檀山沟水库工程坝址比选与坝型确定

耿爱萍

（阳泉市水文水资源勘测分局，山西 阳泉 045000）

1 工程概况

盂县位于山西省中部东侧，境内群山环绕，沟壑纵横。东临太行山与河北省平山县、井陉县毗邻，西靠两岭山与阳曲县形成天然界线，南与阳泉市郊区、寿阳县为邻，北倚牛道岭与五台县、定襄县交界。属典型的暖温带大陆性季风气候，流域面积较大的河流有滹沱河及其支流乌河、龙华河、石塘河，温河及其支流秀水河、阴山河等。

拟建的檀山沟水库位于盂县北部梁家寨乡檀山沟村附近，滹沱河一级支流檀山沟河下游，水库控制流域面积56.1 km2，由大坝、岸边溢洪道和导流泄洪洞3部分组成。大坝坝型为混凝土面板堆石坝，最大坝高42.05m，坝顶高程475.3m，总库容186.5万m3，年供水量55万m3，工程等别Ⅳ等，规模为小（一）型。工程建设任务是满足流域内农业灌溉用水、人畜饮水和下游旅游服务业用水，在提高用水保证率的同时，改善流域内生态环境，促进水生态的良性循环。

2 工程选址

根据工程建设任务确定水库所处地理位置，针对项目区供需水状况，结合工程区水文特性，通过工程措施进行水资源的优化配置，最大限度地发挥工程效益。根据盂县气象站统计资料显示，檀山沟流域多年平均降雨量为530 mm，年际及年内变化较大，降雨主要集中在6—9月，尤以七八月为甚，汛期降雨量约占年降雨量的75%左右，降雨总量小、强度大、历时短、局地暴雨多见，年平均径流量386.24万m3，径流补给为降雨补给和地下水补给，径流补给年内变化大，冬季不断流，且水质较好。在檀山沟村上游约1400～2600m河段范围内，河床及两岸岩石大多为变质二长花岗岩、黑云角闪斜长片麻岩，相对于其他河段，该河段建库的地形地质条件较好，而且向下游供水区域的距离短，水量损失小，可满足兴利调节作用，符合建库要求。

为进一步优化设计方案，选择上下两坝址进行比选，两坝址相距1000m，虽地形地貌、地层岩性及水文地质条件基本相同，兴利库容皆为48万m3，但两方案各有其优缺点。

2.1 地形地质条件

檀山沟河发源于盂县境内的红沙崖山，流域上游有石塘沟、活川沟、铁皂河三条较大支流，自南向北流经芦芽沟、上石塘、下石塘、新庆、寨沟、檀山沟等村，于活川口村东注入滹沱河，全长20.88 km，流域内高程405～1507.9m，总落差1102.9m，平均纵坡30.2‰。上坝址于寨沟村下游约500m处，坝址高程505.6m，河床表层覆盖有卵石混合层，厚0～6.5m，下伏变质岩，岩体较破碎，坝基基岩 q＜10 Lu（q＜5 Lu）透水率界限基岩面以下深度为33~42（37.2~47）m。工程性质较差。左岸坡基岩裸露，右岸坡多被松散层覆盖，且山体较单薄，岩体较破碎，坝肩稳定性差；下坝址位于檀山沟上游约1.4 km处，坝址高程475.3m，坝基变质岩裸露，河床覆盖层0～2m，岩体较完整，坝基基岩q＜10 Lu（q＜5 Lu）透水率界限基岩面以下深度为10~18.7（15~25.7）m，工程性质较好，且两岸山体宏厚，岩石坚硬较完整，坝肩稳定性好。上下两坝址河谷宽33～32m，形态皆呈“V”型。

从工程地质角度来看，下坝址优于上坝址。

2.2 施工方案

两个坝址导流方式均采用一次拦断河流，隧洞导流方式。下坝址两岸河床较窄，围堰轴线相对较短，导流洞长度相对较短，工程量较小；上坝址距离山口较远，从材料运送距离到修建上坝公路均比下坝址的距离长，工程量和投资相应加大，从施工布置及临时工程投资方面比较，下坝址较优。

2.3 水库移民淹没指标

上下坝址库区淹没耕地分别为 17.04 hm2，15.94 hm2；淹没林地分别为 5.87 hm2，7.39 hm2；淹没公路分别为1200m，1100m，因上坝址区占地面积较大，经测算，淹没补偿资金相对增加100多万元。从淹没范围和补偿费用比较，下坝址优于上坝址。

2.4 枢纽布置及工程投资

上坝址河谷相对较宽，坝顶长162m，最大坝高42.3m，泄洪洞布置在左岸，长379.16m，溢洪道布置在右岸，长258.0m；下坝址河谷狭窄，坝顶长115.7m，最大坝高42.05m，泄洪洞布置在右岸，长283.5m，溢洪道布置在左岸，长204.77m。加之，农业灌溉和工业引水区域位于坝址下游的灌区和工业园区，故上坝址的引水渠（管）线较下坝址多1000m，从枢纽布置及建筑物的各种参数方面综合比较，下坝址枢纽布置合理，工程量较小，相应投资可减少几百万元，故下坝址优于上坝址。

综上所述，从地质特性、库区淹没、枢纽布置、工程投资等方面分析比较，下坝址皆优于上坝址。因此，推荐采用下坝址。

3 坝型选择

根据工程地质勘察可知，坝址区附近无石料和天然混凝土骨料场。坝址处覆盖层有第四系上更新统坡洪层，岩性为含碎、块石浅黄色低液限粉土，厚0~5m，全新统洪冲积，岩性为卵石混合土，级配不良砾，厚0~2m；坝址区基岩以变质二长花岗岩为主，夹有少量黑云角闪料长片麻岩。按照工程区地形地貌及天然建筑材料分布情况，选择沥青混凝土心墙堆石坝、混凝土面板堆石坝、混凝土重力坝三种坝型进行比选。

3.1 地形地质条件

混凝土面板堆石坝和沥青混凝土心墙堆石坝坝壳坐落在河床弱风化上限，无施工期基坑排水问题，施工导流措施简单，工期受干扰少；混凝土重力坝坝基坐落在河床上，须清除坝基0~7m深的河床覆盖层，需考虑基坑排水，导流围堰工程量较大，工期受干扰因素多，且当地材料不适宜作混凝土骨料。

3.2 抗震性

混凝土面板堆石坝适应变形能力强，防渗体在外部表层，利于运行期特殊性情况的检查和维修；沥青混凝土心墙堆石坝适应变形能力强，但防渗体在坝体中间，运行期不利于检查和维修；混凝土重力坝的坝线与岩层的轴线交角较小，不利于坝基稳定，抗震性能差。

3.3 建筑材料

坝址区的块石料场均能满足混凝土面板堆石坝和沥青混凝土心墙堆石坝的用料需求，但沥青混凝土心墙材料中的沥青须在距坝址区约60 km处购买，由于混凝土骨料均需制备，故不利于重力坝。

3.4 施工条件

混凝土面板堆石坝施工导流期围堰规模较小，不影响枢纽布置，坝体堆石料的填筑不受气温及天气影响，施工机械化程度高，质量相对有保障；沥青混凝土心墙堆石坝和混凝土重力坝受气温和天气影响较大，雨天和低温时节质量难以保证，其中沥青混凝土心墙堆石坝大坝施工受沥青混凝土心墙的影响，速度较慢，工期长，而重力坝在施工过程中人工作业量（人工捡石、铺面、振捣、收面、养护等）较大，施工质量相对难以保证。

4 结论

综合考虑项目区地形地质、建筑材料和工程总布置、坝体设计、坝基防渗、施工条件、工程量及投资等因素，从工程安全和建设经济角度分析，选用下坝址作为首选坝址，坝型选用混凝土面板堆石坝。