北疆山區(qū)水庫(kù)壩址方案比選分析

王 磊

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

1 工程概況

流域內(nèi)灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積0.21萬hm2，人口為6165人，牲畜2.05萬頭，存在的主要問題是季節(jié)性缺水嚴(yán)重，其主要原因是當(dāng)?shù)厮Y源在自然條件下時(shí)空分布不均衡所致，現(xiàn)狀又缺乏山區(qū)控制性工程，來水得不到有效的控制調(diào)節(jié)，汛期洪水水量得不到充分利用，加之灌區(qū)水利基礎(chǔ)設(shè)施老化，破損嚴(yán)重，工程引水能力低，灌溉水利用系數(shù)偏低，水資源利用效率較低。因此，修建薩伊拉庫(kù)水庫(kù)是十分迫切的，工程任務(wù)是以灌區(qū)灌溉為主兼顧農(nóng)村生活供水。水庫(kù)總庫(kù)容為689.00萬m3，興利庫(kù)容500.00萬m3。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252—2017)[1]和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201—2014)[2]，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、泄洪沖沙兼導(dǎo)流洞、溢洪道、輸水洞4級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

薩伊拉庫(kù)河兩岸沖溝發(fā)育，溝與梁相間，一般沖溝發(fā)育間距200～600 m，延伸長(zhǎng)度1～3 km。經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘，結(jié)合河谷兩岸的地形、地質(zhì)、施工條件、工程總體布置要求、工程投資及效益分析等因素，并結(jié)合流域規(guī)劃成果，薩伊拉庫(kù)水庫(kù)樞紐工程初選上、下兩個(gè)壩址進(jìn)行比較選擇。其中上壩址位于出山口上游2.2 km處，下壩址位于出山口上游1.4 km處，兩壩址相距約0.8 km。

2 壩址方案

(1)上壩址方案。上壩址軸線位于出山口上游約2.2 m處，樞紐建筑物主要由擋水建筑物、導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞、溢洪道、輸水洞等組成。擋水建筑物為瀝青心墻砂礫石壩，泄洪沖沙洞布置于河床左岸，溢洪道布置于左岸，由進(jìn)口控制段、泄槽段和出口段組成。輸水洞布置于右岸，采用岸塔式進(jìn)水口。

(2)下壩址方案。下壩址軸線位于出山口上游約1.4 m處，樞紐建筑物主要由擋水建筑物、導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞、溢洪道、輸水洞等組成。擋水建筑物為瀝青心墻砂礫石壩。泄洪沖沙洞布置于河床右岸，溢洪道布置于右岸，由進(jìn)口控制段、泄槽段和出口段組成。輸水洞布置于左岸，采用岸塔式進(jìn)水口。

3 壩址比較

(1) 地形地質(zhì)條件比較。從地形上說：兩個(gè)壩址上游均有庫(kù)盆地形，庫(kù)盆地形條件相近。但壩址位置河床寬度下壩址稍窄，壩體較短。

從地質(zhì)條件分析：根據(jù)初選上、下壩址的地質(zhì)條件，參照《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50287—2016)[3]，兩壩址河床位置砂礫石覆蓋層均較為深厚，上、下壩址基礎(chǔ)及壩肩下部均為深厚的凝灰?guī)r，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。下壩址基礎(chǔ)雖然為基巖但受附近斷層影響巖體破碎，次級(jí)斷裂發(fā)育，基礎(chǔ)滲透性受斷層影響大，各部位不均衡。上壩址右壩肩花崗巖與凝灰?guī)r接觸帶為不整合接觸，據(jù)探槽揭露，接觸帶寬1～2 m，巖體較破碎，據(jù)注水試驗(yàn)，滲透系數(shù)為4.6×10-3cm/s，為中等透水，水庫(kù)蓄水后，沿接觸帶可能側(cè)向滲漏問題，需采取防滲處理措施。上、下壩址工程地質(zhì)條件比較見表1。

表1 壩址及庫(kù)區(qū)地形工程地質(zhì)條件比較

(2)樞紐建筑物布置比較。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。下壩址受斷裂的影響較大，巖體破碎，基巖相對(duì)不透水層較深，壩體基礎(chǔ)防滲處理深度大，壩基防滲帷幕工程量大，巖性較軟，各建筑物支護(hù)工作量大。

(3)施工條件比較。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，基坑全年施工，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)均為10 a一遇洪水設(shè)計(jì)，相應(yīng)的洪峰流量42.3 m3/s。壩體填筑料場(chǎng)位開采面積約10萬m2，料場(chǎng)集中開采，對(duì)河道生態(tài)環(huán)境影響小。

上壩址河床寬度較小，施工圍堰長(zhǎng)度相對(duì)較短，工程量較少。下壩址壩肩覆蓋層厚，挖方工程量大。壩體填筑塊石料場(chǎng)位于壩址上游河岸，運(yùn)距2 km，料場(chǎng)的開采有助于水庫(kù)庫(kù)容的增加。導(dǎo)流建筑物方面，上壩址導(dǎo)流洞采用城門洞型，斷面尺寸為3.0 m×4.2 m，導(dǎo)流洞長(zhǎng)311 m。洞身位于凝灰?guī)r內(nèi)，以3類圍巖為主。需要爆破，支護(hù)措施相對(duì)簡(jiǎn)單，以噴錨支護(hù)為主。下壩址導(dǎo)流洞采用城門洞型，斷面尺寸為3.0 m×4.2 m，導(dǎo)流洞全長(zhǎng)350 m，洞身位于凝灰?guī)r內(nèi)，以4類圍巖為主，施工開挖速度快，但需作嚴(yán)格支護(hù)處理，上壩址優(yōu)于下壩址。

從工程施工考慮兩壩址無明顯優(yōu)缺點(diǎn)。

(4)工程量及投資比較。上壩址工程量及投資：上壩址壩體基礎(chǔ)土方開挖量為14.02萬m3，凝灰?guī)r開挖為4.58萬m3，堆塊石填筑量為114.50萬m3，瀝青混凝土心墻填筑0.826 m3，過渡層級(jí)配砂礫石填筑量為7.60萬m3，混凝土澆筑0.777萬m3，混凝土防滲墻澆筑0.216萬m3，鋼筋型鋼制安279 t，帷幕灌漿0.89萬m。上壩址樞紐總投資25 344.81萬元。

下壩址工程量及投資：下壩址壩體基礎(chǔ)土方開挖量為20.67萬m3，凝灰?guī)r開挖為4.81萬m3，堆塊石填筑量為113.97萬m3，瀝青混凝土心墻填筑0.780萬m3，過渡層級(jí)配砂礫石填筑量為5.85萬m3，混凝土澆筑0.663萬m3，混凝土防滲墻澆筑0.190萬m3，鋼筋型鋼制安300 t，帷幕灌漿1.20萬m。下壩址樞紐總投資28 086.61萬元。

薩伊拉庫(kù)水庫(kù)上、下壩址綜合比較分析見表2。

表2 薩伊拉庫(kù)水庫(kù)上下壩址綜合比較

4 結(jié) 論

本階段從地形、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(duì)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。但本工程壩體超過65 m，下壩址位于斷裂帶附近，對(duì)工程的影響較大。依據(jù)規(guī)范GB 50287—2016 第4.2.10條規(guī)定，屬不宜建壩區(qū)。上壩址庫(kù)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。因此經(jīng)綜合比較，本階段選定上壩址為推薦壩址。