水利枢纽坝址选择和水工建筑物布置

胡　雪，孙光礼

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002)

1　坝址选择和水工建筑物布置

对于不同的水利枢纽项目而言，大多对坝址河段航运要求高，针对整个枢纽的坝址选择以及方案布置等，都需要予以重点考虑[1-2]。坝址选择及水工建筑物布置，都会直接影响到后续施工建设，并会对后续的枢纽实际应用效果产生重大且深远的影响[3-4]。

余庆两岔河水库为《水利改革发展“十三五”规划》和《贵州省水利十三五规划》中规划的中型水库，水库主要功能是乡镇供水和灌溉，可有效解决松烟镇及周边农村生活、生产发展用水问题。水库总库容1363万m3，兴利库容879万m3，年供水量1068万m3。工程建成后，在下放环境水量的前提下，乡镇供水量为550.5万m3/a，农村生活供水量52万m3/a，灌溉供水量为334万m3/a，总供水量936.5万m3/a。工程建设内容包括水源枢纽工程、供水工程和灌区工程。其中水源工程包括混凝土面板坝、右岸开敞式设闸溢洪道，左岸取水放空系统(导流洞结合)、坝后永久上坝公路等；供水工程包括一、二级提水泵站、提水管道、高位水池及供水输水管道等。灌区工程包括输水干管、支管及水池等。

2　案例分析

2.1　工程案例概况

余庆县是贵州省遵义市下辖区，位于遵义市东南角，地理位置处于107°25′～108°2′，北纬27°8′～27°41′ 之间，是遵义、铜仁、黔南、黔东南四地州市结合部，东与石阡县接壤，南接黄平县，东南连施秉县，西南临瓮安县，西北界湄潭县，东北与凤冈县毗邻 。余庆县两岔河水库位于余庆县关兴镇沙堆村，两岔河水库距离关兴镇约7 km，距离松烟镇约11 km。两岔河水库所在河流为乌江左岸一级支流觉林河，觉林河发源于湄潭县麻坝，源头高程约为930 m。流经县内二龙、觉林、友礼、沙堆，在沙堆乡马跃水处流入凤岗县境内，于坪头溪注入乌江，河口海拔高程395 m，流域面积486 km2。两岔河水库坝址位于上游河段，坝址以上流域集水面积52.5 km2。觉林河上游已建有李家寨水库，为小(1)型水库，总库容926万m3，设计灌面873.33万m2。

2.2　坝址及坝线选择

2.2.1坝址选择

坝址河段转弯曲程度、河床地形高低、河槽平面宽窄和直线河段长短、河岸自然边坡陡缓等河道空间形态与尺度等地形因素，对河水主流态势、枢纽布置、施工组织设计、交通等有重大影响。针对该项目的实际情况，两岔河水库工程主要任务是乡镇、农村生活供水和灌溉。水库规模采用“供需结合”原则确定，经过技术经济综合比较确定水库规模。根据初步拟定的上、下坝址的地形地质条件，选择适宜的具有代表性的方案，结合水文、地形地质条件、枢纽布置、移民安置、施工条件、运行管理、工程效益及工程总投资等对上、下坝址进行综合技术经济比较，选择推荐坝址。

2.2.2坝线比选

经对两岔河水库规划建坝河段及受水区域等进行现场综合踏勘，结合水文条件、地形地质条件、水库淹没、枢纽布置条件及施工条件等因素后，在所选建坝河段初拟两个坝址。上、下坝址相距约600 m，两坝址位置的地层岩性、地质构造、岩溶水文地质条件基本一致，属于同一水文地质单元。下坝址位于觉林河沙堆村三岔河以上0.5 km处。该工程共3个河段，根据对3个河段进行比较发现，河段①在保证兴利库容的条件下，将淹没余家寨及白杨坝，淹没损失较大。河段③地质条件恶劣，且右岸将淹没支流三岔河及沙堆村，淹没投资巨大，不能满足建坝要求。故本阶段推荐河段②，与规划阶段一致。两岔河水库规划建坝河段位置示意图如图1所示。

图1　两岔河水库规划建坝河段位置示意图

2.2.3坝型比选

按本工程选定的坝址，根据其地形、地质和建筑材料等条件，不适合建刚性坝，适合修建当地材料坝，本工程坝高在50 m左右，属于中坝，经现场踏勘，坝址附近不具备储量和质量较好的坝体土料场，因此结合当地料原情况，仅考虑采用面板堆石坝。

2.2.4工程总布置

两岔河水库工程由水源枢纽工程、供水工程、灌区工程三部分组成。其中水源枢纽工程包括混凝土面板堆石坝、右岸开敞式设闸溢洪道、左岸取水放空系统(导流洞改建)、坝后永久上坝公路等；供水工程包括一级提水泵站、二级提水泵站、提水管道、高位水池及供水输水管道等，输水管道总长13 km；灌区工程包括灌区灌溉支干管、支管及水池等，灌溉支干管长10 km，各支管总长5.0 km。

2.3　水工建筑物型式及布置

2.3.1枢纽建筑物

大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶长140.05 m，坝顶宽6.00 m。防浪墙顶高程855.50 m，坝顶高程854.30 m，河床建基面开挖高程806.00 m，最大坝高48.30 m。根据地形地质条件，溢洪道布置于右坝肩，为有闸控制的开敞式溢洪道，堰顶高程846.00 m，溢流前沿净宽12.50 m，后面逐步收缩至10.00 m，泄槽最大单宽流量为43.60 m3/(s·m)。溢流堰型式采用WES实用堰，溢流堰上游进水口底板高程840.00 m，下游堰底高程840.30 m，后接缓坡侧槽段，侧槽纵向坡度为1∶20，侧槽末端设20.00 m长的平坡段，末端设一消能尾坎，坎高0.50 m，后为陡坡泄槽段，泄槽底坡1∶1.4，泄槽边墙高度4.00 m；消能方式采用挑流消能，挑距60.00 m，冲坑深度15.80 m。

根据工程特点，导流、取水、放空采用“合三为一”的布置方案，设置于岸。取水口采用龙抬头方式与导流洞结合，取水口闸门井尺寸7.0 m×6.0 m，顶部高程855.50 m(防浪墙高程)。取水口闸门井依次设置拦污栅、事故检修闸门；闸门后下弯接入导流洞，后设堵头，钢管伸入堵头取水，堵头后采用洞内铺管输水，钢管管径1.4 m，隧洞出口闸阀室设出口放空管(DN1400)、一级泵站取水管(DN900)及生态放水管(DN500)组成，取水放空隧洞总长279.39 m。

2.3.2供水建筑物

两岔河水库供水总量936.5万m3/a，钢管从取水放空隧洞闸阀室出口取水，通过输水管自流方式，将水输送到一级泵站，管道平面长70 m，一级泵站提水管平面长750 m，提水70 m输送至一级高位水池(设计水位900 m)，然后通过关兴干管和松什总管输水，松什总管自流输水，分出松烟干管和什字灌溉干管，分别用于松烟镇、松烟返乡农名创业园、松烟种猪养殖场和灌区灌溉；关兴干管自流输水，沿途布置灌溉支管，末端设置二级泵站提水至关兴水池，二级泵站提水管平面长1.13 m，提水70 m输送至关兴水池。供水管线采用球墨铸铁管和PE管，松什干管管径800 mm，松烟干管管径600 mm，关兴干管管径500 mm、355 mm及200 mm，单管铺设，输水线路总长13 km。

2.3.3灌区建筑物

灌区总供水量为334万m3/a，设计流量0.311～0.048 m3/s，由于灌区流量较小，结合灌区地形条件，考虑到输水的灵活性，经分析研究决定采用供水和灌溉结合输水方式。灌溉管道长16.3 km，管径为0.28～0.6 m。

2.3.4边坡工程

水源枢纽工程中的边坡工程主要包括大坝开挖边坡。供水工程中的边坡工程主要是提水泵站开挖边坡、高位水池开挖边坡及管槽开挖时的临时边坡工程。灌区工程中的边坡工程主要是管槽开挖时的临时边坡工程。经边坡稳定分析，边坡开挖支护后均无稳定问题[5-6]。

3　总　结

水利枢纽工程大多在地形环境较复杂的丘陵山区通航河流河谷段寻选坝址，坝址河道空间形态和不利地形条件等环境因素及其限制，可能给枢纽工程及水工建筑物布置等设计增加难度。针对本次案例项目进行分析，参照一定的比选原则，最终明确了相应的坝址选择方案以及水工建筑物布置情况。