大西沟水库大坝设计方案综合比选分析

张 文

(乌鲁木齐水业集团有限公司，乌鲁木齐 830000)

大西沟水库大坝设计方案综合比选分析

张 文

(乌鲁木齐水业集团有限公司，乌鲁木齐 830000)

文章以新疆新建大西沟水库为实例，对大坝的初步设计进行了分析。在设计过程中，考虑流域综合利用要求和大西沟水库地形地质条件，综合比较了坝线和坝型的选取方案，从多方面、多角度对大坝初设方案进行了比选，在比选过程中深度结合实际情况，比选结果合理可信。

水库大坝；坝址比选；坝型设计；防洪灌溉

1 工程概况

拟建的大西沟水库是乌鲁木齐河上的龙头水库，水库坝址处距乌鲁木齐市68km，是一项以防洪为主的水利枢纽工程。本工程等别为Ⅰ等，工程规模为大(1)型，主要建筑物大坝、溢洪道和泄洪兼导流洞、放水洞为1级，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。大西沟水库的兴建，可以将乌鲁木齐市的防洪标准由目前不足30a一遇提高到200a一遇，利用其兴利库容能够解决乌拉泊水库上游灌区春季灌溉缺水问题。

2 坝线比选

规划阶段在乌拉泊水库到后峡70多km的范围内，在同等库容、同等效益的条件下，选择了6个河段进行了坝址比选分析。经多次现场踏勘比较，认为67.5-68.5 km坝段优于其它坝段，可研阶段在67.5-68.5 km坝段内选择了2个坝址：上坝址(68.4 km处)和下坝址(67.5 km处)，选定的上、下2个坝址相距900多米。可研阶段已对2个坝址进行了工程测量、地质勘探和规划比选，现从地形、地质条件、枢纽布置条件及工程投资等方面对上、下坝址进行综合技术经济比较[1]。

2.1 地形地质条件比选

1)地基处理对比。

上坝址右岸Ⅲ级阶地基岩顶过低，需做防渗处理，可通过防渗帷幕方案解决；下坝址河床坝基有一组断层，河床坝基冲积砂卵砾石层夹厚2-3m的粉细砂层，需要清除。

2)导流洞对比。

上、下坝址泄洪兼导流洞的长度相差不大，上坝址泄洪兼导流洞根据地形条件布置必须设计压洞，若放水灌溉洞布置在右岸坝下岩体内，为无压洞。下坝址泄洪兼导流洞和放水灌溉洞均为有压洞[2]。

上坝址较下坝址放水灌溉洞长度短320m，工程量小，但是上坝址放水灌溉洞上覆岩体薄，位于Ⅳ级岩体中，地质条件较下坝址差；两处坝址溢洪道布置基本相似。通过综合比较认为，枢纽布置条件下坝址稍优于上坝址。

2.2 主要工程量及施工条件对比

1)主要建筑物工程量。

对于上下坝址心墙坝坝型枢纽布置方案，按同等设计条件和标准进行主要建筑物的设计和计算[3]。因上坝址校核洪水位对应的坝轴线较长，坝顶长度较下坝址长近400 m，所以枢纽主要建筑物工程量和工程投资，下坝址工程总投资比上坝址少0.32亿元。

2)施工条件。

在施工条件方面，由于两个坝址距离较近，其施工导流方式及施工方法和施工条件无大差异，仅下坝址距料场距离稍远些；输电线路均从上游进入施工区，输电线路较长。但下坝址水泥、木材等建材运距较短。上坝址的工程量较下坝址的大，但是坝线较长，施工场地开阔，所以工期与下坝址基本相同，均为3a。从上、下坝址心墙坝坝型枢纽布置方案的施工条件看，两个坝址基本相同。

2.3 水库移民工程比选

由于两个坝址距离较近，其淹没区的地形、地貌基本相同。淹没处理范围：上坝址水库淹没影响面积205hm2，工程占地总面积71hm2，移民为116人，上坝址水库淹没补偿费和建设及施工场地征用费为16447万元；下坝址水库淹没影响面积268hm2，工程占地总面积86hm2，移民为116人，下坝址水库淹没补偿费和建设及施工场地征用费为16458万元。移民上、下坝址相同，上坝址比下坝址水库淹没补偿费和建设及施工场地征用费稍多，两个坝址水库淹没及移民条件基本相同。

综合以上几项比选内容后的结果为：①地形条件上坝址校核洪水位对应的坝线较下坝址长460m，所以上坝址的工程量较下坝址大；②地质条件上坝址河床及古河槽砂卵砾石层深厚，上坝址防渗浅、帷幕长度长，下坝址深度较大、帷幕长度短，防渗处理工程量上坝址比下坝址小；③上坝址在左坝肩分布有J1b与C1qr不整合接触带，下坝址存在左岸坝肩稳定问题；④上坝址的工程量较下坝址大，投资相应比下坝址多0.46亿元。

通过对上、下坝址地形地质条件、主要建筑物及工程量、施工条件和工程投资综合比选分析，下坝址优于上坝址。将下坝址作为推荐的坝址。

3 坝型比选

本阶段对推荐的下坝址选择黏土心墙坝、沥青心墙坝和混凝土面板堆石坝3种当地材料坝进行技术经济比较[4]。根据地形地质条件，黏土心墙坝、沥青心墙坝和混凝土面板堆石坝3种坝型各建筑物的布置基本相同，3种坝型的坝轴线基本在同一条轴线上，坝址的地形地质条件对这3种坝型均适合。

考虑到枢纽附近有丰富的坝壳料和防渗土料，故坝型选择要从坝肩、坝基处理难度、抗震安全性和抗冻耐久性、施工条件、工程投资等方面对3种坝型进行综合技术经济比较。

表1 下坝线坝型方案比选表

从地形地质条件、大坝抗震、施工条件、工程量及投资等方面综合分析比较，黏土心墙砂砾石坝优于混凝土面板砂砾石坝及沥青心墙砂砾石坝，所以本项目将黏土心墙坝作为初选坝型[5]。

4 结 语

文章从综合分析的角度，对新疆大西沟水库大坝坝址和坝型的初选作了较为详尽的分析。在考虑地质条件和工程量的基础上，结合施工、移民补偿、检修维护、抗震性、投资等方面作了比较。最后表明，选用下坝址和黏土心墙坝是安全、合理、经济的。文章对方案比选的过程对同类工程具有一定的参考价值。

[1]伏世红,栾俊亮,李楚君.中小型水库改扩建工程大坝方案研究[J].东北水利水电,2016(06):12-13.

[2]赵云雷.虹乙水库坝型设计方案比选[J].山西水利,2015(01):37-38，52.

[3]贾斌.坪底供水工程水库枢纽总体布置方案比选[J].山西水利,2012(08):40-41，49.

[4]姜苏阳,李鑫,邢建营.西线一期工程混凝土面板坝与沥青心墙坝坝型比较研究——以仁达坝址为例[J].南水北调与水利科技,2009(06):161-163.

[5]蒋建灵,何争妍.木花坑水电站大坝设计探讨[J].小水电,2007(05):30-33.

1007-7596(2017)06-0085-03

2017-05-24

张文(1979-)，男，新疆哈密人，工程师，从事水利工程管理工作。

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