分析青山界水庫工程壩址、壩線及壩型比選

向蕭

（貴州水利電力職業(yè)技術(shù)學院）

引言

水庫工程，作為保護地區(qū)進行現(xiàn)代化經(jīng)濟建設成果的重要基礎設施，其壩址、壩線以及壩型的選擇，直接決定了工程項目建設使用的安全可靠性。為此，相關(guān)建設人員應以實際工程項目為例，在明確設計控制依據(jù)的情況下，綜合多方面因素來提高設計控制的科學合理性。

1 工程概況

青山界水庫位于黔東南州劍河縣南加鎮(zhèn)的架南溪上，距縣城約115km。擬選壩址位于架南溪河上游，距離南寨鄉(xiāng)18.7km，壩址距南寨-架南鄉(xiāng)村公路3.7km。壩址處流域控制面積10.1km2，多年平均徑流量646萬m3，多年平均流量為0.205m3/s。水庫校核洪水位777.08m，總庫容57.4萬m3；正常蓄水位774.00m，相應庫容43.2萬m3；興利庫容40.25萬m3。多年平均供水量174.88萬m3/年。因該水庫工程所處的建設環(huán)境復雜，相關(guān)建設人員需在明確壩址、壩線以及壩型設計依據(jù)的基礎上，進行設計的比選分析控制，以提高工程項目建設使用的科學合理性。

2 青山界水庫工程壩址、壩線及壩型的設計依據(jù)

該水庫工程壩址、壩線以及壩型的設計依據(jù)中，除了主要的技術(shù)規(guī)范與相關(guān)文件，還要最為關(guān)鍵的基礎資料。這里的基礎資料涉及：水文氣象資料、水庫及水利主要指標、地基物理力學參數(shù)以及設計安全控制標準[1]。

2.1 水文氣象資料

該項基礎資料中主要涉及：氣象資料、水文參數(shù)、壩址尾水水位流量關(guān)系成果、懸移質(zhì)泥沙參數(shù)等。氣象資料是指：壩址多年的平均降水量為1201.4mm；壩址多年的平均氣溫為16.7℃；多年的平均風速為0.9m/s；多年的平均日照數(shù)為1185.7h；多變的平均最大風速為11.1m/s。水文參數(shù)是指：壩址控制的流域面積為10.1km2，多年平均流量為0.205m3/s，多年平均徑流量為646萬m3。而懸移質(zhì)泥沙參數(shù)是指：多年平均得的年輸沙量為0.14萬t；懸移質(zhì)的輸沙模數(shù)為150t/km2；30年的淤沙高程為756.42m；泥沙重為 1.3t/m3。

2.2 水庫及水利主要指標

水庫工程的主要指標中，校核洪水位為777.08m；設計洪水位為776.35m；正常蓄水位為774.00m以及總庫容為57.4萬m3。而水利的主要指標，即供水規(guī)模為174.88萬m3/年[2]。

2.3 地基物理力學參數(shù)

此設計依據(jù)的比選控制主要集中在：壩址區(qū)巖體及結(jié)構(gòu)面力學參數(shù)。如，干燥與飽和的塊體密度（g/cm3）處在Ptbnbq1變沉積凝灰?guī)r中，其弱風化為2.72與2.73。由此可以看出，設計方案比選人員可根據(jù)壩址所處的巖石結(jié)構(gòu)狀態(tài)，來確定壩址、壩線以及壩型等。

2.4 設計安全控制標準

對于砌石重力壩的設計來說，其標準控制體現(xiàn)在兩個方面，即大壩穩(wěn)定與大壩應力。大壩穩(wěn)定設計安全控制標準是指，由于本工程大壩建筑物的設計等級為5級，因此，設計過程無需考慮地震設防問題。而在大壩應力控制方面，由于重力壩壩體的主體結(jié)構(gòu)采用的毛石占總體施工材料的70%，塊石占30%的砌石體，膠凝材料為C15混凝土。經(jīng)對石料應用現(xiàn)場進行檢測后，石料飽和抗壓的試驗結(jié)果在68.11～142.19MPa之間[3]。

3 青山界水庫工程壩址、壩線及壩型比選分析

3.1 明確設計比選條件

工程所在河流架南溪為南孟河的一級支流，南孟河為沅江水系清水江一級支流，架南溪發(fā)源于董達村天堂界，河流經(jīng)故書、固最折向南流，經(jīng)鳥饒后于眼達匯入南孟河干流。經(jīng)過設計人員實際踏勘，對架南溪分上下兩河段進行比較，上段從河流起源到主河流7km處，下段從主河流7km處到匯入南孟河處。因此，工程的壩型比選，應在明確地質(zhì)條件與施工條件的基礎上，來進行確定。地質(zhì)條件為：由于架南溪整條河流較短，地質(zhì)條件變化不大，因此，上下段河道地質(zhì)條件相當。而施工條件，架南溪兩岸高山峽谷，在整條河道上只有上段尾處左岸有人行道路通過，其余無道路通過，修建永久及臨時道路上段較簡單，運輸距離較短，上段尾處地勢較開闊，便于施工布置。

為滿足上述大壩的建設使用要求，設計人員擬選的青山界水庫壩址位于：架南溪主河道6.0～7.0km之間。因為，該河段處河床覆蓋層淺，相對平緩，其左岸有人行道路通過，運輸建壩物資條件相對較好，雖輸水管道長度及淹沒面積比下段大，但大壩高度及寬度較下段小，適合修建重力壩和土石壩。

3.2 壩址比選

在水文條件方面，上、下壩址僅相距約300m，青山界水庫上下壩址集雨面積分別為8.04km2、10.1km2，下壩址集雨面積較大一些。因此，下壩址略好。在地形地質(zhì)方面，兩個壩址為同一個地質(zhì)單元內(nèi)的不同壩址，除地形條件略有差別外，工程地質(zhì)條件相近，略有差別，均具備建壩成庫條件。綜合各方面比較，下壩址工程地質(zhì)條件略優(yōu)于上壩址，因此，本階段推薦下壩址為重點研究壩址。

對于上、下壩址的樞紐布置比較，上下壩址在相同供水量下，上壩址正常蓄水位較高，大壩也較高，壩高較下壩址增加了3.76m，最大壩寬增加了28.93m，壩體工程量較大；同時，因供水范圍均處于大壩下游，也位于大壩下游，其輸水管線較下壩址方案長近300m。故下壩址優(yōu)于上壩址。經(jīng)對上述幾個方面的分析比選，得出了：上、下壩址均滿足建壩成庫條件，但在工程總體布置等方面下壩址優(yōu)于上壩址，因此，將下壩址，作為水庫工程的設計使用方案。

3.3 壩型比選

在樞紐布置方面，砌石重力壩，采用壩頂溢流，溢流建筑物易于布置，溢流建筑物工程量較小，投資較??；取水建筑物采用壩內(nèi)埋管，布置簡單。而混凝土面板堆石壩，防洪標準比重力壩高，防洪規(guī)模較大，對于本工程來說，需采用壩頂溢流相對施工難度大，施工技術(shù)比較復雜且不成熟，建成后壩體運行安全性相對降低，增加了取水建筑物工程量，加重了工程項目的造價成本。因此，水庫工程應采用砌石重力壩，來降低建設使用的造價成本。

在施工條件方面，擬建壩線壩基為堅硬巖體，基礎承載力較高，根據(jù)基礎地質(zhì)條件擬選用砌石重力壩和面板堆石壩方案進行比較?；A較好，覆蓋層較薄，兩種壩型基礎開挖深度相差不大，但砌石重力壩基礎開挖面積較小，開挖方量較小。而混凝土面板堆石壩需要碾壓設備，面板施工難度較大、技術(shù)要求相對高，與當?shù)氐慕?jīng)濟水平不相適應。故，壩型設計人員應采用重力壩壩型設計，以使其施工方便，料場運距短且質(zhì)量好以及能滿足填筑要求的特點優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

4 結(jié)束語

綜上所述，水庫工程壩址、壩線以及壩型的設計比選，應與工程項目所處的施工環(huán)境、水文地質(zhì)條件以及經(jīng)濟因素進行結(jié)合，以提高設計控制的質(zhì)量效果，進而服務于現(xiàn)代化經(jīng)濟建設背景下的全面發(fā)展進程。

[1]龍祥能.清水河水庫工程壩址、壩線及壩型比選[J].黑龍江水利科技，2017，45（09）：143～145.

[2]曾雄.岜木水庫工程壩址壩型方案的比選[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2017（03）：120～123.

[3]楊軍盛.甕南溪水庫工程壩址及壩型方案比選[J].黑龍江水利，2016，2（02）：67～70.