四沟水库坝址比选

□张 莉(临汾市水利勘测设计院)

1 工程概况

四沟水库位于蒲县县城西北10 km薛关镇的西河沟上，西河沟属昕水河一级支流，发源于五鹿山，由东北向西南流经蒲县的韩家圪塔、南窑角、后河、西河、安家岭后在薛关镇西汇入昕水河，流域面积93.60 km2，坝址以上控制流域面积87.60 km2，其中：黄土丘陵沟壑区69.37 km2，灰岩灌丛山地7 km2，灰岩土石山区11.23 km，河道长度20.62 km，河道比降20.36‰。四沟水库是一座以城市及工业供水、农业灌溉为主，兼有防洪等综合利用的小(1)型水库，总库容262.70万m3，大坝为自密实混凝土重力坝，最大坝高41m。

2 库区地质条件

2.1 地形地貌

库区属侵蚀构造为主的中山区。河谷两岸绝大部分为基岩山体，上部为黄土覆盖。地面高程左岸1005～1048m，右岸1308～1081m，沟底高程930.90～939.80m，相对高差100～110 m。西河沟总体呈EN转ES流向。

2.2 地层岩性

三叠系下统刘家沟组以砂岩为主夹薄层砂质页岩和泥岩。第四系：①中更新统(Q2)低液限粘土、低液限粉土与数层古壤土，底部夹两层钙质结核层。②上更新统(Q3)低液限粉土，砂卵砾石。③全新统(Q4)：冲洪积物（Q4pal）为低液限粉土及含砾细砂层；坡积物（Q4dl）为低液限粉土，碎石土层及堆石体。

2.3 地质构造

库区内地质构造简单，为一单斜构造，未发现断裂及褶皱构造。库区基岩中以走向NE和NW向两组高角度裂隙最比较发育，节理裂隙产状：①N40°E/SE∠82°,②N70°W/NE∠80°。

2.4 物理地质现象

库区内物理地质现象主要是岩体风化，局部陡岸有崩塌现象。在库区内东西两岸未发现大的滑坡。

2.5 水文地质条件

库区地下水类型主要为松散岩层孔隙水和基岩裂隙水，地下水直接接受大气降水的补给。

3 坝址比选

根据坝址区的工程地质条件、建筑物布置、施工条件、征地补偿和移民安置等方面进行坝址方案比选，经过多次实地踏勘拟定两个坝址进行比选。方案一坝址（上坝址）位于沟口上游1600m，方案二坝址（下坝址）位于沟口上游1006m，两坝址相距594m。

3.1 工程地质条件

方案一坝址（上坝址），河谷宽约25～40m，河槽宽10～15m，河底高程901.60～900.13m，河谷两岸岸坡较陡，自然坡度约50～70°，基岩裸露。地貌特征属剥蚀侵蚀低中山和山间河谷地貌特征。地层岩性为：三叠系下统刘家沟组第1、2、3岩组（T1l-1～T1l-3）：细砂岩，粉细砂岩，砾岩，砂质泥岩、泥岩。岩层产状：S115～110°E/SW∠5～8°。基岩面以上为中更新统洪、冲积物(Q2pal)：低液限粘土、低液限粉土、细砂含砾；河床基岩面以上覆盖有砂卵砾石层厚0.50～1.50m，易于清除。基岩面高程左岸943.68～951.33m，右岸933.46～953.65m，接近或高于坝顶高程939m，左、右岸山顶高程分别为1029m和1038m，岩层较缓，倾向左岸偏下游，岸坡基本稳定。以上条件对坝体抗滑稳定较为有利。

方案二坝址（下坝址）距上坝址594m处，河谷宽约30～45m，河槽宽10～15m，河底高程894～892m，河谷两岸岸坡较陡，自然坡度约45～60°，基岩裸露。地貌特征及地层岩性与方案一相同，河床覆盖层厚0.40～1.30m，岩性为砂土、砂卵砾石。左岸基岩面高程932.79～941.67m，右岸基岩面高程915.65～922.12m，基岩面分布低于坝顶高程934m，基岩以上覆盖有Q2低液限粘土，低液限粉土。右岸岩层倾向河床偏下游，倾角较缓约12～15°，节理裂隙发育，岩体较破碎，砂质泥岩、泥岩在右岸分布较厚，风化层较厚。右岸岩体破碎，山体较窄，右岸在坝址处上下游各分布的1条冲沟，与坝轴距离较近。上游冲沟距坝轴约55m，与坝轴斜交夹角22°；沟中的洪水和暴雨直冲大坝，对大坝稳定不利。下游冲沟与坝轴距离约25m，与坝轴基本平行。右坝肩坝轴下游存在临空面，岩层倾向河床偏下游，对坝体稳定不利。

通过上述分析，方案一坝址（上坝址）的地形及工程地质条件明显优于方案二坝址（下坝址），具有河谷窄、风化层薄，砂质泥岩、泥岩分布薄，砂、砾岩分布厚，左、右岸基岩接近或高于坝顶，岸坡较稳定，没有重大的工程地质问题影响之优点。

3.2 建筑物布置

四沟水库的工程任务为农业灌溉面积1000 hm2，灌溉保证率50%；县城及薛关村工业供水及3.50万居民生活供水保证率95%的饮水备用水源，总需水量450万m3。同时提高坝址下游沟道包括薛关镇的防洪标准。

根据四沟水库的供水及防洪要求四沟水库总库容约260万m3，兴利库容需>95万m3，两坝址河谷狭窄，坝轴线短，布置较为紧凑,均能满足工程任务要求，在库容基本一致时，方案一、方案二的坝顶高程分别为939，934m，坝高分别为41，43.50m，两方案均需布置泄洪排沙洞和非溢流坝段，虽方案一坝址和方案二坝址河谷长度都为100m左右，但方案二右岸基岩面出露高程比坝顶高程低十余米，需将坝体嵌入岸坡约50m，才能满足大坝稳定要求，减少渗流量，方案一的工程投资小于方案二。

3.3 施工条件

从施工方面考虑，两坝址均便于施工导流，坝址附近及其下游地形相差不大，都便于布置施工场地，建材产地距两坝址基本相当，且距交通干线较近，便于施工运输，施工用电从泉子角村接入，方案一输电线路长约1.40 km,方案二输电线路长约2 km,投资增加18万元。

3.4 征地补偿和移民安置

四沟水库工程的淹没对象主要是：林地、未利用地，按照淹没对象林地、未利用地为正常蓄水位，水库回水位采用正常蓄水位方案一937.75m、方案二932.75m，综合考虑风浪爬高、坍岸、滑坡等因素的影响后，水库淹没处理范围确定高程分别为938m、933m以下。

根据2011年8月实物调查统计结果，方案一淹没总土地面积18.68hm2，其中耕地0.01hm2，林地0.67hm2，未利用地18.00hm2（草地）。淹没影响范围内有临时施工道路2.50 km，无人口、房屋及其他设施,淹没影响补偿投资为381.53万元。方案二淹没总土地面积22.33 hm2，其中耕地0.01 hm2，林地1.34 hm2，未利用地20.98 hm2（草地）。淹没影响范围内有临时施工道路3.10 km，无人口、房屋及其他设施，淹没影响补偿投资为491.12万元。

3.5 比选结论

通过坝址方案比选，工程地质条件方案一优于方案二；两方案建筑物布置形式接近，方案二坝线长、投资大，方案一优于方案二；施工条件条件相似；征地补偿和移民安置方案一投资小，综合比较选择方案一坝址为推荐方案。

4 结语

方案分析是工程建设的重要手段，坝址方案的确定为下阶段的设计工作做好了铺垫，为工程设计提供强有力的技术依据，四沟水库的坝址方案比选分析取得了比较符合实际成果，目前，水库已经进入了建设实施阶段，它的建成，必将推动蒲县农业经济的快速发展。