龍?jiān)乒鄥^(qū)蟠龍水庫壩址方案比選

胡京川

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況[1]

龍?jiān)乒鄥^(qū)地處珠江流域西江支流北流河和獨(dú)流入海的南流江中上游，工程從水量相對(duì)較豐富的北流河引水至南流江，合理配置區(qū)域水資源，為改善玉林市周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉條件、發(fā)展熱帶特色農(nóng)業(yè)提供基礎(chǔ)，可保障城鄉(xiāng)生活及工業(yè)用水需求，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。蟠龍水庫作為龍?jiān)乒鄥^(qū)水源工程的起點(diǎn)水庫，壩址控制集雨面積為985 km2，水庫總庫容1644 萬m3，屬中型水庫，水庫工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)。擋水壩上、下游最大水頭差約11 m，工程洪水標(biāo)準(zhǔn)按山區(qū)、丘陵區(qū)確定，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a 一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500 a一遇。

2 蟠龍水庫壩址選擇

2.1 蟠龍水庫壩址選擇原則

（1）集雨面積和庫容足夠大，建壩工程量較小，水庫庫容滿足工程要求。

（2）水庫地質(zhì)條件基本滿足成庫要求。

（3）壩址布置應(yīng)盡可能減少水庫淹沒村莊、民房、耕地。

（4）壩址區(qū)地質(zhì)條件應(yīng)能適應(yīng)建壩要求，地形條件滿足大壩樞紐布置要求。

2.2 蟠龍水庫壩址選擇

可研設(shè)計(jì)蟠龍水庫的壩址主要在規(guī)劃初定壩址的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析初定壩址上、下游河道地形地質(zhì)條件、成庫條件、庫區(qū)淹沒等因素，經(jīng)綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，從而基本確定壩址位置。

蟠龍水庫作為龍?jiān)乒鄥^(qū)水源工程的起點(diǎn)水庫，水庫的正常蓄水位應(yīng)盡可能滿足往南流江流域范圍內(nèi)的兩座調(diào)蓄水庫自流輸水的水力學(xué)要求，其次要求蟠龍水庫的有效庫容達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，且要求水庫淹沒盡量少影響上游清水口鎮(zhèn)區(qū)，則正常蓄水位在106 m左右較為合適。結(jié)合北流河蟠龍抽水站附近的地形地質(zhì)條件及水庫淹沒來看，現(xiàn)狀蟠龍抽水站下游兩岸分布有大片村屯，左岸為蟠龍、石龍、道付坡等，右岸為杉山腳、竹園、荔枝灣等，且各村屯地勢(shì)較低，若在此河段建壩，要達(dá)到規(guī)劃的有效庫容將淹沒大量的房屋，因此蟠龍抽水站下游河段不宜作為蟠龍水庫的壩址；而根據(jù)水文規(guī)劃專業(yè)的計(jì)算成果，若蟠龍水庫壩址上移至下蟠龍屯上游河段，要達(dá)到規(guī)劃的有效庫容將淹沒大片清水口鎮(zhèn)區(qū)，淹沒投資巨大，因此蟠龍水庫壩址也不宜上移至下蟠龍屯上游河段。根據(jù)以上初步分析，蟠龍水庫適宜的壩址位置主要為蟠龍抽水站至下蟠龍屯約1.7 km長(zhǎng)河道范圍。

結(jié)合河道兩岸的地形、地質(zhì)條件及現(xiàn)場(chǎng)查勘的情況，可研設(shè)計(jì)擬選擇上、下兩處壩址，聯(lián)合蟠龍～中甘嶺引水渠的布置進(jìn)行綜合比選，以確定相對(duì)較優(yōu)的壩址方案。上壩址位于蟠龍抽水站上游約800 m 處，下壩址位于現(xiàn)有蟠龍抽水站處。兩壩址位置示意圖見圖1。

圖1 蟠龍水庫上、下壩址位置示意圖

3 樞紐方案布置

3.1 上壩址方案

壩址位于蟠龍抽水站上游約800 m 處，左岸山坡較陡，山坡中下部坡度35°～45°，山坡上部坡度25°～30°，山頂高程約147 m 有北流至清水口X441公路穿過。右岸階地發(fā)育，寬140～200 m，大多開發(fā)成耕地。壩址上游200 m至下游300 m范圍內(nèi)河道較順直，流向?yàn)镹10°W，河床寬54～68 m，河床高程95.5～97.0 m，河底較平順、縱坡小。壩址覆蓋層主要有第四系填土、沖積層和殘坡積層。壩址區(qū)基巖主要為志留系下統(tǒng)第一組（S1a）地層，壩區(qū)巖層受區(qū)域性構(gòu)造影響，整體倒轉(zhuǎn)，但巖層產(chǎn)狀總體穩(wěn)定，局部位置有褶皺及小斷層等構(gòu)造發(fā)育。壩址全強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化上部巖體節(jié)理較為發(fā)育，巖體破碎～較破碎，弱風(fēng)化下部～微風(fēng)化巖體節(jié)理發(fā)育一般，巖體較為完整?？傮w來看，河床及兩岸地形地貌條件較好，可滿足修建低水頭混凝土閘壩的工程地質(zhì)要求。

水庫正常蓄水位106 m，設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）108.75 m，校核洪水位（P=0.33%）110.77 m，死水位99 m，水庫總庫容1644萬m3，有效庫容501萬m3，為中型水庫。

攔河壩采用混凝土閘壩型式，攔河壩從左至右分別為左岸接頭重力壩段、泄洪閘壩段、右岸接頭重力壩段和右岸接頭土壩。大壩壩頂高程113.0 m，最大壩高23 m，壩頂寬5 m，壩體總長(zhǎng)256 m，其中左岸接頭重力壩段長(zhǎng)21 m、泄洪閘壩段長(zhǎng)83.5 m、右岸接頭重力壩段長(zhǎng)17.5 m、右岸接頭土壩段長(zhǎng)134 m。

泄洪閘壩段共布置5孔，每孔凈寬12 m，按每孔1個(gè)閘壩段布置，1#閘壩段長(zhǎng)17 m，5#閘壩段長(zhǎng)18.5 m，其余閘壩段長(zhǎng)16 m。閘底溢流堰按折線型實(shí)用堰布置，堰頂高程98 m，下游設(shè)1∶3斜坡與消力池底板銜接，堰體順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度25 m。堰頂設(shè)置5 孔5扇工作閘門，工作閘門采用直升式平板鋼閘門，固定式卷揚(yáng)機(jī)啟閉；工作閘門上游設(shè)置檢修閘門，檢修閘門為5 孔共用1 扇，采用移動(dòng)式門機(jī)啟閉。閘頂交通橋布置于閘室檢修閘門槽上游側(cè)，采用現(xiàn)澆T型梁結(jié)構(gòu)，橋面總寬5 m。溢流堰下游接底流消能式消力池，消力池底高程為95 m，池長(zhǎng)20 m（含尾坎），池深2 m。消力池后設(shè)格賓網(wǎng)石籠海漫，長(zhǎng)40 m。兩岸接頭重力壩采用混凝土重力壩結(jié)構(gòu)，壩頂高程113.0 m，壩頂寬5 m。右岸接頭土壩采用均質(zhì)土壩型式，壩頂寬5 m，上、下游壩坡坡比1∶1.5，上游坡面采用干砌石防護(hù)，下游坡面采用草皮護(hù)坡。

魚道采用橫隔板式魚道，為適應(yīng)過魚季節(jié)水位變幅及過魚要求，魚道共設(shè)1 個(gè)進(jìn)口、2 個(gè)出口，坡度采用1∶60。大壩下游明渠軸線長(zhǎng)為412 m，穿壩孔高程102.0 m，上游明渠至高出口軸線長(zhǎng)137 m。魚道進(jìn)口設(shè)檢修閘門，高低出口設(shè)工作閘門，穿壩段設(shè)防洪閘。

上壩址方案蟠龍～中甘嶺引水渠設(shè)計(jì)引水規(guī)模8 m3/s，采用無壓重力式引水方式。引水渠進(jìn)口控制閘位于壩址左岸上游約50 m 處沖溝內(nèi)山體邊。引水渠建筑物主要由明渠、無壓隧洞、箱涵、倒虹吸及控制閘等組成，其中明渠長(zhǎng)25 m，隧洞長(zhǎng)4560 m、箱涵長(zhǎng)2096 m，倒虹吸長(zhǎng)1890 m，引水渠總長(zhǎng)8585 m。引水渠首端控制閘進(jìn)口底高程102.7 m，引水渠出口底高程98.5 m，隧洞采用城門洞型式，寬2.7 m，高3.5 m，箱涵采用矩形斷面結(jié)構(gòu)型式，斷面尺寸2.7 m×3.5 m，倒虹吸采用矩形斷面結(jié)構(gòu)型式，斷面尺寸2.5 m×2.5 m。

3.2 下壩址方案

壩址位于現(xiàn)有蟠龍抽水站處，對(duì)現(xiàn)有閘壩和電站拆除后新建閘壩和電站。壩址區(qū)河段較彎曲，左右岸階地不發(fā)育，河床寬55～70 m，河床高程約95 m，河底較平順、縱坡小。壩址覆蓋層主要有第四系填土、沖積層和殘坡積層，下部基巖為泥盆系中統(tǒng)郁江階（D2y）泥巖夾粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r，往下游砂巖含量漸多，至舊壩下游呈泥巖、砂巖互層狀，以薄層狀為主，部分中厚～厚層狀。受區(qū)域性構(gòu)造影響，壩區(qū)褶皺及小斷層等構(gòu)造較發(fā)育。河床及兩岸地形地貌條件較好，可滿足修建低水頭混凝土閘壩的工程地質(zhì)要求。

水庫正常蓄水位106 m，設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）107.23 m，校核洪水位（P=0.33%）109.26 m，死水位98 m，水庫總庫容1245萬m3，有效庫容559萬m3，為中型水庫。攔河壩采用混凝土閘壩型式，攔河壩從左至右分別為左岸接頭重力壩段、泄洪閘壩段和右岸接頭重力壩段。大壩壩頂高程111.5 m，最大壩高22.5 m，壩頂寬5 m，壩體總長(zhǎng)134 m，其中左岸接頭重力壩段長(zhǎng)30 m、泄洪閘壩段長(zhǎng)81 m、右岸接頭重力壩段長(zhǎng)23 m。

泄洪閘壩段共布置5孔，每孔凈寬12 m，按每孔1 個(gè)壩塊布置，除1#閘壩長(zhǎng)17 m 外，其余每個(gè)壩塊長(zhǎng)16 m。閘底溢流堰按折線型實(shí)用堰布置，堰頂高程97 m，下游設(shè)1∶3斜坡與消力池底板銜接，堰體順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度25 m。堰頂設(shè)置5 孔5 扇工作閘門，工作閘門采用直升式平板鋼閘門，固定式卷揚(yáng)機(jī)啟閉；工作閘門上游設(shè)置檢修閘門，檢修閘門為5孔共用1 扇，采用移動(dòng)式門機(jī)啟閉。閘頂交通橋布置于閘室檢修閘門槽上游側(cè)，采用現(xiàn)澆T型梁結(jié)構(gòu)，橋面總寬5 m。溢流堰下游接底流消能式消力池，消力池底高程為94 m，池長(zhǎng)40 m（含尾坎），池深1 m。消力池后設(shè)格賓網(wǎng)石籠海漫，長(zhǎng)60 m。兩岸接頭重力壩采用混凝土重力壩結(jié)構(gòu)，各為一個(gè)壩塊，壩頂高程111.5 m，壩頂寬5 m。

魚道采用橫隔板式魚道，為適應(yīng)過魚季節(jié)水位變幅及過魚要求，魚道共設(shè)1 個(gè)進(jìn)口、2 個(gè)出口，坡度采用1∶60。大壩下游魚道明渠軸線長(zhǎng)約為550 m，，穿壩孔高程102.0 m，上游明渠至高出口軸線長(zhǎng)140 m。魚道進(jìn)口設(shè)檢修閘門，高低出口設(shè)工作閘門，穿壩段設(shè)防洪閘。

下壩址方案蟠龍～中甘嶺引水渠設(shè)計(jì)引水規(guī)模與上壩址方案相同，引水線路及建筑物布置與上壩址方案引水渠差別不大，僅對(duì)進(jìn)口段進(jìn)行調(diào)整。引水渠進(jìn)口位于壩址左岸上游約100 m處沖溝內(nèi)山體邊，通過架空橋涵連接庫區(qū)與壓力前池。引水渠建筑物主要由有壓隧洞、箱涵及控制閘等組成，其中隧洞長(zhǎng)5250 m、箱涵長(zhǎng)2700 m，引水渠總長(zhǎng)7950 m。

4 壩址比選

壩址比選需以有效庫容基本相當(dāng)及灌區(qū)面積相同作為前提，本次設(shè)計(jì)選定的兩壩址方案有效庫容差距不大，設(shè)計(jì)灌區(qū)面積相同，基本滿足比選的前提條件。兩壩址方案主要工程量及投資比較見表1。

表1 蟠龍水庫上、下壩址方案主要工程量及投資比較表[1]

兩壩址方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較如下：

（1）地形地質(zhì)條件。上壩址上游200 m至下游300 m范圍內(nèi)河道較順直，壩址處左岸山體雄厚，但右岸山包單薄，階地較寬，需設(shè)置接頭土壩；壩址基巖為砂巖、砂質(zhì)礫巖夾少量頁巖，左岸及河床段巖體風(fēng)化較淺，右岸相對(duì)較深；下壩址河流稍彎曲，流態(tài)不順直，右岸山包較單薄，下游為平坦階地；壩址基巖主要為泥巖、粉砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r，壩址巖體風(fēng)化較上壩址深。結(jié)合地質(zhì)章節(jié)對(duì)兩壩址地形、地質(zhì)條件的對(duì)比分析，上壩址稍優(yōu)于下壩址，但總體差距不大。

（2）工程布置方面。上下壩址方案攔河壩均采用混凝土閘壩+接頭重力壩型式。上壩址相較于下壩址，壩體總長(zhǎng)122 m，其中泄洪閘段長(zhǎng)度相當(dāng)，右岸設(shè)有接頭土壩（長(zhǎng)134 m），但兩岸接頭重力壩較短，另外上壩址最大壩高略大。兩壩址方案總體土建投資相當(dāng)。

因上壩址較下壩址上移約800 m，蟠龍～中甘嶺引水渠長(zhǎng)度較下壩址方案長(zhǎng)約350 m，而上壩址地形較下壩址略寬，工程布置上略優(yōu)，因此兩壩址方案工程布置總體相當(dāng)。

（3）移民征地投資方面。兩壩址方案正常蓄水位相同，經(jīng)水力學(xué)計(jì)算及水庫調(diào)洪計(jì)算，庫區(qū)淹沒水面線差別不大，兩壩址庫區(qū)淹沒差別主要體現(xiàn)在兩壩址區(qū)間內(nèi)的淹沒。其中，上壩址方案移民搬遷人口1345人、壩區(qū)庫區(qū)總占地面積3006畝，下壩址方案移民搬遷人口1454 人、壩區(qū)庫區(qū)總占地面積3167畝，上壩址方案的庫區(qū)淹沒及壩區(qū)占地投資總額較下壩址少約6548 萬元。從水庫移民征地投資方面來看，上壩址方案較優(yōu)。

（4）施工方面。兩壩址方案左岸均有X441 縣道通過，右岸階地地勢(shì)平坦，可布置施工場(chǎng)地，施工條件基本相當(dāng)。但上壩址地形較為開闊，更有利于施工導(dǎo)流等施工組織設(shè)計(jì)。從施工方面看，上壩址方案略優(yōu)。

（5）工程運(yùn)行管理方面。上壩址方案與下壩址方案基本相當(dāng)。

（6）工程投資方面。上壩址方案綜合投資較下壩址節(jié)省約4016萬元，上壩址方案具有一定優(yōu)勢(shì)。

綜合以上各方面分析結(jié)果，上壩址方案、下壩址方案工程布置和工程運(yùn)行管理上基本相當(dāng)，但上壩址方案在移民征地、施工條件和工程投資等方面均優(yōu)于下壩址方案。因此本階段推薦采用上壩址方案。

5 結(jié)語

對(duì)上下壩址方案進(jìn)行詳細(xì)布置，多角度對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明上壩址設(shè)計(jì)方案具有投資省、布置合理、施工方便的優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目建成后，將統(tǒng)籌解決該區(qū)域的水資源問題，為改善玉林市周邊地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉條件、發(fā)展熱帶特色農(nóng)業(yè)提供基礎(chǔ)，保障城鄉(xiāng)生活及工業(yè)用水需求，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，還可改善南流江水生態(tài)環(huán)境，為玉林市的發(fā)展帶來可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。