淺析獨山縣堯弄水庫樞紐壩型比選

程建

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州貴陽550002）

淺析獨山縣堯弄水庫樞紐壩型比選

程建

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州貴陽550002）

結(jié)合獨山縣堯弄水庫樞紐概況，根據(jù)選定的上壩址水文、地形及地質(zhì)條件，壩型選擇了鋼筋砼面板堆石壩和重力壩壩型進行比選，從大壩型式、新增灌溉總面積、年供水總量、溢流及消能型式、建筑和施工量進行對比，最終選擇面板壩方案，其施工技術(shù)更加簡便，布設(shè)緊湊，經(jīng)濟性較高。

水庫；樞紐；壩型選擇

堯弄工程規(guī)劃河流為馬降河，位于上司鎮(zhèn)的打羊鄉(xiāng)，水庫總庫容1150萬m3，灌區(qū)總設(shè)計灌溉面積23190畝，年總供水量為717萬m3。水庫樞紐工程包括：堯弄水庫攔河大壩、溢洪道、導流、放空兼環(huán)境水隧洞，庫內(nèi)取水口等建筑物。

1 蕘弄水庫樞紐壩型比選

根據(jù)選定的上壩址水文、地形及地質(zhì)條件，壩型選擇了鋼筋砼面板堆石壩和重力壩壩型。其中針對重力壩壩型對碾壓混凝土壩和漿砌石壩兩種不同材料的選擇進行了定性的比較。對于壩址處為寬河谷地形，重力壩采用碾壓混凝土與砌毛石材料，兩種材料壩體體型相差不大，故工程量沒有較大差別?；炷翂卧谑┕ぶ袨檫m應(yīng)混凝土的溫度應(yīng)力必須要分層澆筑，對入倉混凝土有嚴格的溫控要求和冷卻措施，且碾壓砼可以采用大型機械化通倉澆筑，施工速度快，工期短[1]。漿砌石壩的填筑更多的需要人工砌筑，且對石料要求較高，施工工期較長。從工程投資上看，碾壓砼和漿砌石的單價分別為260.17元/m3及241.46元/m3，工程投資相差不大。經(jīng)綜合分析本階段選擇了碾壓混凝土重力壩參與比較。

1.1 面板壩方案

1.1.1 鋼筋混凝土面板堆石壩

混凝土面板堆石壩壩軸線方位角為172.631°，壩頂軸線長286.40 m，壩頂高程964.80 m，防浪墻頂高程966.00 m，河床趾板高程915.00 m，最大壩高49.8 m?？紤]到壩頂交通及壩體施工碾壓寬度的要求，壩頂路面寬度定為6.0 m?；炷撩姘宀捎玫群衩姘?，厚度為0.5 m。砼趾板布置于弱風化巖體上部及強風化下部，厚度為0.6 m、寬度為4.5 m。次堆石區(qū)下游校核洪水位以上部分可利用壩基及溢洪道開挖的弱風化石料填筑外，其余均采用采自上游料場的新鮮堅硬灰?guī)r石料，下游壩坡采用大塊石護坡[2]。

1.1.2 溢洪道

根據(jù)地形地質(zhì)條件，將溢洪道布置在右岸，緊靠壩肩，型式為正向進水自由溢流式，水平總長251.34 m，由進水渠段、控制段、泄槽段及消能工組成。進水渠段中心線總長30 m，底板高程957.50 m?？刂贫伍L14.46 m，溢流堰凈寬20 m，采用實用低堰型式，堰頂高程961.50 m，堰面曲線采用WES冪曲線[3]。堰面上游曲線采用圓弧曲線，圓弧曲線上游直立。邊墻高1.5 m~2.0 m，采用C25鋼筋混凝土，底板和泄槽迎水面采用300 mm厚C30鋼筋混凝土。出口消能段長11.407 m，采用挑流消能，鼻坎高程926.00 m，反弧半徑20 m，挑射角為00。挑流出口沖坑影響段用鋼筋石籠網(wǎng)進行保護[1]。

1.1.3 放空兼下放環(huán)境水隧洞

導流、放空兼環(huán)境水隧洞布置于左岸，結(jié)合施工導流洞進行改造而成，隧洞總長283.638 m，在樁號0+066.85 m處設(shè)一龍?zhí)ь^豎井，設(shè)置平板檢修閘門一扇，檢修閘門孔口斷面為2 m×3.5 m的矩形，后接下彎段，與導流洞相結(jié)合，閘門底坎高程為940.00 m。隧洞采用C25鋼筋混凝土進行襯砌，導流封堵段前衛(wèi)臨時工程，襯砌厚度取300 mm，后段為有壓隧洞，全斷面按500 mm進行襯砌，回填灌漿范圍為頂拱120°，隧洞臨時支護，Ⅴ類圍巖洞段采用C24輕軌鋼支撐，間距1 m布置。

1.1.4 取水建筑物

因工程灌區(qū)位于右岸，且壩址右岸有一個鄰谷沖溝，渠系建筑物必須跨過沖溝，為了減少渠道及跨溝建筑物的長度，根據(jù)地形地質(zhì)條件，取水建筑物設(shè)置在庫首右岸，距右壩肩700 m，采用無壓隧洞引水，進口設(shè)塔岸式取水口，采用分層取水。

1.1.5 防滲帷幕

帷幕線總長507 m，帷幕面積12822 m2，局部如F1斷層破碎帶可適當加密?？傔M尺4490 m，有效灌漿進尺4274 m。庫首左右岸均存在單薄埡口，兩埡口工程地質(zhì)條件相近，出露地層均為C1d1-1石英砂巖、砂巖與粉砂質(zhì)泥巖、泥巖呈不等厚互層。經(jīng)計算，高水位條件下產(chǎn)生滲漏的最大水力坡度為5°~8°。

1.2 重力壩方案

1.2.1 碾壓混凝土重力壩

大壩壩頂高程964.80 m，建基面高程915.00 m，最大壩高49.5 m，壩頂總長350.28 m，壩頂寬度5 m。非溢流壩段在溢流壩兩側(cè)及兩岸，上游壩坡1：0.2，折坡點高程944.50 m，下游平均壩坡1：0.8。壩內(nèi)922.00 m高程設(shè)有灌漿兼排水廊道，兩岸通過斜廊道升至933.00 m高程，與壩后交通連接。各種工況的穩(wěn)定應(yīng)力計算成果見表1。

表1 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)及應(yīng)力成果表

根據(jù)以上計算成果表明：大壩沿壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在基本組合時均>3.0，在特殊組合時均>2.5，穩(wěn)定控制性工況為壩基深層抗滑穩(wěn)定的荷載基本組合2工況，安全系數(shù)為3.03。壩基垂直正應(yīng)力均為壓應(yīng)力，應(yīng)力穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。

1.2.2 溢洪道

結(jié)合擋水壩型為重力壩，優(yōu)先考慮壩頂溢洪道。溢流凈寬為20 m，堰頂高程961.50 m，因校核洪水標準（P＝0.2%）時最大下泄流量為129 m3/s，單寬流量僅為6.45 m3/(s.m)，校核洪水位為963.61 m，僅高出正常蓄水位2.11 m，故本階段溢洪道采用無閘自由溢流。

溢洪道布置在壩身河床段，考慮壩頂交通，共設(shè)2跨，中間設(shè)2 m厚的橋墩，邊墩厚1.5 m。溢流堰采用WES冪曲線，曲線方程為Y＝0.314×1.836，堰頂設(shè)平板交通橋，堰面曲線后用1∶0.75的斜坡段與高程957.00 m臺階相連，采用1.5 m×1.2 m（H×B）的小臺階過渡到954.0 m高程。隨后與非溢流壩段的臺階一致，至高程930.0 m臺階后用1∶0.8的斜坡段與半徑R＝5 m的反弧相連。

1.2.3 放空底孔

底孔布置于壩身，緊靠溢洪道右側(cè)，出口水流能順利歸入主河道，總長48.10 m，進口底板高程928.00 m。因下游水位較高，進口設(shè)置平板檢修和出口設(shè)計弧形工作閘門各一扇?？咨頂嗝鏋? m×2.0 m矩形。出口底板高程928.00 m，采用壓坡，孔口尺寸2 m×1.8 m，采用挑流消能。

1.2.4 取水建筑物

取水建筑物建于右岸，平面布置及建筑物設(shè)計跟方案一面板堆石壩的相同。

1.2.5 防滲帷幕

防滲帷幕布置及防滲標準與面板壩方案一致，因重力壩帷幕線沿壩軸線直線布置，防滲帷幕線要比面板壩方案要短[2]。防滲帷幕有效進尺為5840 m，比面板壩方案少282 m。

2 壩型方案比較

面板壩方案與重力壩方案的工程量及投資比較表見表2。

表2 壩型樞紐布置方案比較表

由表2中可知，面板壩方案和重力壩方案水庫淹沒投資及灌區(qū)渠系投資均一樣，灌溉效益指標也一樣，但面板壩方案水庫樞紐直接投資比碾壓砼重力壩方案省1971萬元，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，上壩址的面板壩方案優(yōu)于重力壩方案。面板壩方案能適應(yīng)壩址地形地質(zhì)條件，施工技術(shù)簡單、投資省，樞紐布置較緊湊，推薦面板壩方案作為上壩址的代表壩型。

3 結(jié)語

綜上，該工程擬定方案分析結(jié)果顯示，面板壩方案以及重力壩方案建設(shè)投資相同，灌溉效益一致，但是比較分析面板壩方案的經(jīng)濟效益更高，更適合于該工程地形，施工方案的可行性更高[3]。因此，將面板壩方案作為上壩址的代表壩型。

[1]崔瑞.三灣水利樞紐工程壩型選擇比選分析[J].黑龍江水利科技，2013(12)：67-69.

[2]趙瑋.引漢濟渭工程三河口水利樞紐壩型選擇研究[J].陜西水利，2015(4)：99-101.

[3]吳擎文.獨山縣堯弄水庫灌溉工程設(shè)計[J].黑龍江水利科技，2014(2)：137-138.

TV64

B

1673-9000（2017）03-0058-03

2017-02-05

程建（1985-），男，重慶江津人，工程師，主要從事水工建筑物設(shè)計工作。