庫魯斯臺水庫壩址方案比選

柴向俐

(淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 前言

土石壩作為新疆使用最多的壩型，具有適應(yīng)地形能力強(qiáng)、筑壩材料較為豐富、穩(wěn)定高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢。本文以庫魯斯臺水庫為例，從地形、地質(zhì)條件、工程總體布置、施工條件、工程量及投資等方面對壩址進(jìn)行比選分析，為區(qū)域工程建設(shè)積累工程經(jīng)驗(yàn)。

2 工程概況

庫魯斯臺水庫工程由大壩、溢洪道、導(dǎo)流兼放水洞三部分組成。水庫總庫容為843.16萬m3，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2017，和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-2014，確定本工程等別為Ⅳ等小(1)型工程，永久性主要建筑物大壩、溢洪道、導(dǎo)流兼放水洞4級建筑物，兩壩肩邊坡處理工程為5級建筑物，臨時建筑物為5級。據(jù)1/400萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)，本區(qū)50 a超越概率為10%時地震動峰值加速度為0.20 g，相應(yīng)地震基本烈度Ⅷ度，屬區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性差地段。根據(jù)《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計規(guī)范》(SL654-2014)庫魯斯臺水庫大壩、溢洪道、導(dǎo)流兼放空隧洞,放水隧洞合理使用年限為50 a。

3 壩址方案

3.1 上壩址方案

上壩址方案工程主要建筑物是擋水壩體、溢洪道、導(dǎo)流沖砂兼放空隧洞和放水隧洞四部分。霍爾果斯市庫魯斯臺水庫位于霍爾果斯市庫魯斯臺溝出山口上游約12.50 km的主溝上，壩址坐標(biāo)東經(jīng)80°35′12.35″，北緯44°21′34.93″，水庫距霍爾果斯市38 km，距莫乎爾牧場庫魯斯臺村7.10 km。壩體呈東西向垂直主溝布置，選用瀝青砼心墻砂礫石壩，導(dǎo)流兼放水隧洞和溢洪道等建筑物均布置在壩體的左岸。

3.2 下壩址方案

下壩址方案工程主要建筑物是擋水壩體、溢洪道、導(dǎo)流沖砂兼放空隧洞和放水隧洞四部分。下壩址距離上壩址1 km,壩址坐標(biāo)東經(jīng)80°35′27.37″，北緯44°21′4.91″，水庫距霍爾果斯市37 km，距莫乎爾牧場庫魯斯臺村6 km。壩體呈東西向垂直主溝布置，選用瀝青混凝土心墻砂礫石壩，導(dǎo)流兼放水隧洞等建筑物均布置在壩體的左岸。

4 壩址比選

4.1 地形、地質(zhì)條件

上壩址區(qū)附近庫魯斯臺溝河道呈“S”型展布，溝床寬30～40 m，為“U”型谷，河水位高程1 164.30 m，右岸為第三系泥巖山體，岸坡較陡，自然坡度一般20°～35°；左岸大部分為冰水堆積含漂石砂卵礫石及坡積粉質(zhì)壤土覆蓋，岸坡較緩，自然坡度一般15～26°。右岸上游約400 m處有6#沖溝發(fā)育，總體延伸方向?yàn)?8°～158°，延伸長度約420 m。壩址區(qū)出露地層巖性主要有：第三系泥巖；第四系含漂石砂卵礫石層(Q2fgl)、風(fēng)積黃土以及沖洪積堆積物等。壩址區(qū)范圍內(nèi)全部為第三系以及第四系不同成因的堆積物，覆蓋層深厚，無斷裂構(gòu)造發(fā)育。物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為土體坍塌和沖溝洪流。上壩址區(qū)地下水主要為河床沖積砂礫石層中的孔隙潛水，主要受河水補(bǔ)給；、大氣降水、融雪水補(bǔ)給，排入庫魯斯臺溝，為兩岸地下水補(bǔ)給河水。

下壩址區(qū)附近庫魯斯臺溝河道較為順直，溝床寬30～50 m，為“U”型谷，河水位高程1 121.3 m，右岸為第三系泥巖山體，為第四系坡積物覆蓋，岸坡較陡，自然坡度一般20°～40°；左岸大部分為冰水堆積含漂石砂卵礫石及坡積粉質(zhì)壤土覆蓋，岸坡稍緩，自然坡度一般15°～35°。左岸上游約380 m處有5#沖溝發(fā)育，總體延伸方向?yàn)?0°～45°延伸長度約360 m。壩址區(qū)出露地層巖性主要有：第三系泥巖(E3+N)；第四系含漂石砂卵礫石層(Q2fgl)、風(fēng)積黃土以及沖洪積堆積物等。壩址區(qū)范圍內(nèi)全部為第三系以及第四系不同成因的堆積物，覆蓋層深厚，無斷裂構(gòu)造發(fā)育。物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為土體坍塌和沖溝洪流。下壩址區(qū)地下水地質(zhì)條件與上班址相同。

4.2 樞紐建筑物布置

上、下壩址壩體壩肩及建筑物基礎(chǔ)均位于基巖面上，建筑物基礎(chǔ)地質(zhì)條件較好。上壩址左右岸凸岸明顯，兩岸均能布置建筑物，限制因素小，基礎(chǔ)處理難度小，工程量小，工程容易實(shí)施。下壩址受地形影響左右岸相對順直，不利于建筑物的布置，建筑物轉(zhuǎn)彎布置，建設(shè)長度較大。

4.3 改善灌溉條件

上壩址水庫放水隧洞出口管中心高程最高，水庫輸水總干管可以完全自壓控制整個灌區(qū)，輸水總干管代壓分水可以實(shí)現(xiàn)整個灌區(qū)高效節(jié)水自壓灌溉，運(yùn)行成本低。在運(yùn)行期輸水洞閘閥之后的管道首段可以實(shí)現(xiàn)無壓供水，有利于閘閥間設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)。下壩址水庫放水隧洞出口管中心高程較上壩址低，須通過代壓和加壓的方式實(shí)現(xiàn)全灌區(qū)灌溉。運(yùn)行成本相對加高。在運(yùn)行期輸水隧洞出口閘閥之后的輸水總干管一直代壓運(yùn)行，對閘閥間設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)不利。

4.4 施工條件

上下壩址的施工導(dǎo)流方式基本相同，即用圍堰擋水，河床一次斷流，導(dǎo)流洞導(dǎo)流，均需鋼架結(jié)合噴錨支護(hù)?；尤晔┕?。上壩址導(dǎo)流洞長度290 m，下壩址導(dǎo)流洞長度325 m。

4.5 工程投資

上壩址水庫樞紐總投資30 659.62萬元。下壩址水庫樞紐總投資35 139.77萬元。上壩址較下壩址節(jié)約投資4 480.15萬元。

具體指標(biāo)比選詳見表1。

表1 壩型址比選表

5 結(jié)論

通過從地形、地質(zhì)條件、工程總體布置、施工條件、工程量及投資等方面對上、下壩址進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。施工條件和附屬工程方面下壩址優(yōu)于上壩址。上壩址庫盆條件、工程布置、建筑物工程量和工程投資方面優(yōu)于下壩址。另外下壩址位置相對較低，通過輸水總干管實(shí)現(xiàn)改善灌區(qū)高效節(jié)水自壓灌溉較上壩址少346.67 hm2，灌溉效益相對較差。因此經(jīng)綜合比較，本階段選定上壩址為推薦壩址。