～5.3m，下壩址庫盆地形開闊，河床及一級階地堆積厚度約為10.3～22.5m，三處壩址河床段基巖均為泥質(zhì)粉砂巖，兩岸坡基巖為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，兩岸邊坡整體穩(wěn)定性較好，具備興建重力壩和當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚臈l件。

因此，從建壩條件講，雖然上、中、下壩址均符合建壩條件，但中壩址的建壩條件要優(yōu)于上壩址和下壩址。

4.3樞紐布置條件

從樞紐布置格局、壩體布置及結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)處理、邊坡工程、防滲條件、泄水消能條件、取水建筑布置條件、工程量等方面進(jìn)行比較。

(1)擋水建筑物工程布置比較：上壩址建壩的高度最低，但壩軸線最長；中壩址壩體軸線最短；下壩址的壩高最高，壩軸線比上壩址略短，比中壩址的壩軸線長。從填筑量來說，上壩址較差、下壩址次之、上壩址較優(yōu)。因此，從擋水建筑物工程布置來說，上壩址較差、下壩址次之、中壩址較優(yōu)。

(2)防滲處理：上、中、下三個壩址方案的防滲標(biāo)準(zhǔn)均按進(jìn)入透水率5Lu以下5m考慮，均采取帷幕灌漿進(jìn)行防滲。從防滲處理情況看，下壩址較差，上壩址次之，中壩址較優(yōu)。

(3)泄洪建筑物條件比較：上、中、下壩址的泄洪標(biāo)準(zhǔn)一致。但由于下壩址洪峰流量略大及部分溢洪道段置于較深厚覆蓋層上，需要將覆蓋層清除并進(jìn)行混凝土回填處理。因此，從泄洪建筑物條件看，下壩址略差，中壩址次之，上壩址較優(yōu)。

(4)放空建筑物條件比較：上、中、下壩址均為三洞合一方案，放空設(shè)施與導(dǎo)流洞部分結(jié)合，上、中、下壩址基本相當(dāng)。

(5)取水建筑物條件比較：上、中、下壩址均為三洞合一方案，取水設(shè)施與導(dǎo)流洞部分結(jié)合。上、中、下壩址取水建筑物采用分層取表層水，均分為8層，采用取水口自流取水。因此，經(jīng)對取水建筑物進(jìn)行綜合對比得知：上、中、下壩址相當(dāng)。

4.4施工條件

主要從施工條件、施工導(dǎo)流圍堰和導(dǎo)流隧洞工程量、施工工期等方面進(jìn)行比較。

(1) 上、中、下三個壩址施工布置：中、下壩址基本相當(dāng)，上壩址稍差；

(2) 施工導(dǎo)流圍堰和導(dǎo)流隧洞等工程量比較：中壩址較優(yōu)，上、下壩址稍差；

(3) 施工工期三個壩址基本相當(dāng)。

因此，從施工條件比較看，中壩址略優(yōu)。

4.5水庫樞紐占地及淹沒補(bǔ)償

根據(jù)上述水庫淹沒實(shí)物和投資進(jìn)行比較得知：李家梁水庫中壩址比上壩址建設(shè)征地總面積少16.03畝，搬遷人口少41人，下壩址比中壩址建設(shè)征地總面積多1.32畝，搬遷人口多27人，三個壩址方案影響的專業(yè)項(xiàng)目基本相同，建設(shè)征地農(nóng)村移民安置難度基本相當(dāng)，征地范圍內(nèi)均無重大敏感因素。三個壩址水庫淹沒補(bǔ)償費(fèi)用分別為5 528.79萬元、4 603.76萬元和4 526.38萬元，下壩址補(bǔ)償費(fèi)用最低。

因此，從水庫樞紐占地及淹沒補(bǔ)償費(fèi)用看，下壩址較優(yōu)，中壩址次之，上壩址稍差。

4.6水庫樞紐投資

李家梁水庫上、中、下三個壩址水庫樞紐投資分別為37 392.53萬 元、35 200.22 萬 元 和36 413.89萬元，中壩址比下壩址少1 213.67萬元，比上壩址少2 192.31萬元，因此，從投資經(jīng)濟(jì)性分析看：中壩址優(yōu)。

上、中、下三個壩址樞紐方案具體綜合對比情況見表1。

表1　上、中、下壩址綜合比較表

經(jīng)綜合分析比較后最終選定中壩址為李家梁水庫推薦壩址。推薦方案壩高73m，壩軸線長273m，壩頂高程1 057m，調(diào)節(jié)庫容992萬m3，靜態(tài)總投資71 628.76萬元，其中工程部分靜態(tài)總投資58 546.91萬元(樞紐工程27 253.18萬元，灌區(qū)工程31 293.73萬元)，建設(shè)征地補(bǔ)償及移民安置工程總投資10 213.95萬元，環(huán)境保護(hù)工程總投資488.05萬元，水土保持工程總投資2 379.86萬元。工程建成后，改善灌面2.17萬畝，新增及恢復(fù)灌面4.68萬畝，工程畝均投資10 456.75元，單位供水投資94.5元/m3。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為2 068萬元，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.21，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為10.13%。

5結(jié)語

通過對李家梁水庫的工程任務(wù)及規(guī)模、建壩條件、樞紐布置條件、施工條件、水庫占地移民安置、投資等方面對上、中、下壩址進(jìn)行綜合比較論證，最后推薦最優(yōu)壩址方案為中壩址。

綜上所述，選擇李家梁水庫中壩址方案在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，社會效益好，綜合比較結(jié)果最優(yōu)。

劉媛(1982-)，女，四川遂寧人，室副主任，工程師，碩士，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-10-20

文章編號:1001-2184(2015)06-0027-03

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7；TV221；TV222

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