中部引黃北榆苑二庫壩址方案比選

李昕生

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 項(xiàng)目概述

汾陽市域供水工程水源為山西省中部引黃工程，設(shè)計引水流量為1.38 m3/s，供水管線上接汾孝介支線，利用山西省中部引黃工程富余水頭，沿線布置有四座調(diào)蓄水庫，依次為北榆苑一庫、北榆苑二庫、河北水庫及花枝水庫，供水線路總長約16.78 km。

北榆苑二庫的主要任務(wù)是通過該水庫的調(diào)蓄作用，調(diào)節(jié)中部引黃工程向汾陽市調(diào)度部分供水量，滿足工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉用水需求，年供水量563.1萬m3，其中工業(yè)180萬m3，農(nóng)業(yè)383.1萬m3。

工程區(qū)在地貌上位于太原盆地洪沖積平原西南端，南鄰韓候嶺拱隆侵蝕臺地區(qū)，西靠呂梁山南段侵蝕構(gòu)造中山區(qū)，東側(cè)為八賦嶺侵蝕中山區(qū)。工程區(qū)所在的太原盆地洪沖積平原西南端為山前傾斜平原區(qū)，海拔高程760～900 m，地形較為平緩，地面高程由北西向南東逐漸降低，局部沖溝發(fā)育，溝深3～25 m。工程區(qū)涉及的地層有古生界奧陶系、石炭系、二疊系及新生界上第三系及第四系，區(qū)內(nèi)大部分被松散堆積物覆蓋，基巖出露較少，主要分布于溝谷底部。

2 壩址方案比選原則

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)情況，選擇壩型為土石壩。在充分考慮不良工程地質(zhì)條件；安全為主，重視泄洪建筑，具有合理的樞紐布置條件；壩址附近應(yīng)有儲量、質(zhì)量均滿足要求的筑壩材料等原則基礎(chǔ)上對項(xiàng)目區(qū)周邊溝谷進(jìn)行詳細(xì)查勘選址，結(jié)合工程來水及供水點(diǎn)實(shí)際情況，按相對位置初步擬定上、中、下三個壩址進(jìn)行比選。

3 上壩址方案

3.1 地形地質(zhì)條件

上壩址位于東石村南約300 m的三泉河上。河谷為寬“U”形谷，兩岸均為土質(zhì)岸坡，左岸天然邊坡15°，右岸近直立，地面高程865～890 m，兩岸與谷底相對高差15～40 m，河谷寬100～320 m，壩軸線處溝谷寬320 m。

庫區(qū)出露地層由老到新有：第四系中更新統(tǒng)洪積（Q2pl）、上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl）、全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）及人工堆積（Qs）。庫區(qū)三泉河無基流，地下水位埋深大于15 m，主要含水層為第四系中更新統(tǒng)卵石混合土層，地下水類型屬松散巖類孔隙水。

壩址區(qū)存在的主要問題：壩基滲漏及滲透變形、兩岸黃土濕陷性、不均勻變形、右岸近壩岸坡穩(wěn)定。

3.2 樞紐布置條件

三泉河流向自西向東，上壩址位于三條溝交匯處下游，庫區(qū)正常蓄水位890.0 m，壩頂高程為892.50 m，回水長度最長1.9 km，回水面積較大，設(shè)計庫容達(dá)到384萬m3，大壩壩長395 m，最大壩高28 m。大壩左壩肩適合布置溢洪道，大壩右壩肩適合布置泄洪洞，同時兼做供水洞，右壩肩臺地上可布置水庫管理站。

上壩址庫區(qū)回水面積較大，設(shè)計庫容滿足設(shè)計要求，左右壩肩壩坡較緩，開挖量不大，就地形而言，上壩址處適合布置調(diào)蓄水庫，由于水庫回水面積較大，且?guī)靺^(qū)西北側(cè)回水區(qū)緊靠東石村、東趙村，大壩兩岸均為黃土濕陷區(qū)，存在庫區(qū)變形、坍岸、浸沒、淹沒等地質(zhì)問題，庫區(qū)兩岸坍岸可能影響到東石村、東趙村民房，可能會產(chǎn)生移民拆遷等問題，且根據(jù)國土資源部門調(diào)查，存在庫區(qū)壓礦產(chǎn)資源的問題。

3.3 筑壩材料條件

通過質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求對比，項(xiàng)目區(qū)土料除天然含水率、粘粒含量部分不符合指標(biāo)要求外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合一般土填筑料及一般土防滲料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求。經(jīng)計算，土料場總儲量401.2萬m3，其中無用層儲量11.0萬m3，有用層儲量390.2萬m3。設(shè)計所需土料約103.1萬m3，儲量滿足用料要求。

4 中壩址方案

4.1 地形地質(zhì)條件

中壩址位于三泉鎮(zhèn)西南上游約300 m的三泉河上。該段三泉河流向自西向東。河谷為寬“U”形谷，河谷地面高程822～840 m，河谷寬280～430 m。兩岸為土質(zhì)岸坡，左岸岸坡較平緩，自然坡度16°～40°，坡頂高程845～860 m。右岸岸坡較陡立，溝洼較多，坡頂稍平緩，坡頂高程845～870 m。兩岸與谷底相對高差20～40 m。

庫區(qū)出露地層由老到新有：第四系中更新統(tǒng)洪積（Q2pl）、上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl）、全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）及人工堆積（Qs）。庫區(qū)主要不良物理地質(zhì)現(xiàn)象為土質(zhì)岸坡塌滑，庫區(qū)蓄水后主要存在岸坡坍岸、浸沒、淹沒與淤積等問題。

4.2 樞紐布置條件

中壩址距上游上壩址約3.0 km，庫區(qū)正常蓄水位840.0 m，壩頂高程為842.50 m，回水長度最長1.3 km，設(shè)計庫容達(dá)到184萬m3，大壩壩長500 m，最大壩高23 m。中壩址左岸下游緊靠近三泉村，為保證三泉村居民安全，水庫泄洪設(shè)施不宜布置在大壩左岸，初步考慮將水庫溢洪道、泄洪洞布置在大壩右岸，為便于水庫的管理，水庫管理站也布置于大壩右岸。

庫區(qū)主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為土質(zhì)岸坡塌滑，谷底有耕地和少許建筑物，同時蓄水區(qū)存在一個較大的新建養(yǎng)殖有限公司，投資規(guī)模較大，蓄水后存在淹沒問題，養(yǎng)殖有限公司搬遷難度較大。為盡量減少項(xiàng)目后期實(shí)施征地協(xié)調(diào)難度，前期踏勘考慮在庫區(qū)上游建設(shè)一座附壩，庫區(qū)可避開養(yǎng)殖有限公司，但是庫區(qū)上游存在養(yǎng)殖有限公司污染源，難以確保水庫水質(zhì)不被污染，對水庫水質(zhì)存在極大的安全隱患。

4.3 筑壩材料條件

通過質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求對比，項(xiàng)目區(qū)土料除天然含水率、粘粒含量部分不符合指標(biāo)要求外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合一般土填筑料及一般土防滲料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求。

經(jīng)計算，土料場總儲量411.2萬m3，其中無用層儲量11.5萬m3，有用層儲量399.7萬m3。設(shè)計所需土料約95.1萬m3，儲量滿足要求。

5 下壩址方案

5.1 地形地質(zhì)條件

下壩址位于汾陽市三泉鎮(zhèn)張新堡村以南的三泉河河谷及階地上。庫壩區(qū)河谷寬310～530 m，主河床寬度5～40 m，溝底高程805.0～817.0 m，主河床緊貼右岸，左岸河漫灘較為平緩，地面高程805.0～820.0 m。左岸階地面高程為820～840 m，右岸階地面高程為828～834 m，兩岸岸坡較為陡立，兩岸與谷底相對高差10～20 m。庫壩區(qū)出露地層由老到新有：第四系中更新統(tǒng)洪積（Q2pl）、上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl）、全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）及人工堆積（Qs）。

庫區(qū)存在庫盆滲漏、耕地淹沒問題。壩址區(qū)主要存在壩基滲漏及滲透變形、兩岸黃土濕陷性等問題。

5.2 樞紐布置條件

下壩址位于汾陽市三泉鎮(zhèn)張新堡村以南的三泉河凹形河谷里，距上游中壩址約1.0 km。庫區(qū)河谷寬310～530 m，利用該處凹形河溝，河谷右側(cè)布置為半挖半填式圍封水庫，挖方段位于右岸階地上，地面高程828～835 m，填方段，地面高程 805～820 m。壩頂高程823.60 m，設(shè)計正常蓄水位822.10 m，最大壩高24.1 m。

調(diào)蓄水庫靠三泉河河谷右側(cè)布置，三泉河河道改為另一側(cè)，可避免洪水進(jìn)入調(diào)蓄水庫，減少水庫的淤積，方便調(diào)蓄水庫的管理。下壩址水庫庫區(qū)占地不存在移民拆遷等問題，項(xiàng)目占地基本以荒地、山地為主，以及小部分耕地，項(xiàng)目后期實(shí)施征地協(xié)調(diào)難度不大，由于河道改道后自水庫北側(cè)繞行至下游，河道內(nèi)洪水不進(jìn)入調(diào)蓄水庫，避免了上游養(yǎng)殖有限公司對水庫的污染。

5.3 筑壩材料條件

通過質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求對比，項(xiàng)目區(qū)土料除天然含水率、粘粒含量部分不符合指標(biāo)要求外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合一般土填筑料及一般土防滲料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)要求。

經(jīng)計算，土料場總儲量415.2萬m3，其中無用層儲量11.7萬m3，有用層儲量403.5萬m3。設(shè)計所需土料約94.1萬m3，儲量滿足要求。

6 結(jié)論

綜上所述，上壩址庫區(qū)回水影響東石村、東趙村民房，存在移民拆遷問題，上壩址庫區(qū)還存在壓礦產(chǎn)資源問題；中壩址上游有養(yǎng)殖有限公司，存在污染源問題，對水庫水質(zhì)存在極大的安全隱患；下游壩址不存在移民拆遷問題，河道改道后自水庫北側(cè)繞行至下游，避免了上游養(yǎng)殖有限公司對水庫水質(zhì)的污染，故下壩址作為推薦壩址。