汾西縣北掌水庫(kù)壩址比選

周新紅

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

汾西縣北掌水庫(kù)壩址比選

周新紅

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

北掌水庫(kù)為中部引黃工程汾西縣的調(diào)蓄水庫(kù)，水庫(kù)位于汾西縣南掌村南對(duì)竹河的一級(jí)支溝上。依據(jù)工程地形、地貌、地質(zhì)、淹沒(méi)占地等方面對(duì)三個(gè)壩址進(jìn)行了詳細(xì)闡述，結(jié)合各壩址優(yōu)缺點(diǎn)，從壩址現(xiàn)狀、實(shí)施可行性和技術(shù)可行性等方面進(jìn)行比較，最終選擇1號(hào)壩址作為推薦壩址。

壩址比選；黃土濕陷性；煤礦采空區(qū)；北掌水庫(kù)

1 工程概況

北掌水庫(kù)為中部引黃工程汾西縣的調(diào)蓄水庫(kù)，水庫(kù)位于汾西縣南掌村南對(duì)竹河的一級(jí)支溝上，距離汾西縣城約15 km；壩址以上控制流域面積6.66 km2，總庫(kù)容465.5萬(wàn)m3，為?。ㄒ唬┬退畮?kù)，30年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核；大壩為均質(zhì)土壩，壩高42.2m，壩長(zhǎng)266.6m。

2 擬選壩址地質(zhì)情況

庫(kù)區(qū)位于霍西盆地中北部中低山區(qū)，由于構(gòu)造侵蝕和剝蝕作用，溝谷十分發(fā)育，且切割深度大，一般高差100～400m，溝谷內(nèi)松散沉積層厚度較小，或基巖裸露，且溝谷內(nèi)存在兩岸土質(zhì)邊坡坍塌及因小煤礦采空形成的空洞或塌陷等隱患，不具備修建調(diào)蓄水庫(kù)的條件，選址難度較大。

經(jīng)過(guò)對(duì)周邊溝谷及對(duì)竹河進(jìn)行詳細(xì)察勘，結(jié)合中部引黃來(lái)水及供水點(diǎn)實(shí)際情況分析，初步擬定以下三個(gè)壩址。

2.1 1號(hào)壩址

1號(hào)壩址位于對(duì)竹河一級(jí)支溝南掌村南的南掌溝谷內(nèi)上游16號(hào)淤地壩附近。壩址區(qū)溝谷寬80～150m，地面高程936～942m，壩址處因修建淤積壩造地，地形較寬闊平坦。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。兩岸垂直于主溝的沖溝較發(fā)育，多呈梁狀，梁寬100～500m，兩岸自然坡度40°～70°，山梁高程一般為990～1 050m，相對(duì)高差50～100m，屬典型梁峁?fàn)铧S土地貌。發(fā)育地層谷底表層為人工堆積低液限粉土，其下為第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級(jí)配不良礫及低液限粉土，下伏基巖為石炭系上統(tǒng)太原組中段灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖局部夾煤層。谷底及兩岸底部局部基巖裸露。兩岸為第四系中、上更新統(tǒng)低液限黏土。

2.2 2號(hào)壩址

2號(hào)壩址位于對(duì)竹河一級(jí)支溝南掌村南部的溝谷內(nèi)1號(hào)淤地壩處，離對(duì)竹河干流約200m。壩址處谷底寬約80m，地面高程約895m，受人工淤地壩造地改造影響，谷底地勢(shì)平坦。兩岸自然邊坡為30°～50°，坡頂高程960～975m。發(fā)育地層谷底表層為人工堆積低液限粉土，其下為第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級(jí)配不良礫及低液限粉土，下伏基巖為石炭系上統(tǒng)太原組中段灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖局部夾煤層。兩岸為第四系中、上更新統(tǒng)低液限黏土。

2.3 3號(hào)壩址

3號(hào)壩址位于汾西縣對(duì)竹鎮(zhèn)野村南約100m的對(duì)竹河干流上。沿對(duì)竹河左岸有縣道澗對(duì)線(xiàn)通過(guò)，交通便利。壩址處河谷谷底寬約100m，地勢(shì)較寬闊，地面高程880～885m。左岸山體較雄厚，自然邊坡30°～50°，坡頂高程約1 000m。右岸為一山梁，上下游發(fā)育沖溝，近河段梁寬約400m，自然邊坡20°～40°。河床及兩岸底部基巖裸露，為石炭系上統(tǒng)太原組中段灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖局部夾煤層，兩岸上部為第四系中、上更新統(tǒng)低液限粉土、低液限黏土。

3 各壩址存在問(wèn)題

3.1 1號(hào)壩址

3.1.1 兩岸土質(zhì)岸坡坍岸問(wèn)題

在水庫(kù)回水范圍內(nèi)，兩岸多為土質(zhì)岸坡，僅在庫(kù)尾基巖裸露。庫(kù)區(qū)左岸壩址至雞場(chǎng)（三岔口）段自然邊坡15°～20°，雞場(chǎng)至庫(kù)尾段自然邊坡30°～60°，高差50～100m。庫(kù)區(qū)右岸壩址至三叉口上游約300m內(nèi)，受造地開(kāi)挖影響，自然邊坡50°～70°。岸坡上部為上更新統(tǒng)淡黃色低液限粉（黏）土，厚3～10m，下部為中更新統(tǒng)淡紅色低液限黏土夾鈣質(zhì)結(jié)核層構(gòu)成，水庫(kù)蓄水后將會(huì)產(chǎn)生一定的坍岸。

3.1.2 壩址區(qū)存在采空區(qū)

采空區(qū)主要是小煤窯采空形成的空洞或塌陷。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)狀庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)存在兩處塌陷坑，均為采煤開(kāi)挖巷道塌陷所致。

3.1.3 左右壩肩黃土濕陷性問(wèn)題

左右岸坡上部為第四系上更新統(tǒng)低液限黏土，淡黃色，結(jié)構(gòu)松散，具大孔隙，厚10～20m。下部為第四系中更新統(tǒng)低液限黏土，淺紅、鮮紅色，厚10～30m。上更新統(tǒng)低液限黏土及中更新統(tǒng)上部低液限黏土具濕陷性，存在黃土濕陷性問(wèn)題，為自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)Ⅱ（中等）～Ⅳ（很?chē)?yán)重）。

3.2 2號(hào)壩址

3.2.1 庫(kù)區(qū)兩岸土質(zhì)岸坡坍岸

2號(hào)壩址與1號(hào)壩址位于同一條支溝，處于1號(hào)壩址下游約1 km處，地質(zhì)及地貌條件相似，水庫(kù)蓄水后同樣會(huì)產(chǎn)生一定的坍岸。

3.2.2 庫(kù)區(qū)淹沒(méi)

壩址處于支溝入對(duì)竹河出口處，兩岸岸坡較緩，谷底平緩，左岸與對(duì)竹河分叉處地勢(shì)相對(duì)較低，此處溝谷內(nèi)建壩，受地形條件限制，庫(kù)容無(wú)法滿(mǎn)足調(diào)蓄庫(kù)容的規(guī)模要求。若對(duì)左岸利用增設(shè)副壩措施抬高壩高，將會(huì)造成南掌村260人的整體搬遷和國(guó)家電網(wǎng)高壓線(xiàn)塔基淹沒(méi)，且繞壩和壩基滲漏會(huì)導(dǎo)致下游野村部分房屋浸沒(méi)，淹沒(méi)占地約26 hm2。

3.2.3 采空區(qū)問(wèn)題

壩址處溝底兩岸各有一處小煤窯，左岸小煤窯洞口現(xiàn)已塌崩掩埋，右岸洞口保存完好。據(jù)調(diào)查，兩個(gè)小煤窯主要向兩岸及下游方向開(kāi)采，與下游多個(gè)小煤窯貫通。河谷處開(kāi)采煤層埋深10～20m，煤層厚約1.0m，均為私挖亂采所成，現(xiàn)均被破壞關(guān)停，開(kāi)采時(shí)間不詳。在此選址易出現(xiàn)采空區(qū)塌陷變形以及由采空區(qū)引起的滲漏問(wèn)題。

3.2.4 左右壩肩黃土濕陷性問(wèn)題

左右壩肩黃土濕陷性問(wèn)題同1號(hào)壩址，左右壩肩為自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)Ⅱ（中等）～Ⅳ（很?chē)?yán)重）。

3.3 3號(hào)壩址

3.3.1 庫(kù)區(qū)兩岸土質(zhì)岸坡坍岸

庫(kù)區(qū)左岸山體較雄厚，自然邊坡30°～50°，右岸為一山梁，上下游發(fā)育沖溝，近河段梁寬約400m，自然邊坡20°～40°。兩岸上部為第四系中、上更新統(tǒng)低液限粉土、低液限黏土，水庫(kù)蓄水后將會(huì)產(chǎn)生一定的坍岸。

3.3.2 壩基基巖滲漏

壩址處河床及兩岸底部基巖裸露，為石炭系上統(tǒng)太原組中段灰?guī)r、炭質(zhì)頁(yè)巖局部夾煤層，水庫(kù)蓄水后，會(huì)沿灰?guī)r透水層向下游側(cè)滲漏。

3.3.3 左右壩肩黃土濕陷性問(wèn)題

左右壩肩地質(zhì)情況與1號(hào)和2號(hào)壩址相似，為自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)Ⅱ（中等）～Ⅳ（很?chē)?yán)重）。

3.3.4 淤積庫(kù)容過(guò)大

壩址位于對(duì)竹河干流上，控制流域面積114.76km2，其中流域匯流地類(lèi)為黃土丘陵100.6 km2，灌叢山地14.16 km2。通過(guò)水文計(jì)算，擬建水庫(kù)多年平均天然來(lái)沙量為38.8萬(wàn)t，年淤積庫(kù)容29.8萬(wàn)m3。

3.3.5 庫(kù)區(qū)淹沒(méi)及占地過(guò)大

水庫(kù)淹沒(méi)及浸沒(méi)影響涉及北掌村和南掌村570人的整體拆遷及公路淹沒(méi)問(wèn)題，淹沒(méi)占地約79.27 hm2。通過(guò)水文調(diào)算，設(shè)計(jì)需總庫(kù)容990萬(wàn)m3，但興利庫(kù)容僅370萬(wàn)m3，而此水庫(kù)的主要功能為調(diào)蓄，投資效率較低。

2號(hào)、3號(hào)壩址建庫(kù)可從中部引黃汾西縣分水口利用渠道或管道直接自流取水入庫(kù)，但末端申家莊調(diào)蓄水庫(kù)取水需從此水庫(kù)加壓輸水，后續(xù)依據(jù)用水戶(hù)的位置基本采用加壓供水，長(zhǎng)期運(yùn)行將損失一定的水能；1號(hào)壩址建庫(kù)需要從引黃分水口利用地形揚(yáng)程約50m的提水泵站加壓入庫(kù)，但末端申家莊調(diào)蓄水庫(kù)取水可從此水庫(kù)自流輸水，后續(xù)仍采用泵站加壓供水至各用水戶(hù)。

4 結(jié)論

綜合比較，3個(gè)壩址的地質(zhì)條件基本相同，從投資、實(shí)施可行性和技術(shù)方面考慮，1號(hào)壩址優(yōu)于2號(hào)、3號(hào)壩址。故北掌水庫(kù)壩址確定為對(duì)竹河一級(jí)支溝南掌村南的南掌溝谷內(nèi)上游16號(hào)淤地壩附近。

TV62+1［

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］1004-7042（2016）08-0029-02

周新紅（1981-），男，2011年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利水電工程專(zhuān)業(yè)，助理工程師。

2016-06-03；

2016-07-12