渌吝水库工程建设方案的比选

唐思

【摘 要】文章结合渌吝水库工程的地形、地质条件，对上、下坝址及坝形进行综合比选后，推荐下坝址选用混凝土重力坝方案。对重力坝的泄流形式及消能防冲方案进行比选后，溢流坝选用无闸控溢流坝，消能采用底流消能方案。水库枢纽主要建筑物由大坝、取水系统、输水设施等建筑物组成。根据工程实际情况，对溢洪的方案进行比选，并对工程总布置进行设计。

【关键词】水库工程；工程建设；方案；比选；总布置

【中图分类号】TV62 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）02-0097-04

1 工程概况

渌吝水库工程坝址位于广西扶绥县中东镇那吝屯北面300 m处，坝址所在河流为双侠河上游左侧支流渌吝河。双侠河是左江的一级支流，发源于西大明山脉南麓的中东镇新灵村吉台屯附近，河流自北向西南穿过新灵村，在思同村转向南流至瓶山村附近又转向东南，先后经三哨、东哨、八联、弄状等村屯后，在六合山附近汇入左江。

渌吝水库是一座以乡镇供水为主，结合改善下游农村人饮及灌溉等综合利用的水利工程。水库正常蓄水位为141 m，有效库容为166.52万m3，总库容为218.10万m3，为小（1）型水库，Ⅳ等工程。大坝等主要建筑物按4级建筑物设计；其余为次要建筑物，按5级建筑物设计。混凝土重力坝的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为200年一遇，消能防冲建筑物设计洪水标准为20年一遇。淥吝水库城镇供水规模为4 439 m3/d。工程类型为Ⅲ型。考虑到本工程为水源项目，水库的建筑物级别为4级，供水管线管径较小，结构简单，故将供水工程降一级，按Ⅳ级建筑物设计。洪水设计标准为10年一遇洪水设计，30年一遇洪水进行校核。

2 工程选址

在选择坝址时，应根据枢纽附近的地形、地质条件、水流河势条件、建筑材料、施工条件及枢纽布置等综合研究决定。本工程属新建水库工程，工程坝址的选择及选线应遵循以下基本原则。

（1）地形条件：坝址一般选在狭窄河谷处，坝轴线短，坝体工程量小；并且，坝址上游应有一定河谷开阔地带，以获取足够的库容。

（2）地质条件：应选择地质条件良好的地段，坝址处的岸坡要稳定，以减少坝基处理及岸坡处理的工程量。

（3）河势条件：坝轴线应尽量与河流流向正交，以利于布置泄洪建筑物，保证下泄洪水流顺畅；当必须与河流斜交时，交角不宜过小，否则既增加了坝体的工程量，又会使泄洪水流不顺。

（4）建筑材料：坝址附近应有数量足够并符合要求的建筑材料。

（5）施工条件：坝址附近应有适宜的地形布置施工场地；距离交通干线近；便于交通运输。

（6）水库淹没：合理选择坝址，尽量减少库区村屯、耕地的淹没面积，减少征地移民难度，维护社会稳定。

（7）本工程为中东镇供水水源工程，坝址比选时，应选取满足供水需求的相同库容方案进行比较。

根据渌吝河上游河段沿岸的地形、成库条件及淹没影响范围，水库坝址可在渌吝屯至下游1 km处有一段长约500 m的河道范围内选择，水库的主要库容集中在该河段上游，在此河段修建水库，库容可满足供水要求。该段河道蜿蜒曲折，根据地形、河势条件，在选定河道范围内，可布置上坝址、下坝址。

上坝址距中东镇直线距离约2.5 km。河段为较宽阔的“V”形河谷，河道弯曲呈“S”形，河流流向大致为由北西至南东，坝轴线处河床宽度约75.0 m，右岸残存有少量河流阶地，河滩地面高程为121～123 m，地形较缓。两岸地形不对称，左岸较陡，自然坡度约39°，边坡较完整，坡高大于100 m。右岸较缓，自然坡度约25°，边坡完整，局部形态略有起伏，坡高约40 m。

下坝址与上坝址相距约280 m。河段为较狭窄的“V”形河谷，河道基本顺直，河流流向为北西至南东，坝轴线处河床宽度约33.0 m，河床地面高程为114.0～116.0 m。两岸地形不对称，左岸略陡，上部自然坡度约36°，边坡较完整，坡高大于100 m；右岸略缓，自然坡度约27°，下部近河床段稍陡，坡度约45°，局部形态略有起伏，坡高大于100 m。右岸近河床处有基岩出露。

坝址比选主要依据上坝址、下坝址两坝址方案的施工条件、主要工程量、工程投资、工程用地及水库淹没投资等方面进行技术经济综合比较论证。2个坝址的综合比较如下。

（1）上、下坝址地层岩性、风化程度相近，均满足修筑混凝土坝和堆石坝的地质条件。上坝址河流两岸有冲洪积堆积层，挖除工作量较下游大，且坝轴线较长，因此从地质条件来看，下坝址地质条件较优。

（2）从地形上看，上坝址地势较高，河床较为开阔，若坝址设于此处所需工程量大；下坝址河床坡降较大，地势较低，河床狭窄，若坝址设于此处，则有利于缩短坝轴线，工程量小。从工程布置上看，上坝址坝顶长度比下坝址长13.50 m，最大坝高相近，经过工程量比较，上坝址工程量稍大。

（3）从施工导流布置上看，2个方案均采用底孔导流，导流条件和导流工程布置基本相同，导流工程量也基本相同。

（4）从工程施工工期上看，上坝址坝体工程量稍大，施工期比下坝址稍长。

（5）从淹没赔偿条件上看，上坝址正常蓄水位为143 m，下坝址正常蓄水位为141 m，上下坝址相距280 m，由于上坝址淹没范围稍大，会影响到渌吝屯房屋的拆迁问题，所以淹没赔偿投资稍大于下坝址。

上、下坝址的主要工程量及工程直接投资、水库和工程用地投资比较见表1。

经比较，下坝址方案工程投资较上坝址省589.4万元，并且施工条件好、工程占地少，因此本阶段渌吝水库工程推荐下坝址方案。

3 主要建筑物形式的选择

根据选定的下坝址方案，设计选择了重力坝方案和混凝土面板堆石坝2个方案进行比较。

（1）从工程布置看，重力坝方案工程建筑布置紧凑、简单，而混凝土面板堆石坝方案则需要布置大坝、溢洪道、放水系统（放水塔及隧洞）等建筑物，工程布置难度大，特别是溢洪道布置困难，溢洪道布设在右岸，开挖工程量大，开挖边坡较高；各建筑物分散布置，管理、运行不便。

（2）从施工导流看，混凝土面板堆石坝方案只能采用隧洞导流，导流方案工程量大、施工期长。

（3）从施工进度看，重力坝方案的引水系统、溢流坝结合大坝布置，土石方工程量比混凝土面板堆石坝方案小，施工期比混凝土面板堆石坝方案缩短8个月。

（4）渌吝水库位于山区河流上，洪水过程呈骤涨、骤降的性质，并且水库坝址距离中东镇仅4 km，因此重力坝方案比混凝土面板堆石坝方案更为安全、可靠。

（5）由于混凝土面板堆石坝的主堆区的石料仍需要从周边石料场购买，运距远、用量大，因此当地材料坝就地取材的优势被削弱。

（6）混凝土重力坝方案由于工程布置紧凑，工程永久用地面积较混凝土面板堆石坝方案少。从工程永久占地看，混凝土重力坝方案优于混凝土面板堆石坝方案。

（7）从2个方案的建筑工程投资看，混凝土面板堆石坝方案的建筑工程投资比混凝土重力坝方案多出1 559万元。从工程造价方面看，混凝土重力坝方案优于混凝土面板堆石坝方案。

2种坝形的工程投资比选见表2。

经比较，混凝土重力坝方案工程布置优、施工导流工程省、施工工期短、可靠性高、工程用地少、工程投资省，因此本阶段渌吝水库工程推荐混凝土重力坝方案。

4 溢洪方案选择

4.1 泄流形式及选择

根据选定的混凝土重力坝坝形，可采取闸控式溢洪或开敞式溢洪方案。考虑到本工程所在渌吝河河谷少雨区，平时降雨量少，每年7～9月份易受台风影响，降雨量较多，台风雨强度大而集中，这是造成洪涝灾害的主要原因。渌吝水库河流呈现山区性河流特征，采取闸控式溢洪方案较开敞式溢洪方案的运行管理更繁琐，可靠性、安全性难以保证。考虑到采取闸控式溢洪方案节省投资有限，经济效益不明显，管理又比较困难，因此溢流坝段的溢洪采用开敞式溢洪方案。为了更经济合理地布置拦河坝，提出以下3种溢流坝方案进行比选。

方案一，16 m溢流净宽方案：根据河槽宽度，在满足进水口及工程总体布置要求的前提下，最大限度地提高泄流能力，以减少水库的淹没数量，本方案溢流坝采用2孔无闸控溢流坝，单孔净宽8 m，溢流前沿总净宽16 m，堰顶高程为141.0 m，坝顶高程为147.00 m。

方案二，20 m溢流净宽方案：本方案采用2孔溢流坝，无闸控溢流坝。单孔净宽10 m，溢流前沿总净宽20 m，堰顶高程为141.0 m，坝顶高程为144.80 m。

方案三，24 m溢流净宽方案：本方案采用2孔溢流坝，无闸控溢流坝。单孔净宽12 m，溢流前沿总净宽24 m，堰顶高程为141.0 m，坝顶高程为143.50 m。

不同溢流坝孔口形式投资比选见表3。

通过工程投資及水库淹没投资比较，20 m无闸控溢流净宽方案时投资最少，故采用方案二进行大坝的布置。

4.2 消能防冲方案选择

坝址所处下伏基岩为泥质砂岩、粉砂质泥岩夹砂岩，岩质相对软弱，且低坝水头低，挑射水舌挑距近，下游冲刷会影响坝脚，因此本工程不适合采取挑流消能方案。坝址处河道狭窄、坡降大，下游水位低、不稳定，坝址下游处河道弯折，为“U”形的底部，若采用面流消能方案，则会造成两岸坡大冲刷，进而影响坝址西侧边坡稳定。因此，本工程的消能采用底流消能方案。

5 工程总体布置

水库枢纽建筑物主要由大坝、取水系统、输水设施等建筑物组成。

大坝由左岸重力坝段、溢流坝段、右岸重力坝段组成，大坝坝顶总长168.60 m，中部为24.60 m长的溢流坝段，布置有2孔溢流表孔，每孔净宽10 m，溢流前缘净宽20 m；溢流坝左侧为左岸重力坝段，长54 m，分3个坝块；溢流坝右侧为右岸重力坝段，分为5个坝段，长90 m。

大坝坝顶高程为144.80 m，河床处建基面高程为109.00 m，最大坝高35.80 m。大坝坝顶宽5.0 m，上游坝坡为直立面；下游坝坡起坡点为138.00 m，坝坡为1∶0.75；溢流坝堰顶高程为141.00 m，堰面曲线采用WES形实用堰，堰面曲线下游连接1∶0.75的直线段，直线段末端接半径R=5 m底流消力池，消力池底高程为111.50 m，消力池长21 m，消能坎高2.0 m，底板厚1.5 m。

进水口为坝式进水口，布置在右岸重力坝上游桩号0+118.6 m处。进水口底坎高程为124.00 m，进水口拦污栅孔口尺寸为B×H=1 m×1.8 m，进水口工作闸门的孔口尺寸为B×H=1 m×1.2 m，闸门控制段后接直径为D=0.5 m的压力钢管，压力钢管段长20 m，钢管末端设镇墩，镇墩内管道分岔成3根管道，分别为管径为0.1 m、0.3 m、0.4 m的环境基流管、供水管道、灌溉管道。在3根管分岔出均设工作阀、流量控制阀。

6 结语

经过上述比选，渌吝水库建设场址采用下坝址混凝土重力坝方案，溢流坝采用2孔无闸控溢流坝，单孔净宽10 m，消能采用底流消能方案。

参 考 文 献

[1]SL 252—2000，水利水电工程等级划分及洪水标准[S].

[2]SL 319—2005，混凝土重力坝设计规范[S].

[3]SL 253—2000，溢洪道设计规范[S].

[4]SL 191—2008，水工混凝土结构设计规范[S].

[责任编辑：陈泽琦]