新疆保尔德水库工程坝址及坝型方案分析

严婷婷

（新疆双河勘测设计有限公司新疆博乐833400）

1 水库概况

保尔德河发源于阿拉套山中段，属新疆博尔塔拉蒙古自治州境内的博尔塔拉河北岸一级支流。该河是一条浅山河，保尔德河出山口断面年均径流0.8 亿m3，径流年际变化不大，但年内分配不均匀，洪枯水量相差较大。保尔德水库为一座多功能水利枢纽，以农业灌溉为主，同时兼顾发电和城市供水，水库设计总库容996 万m3，最大坝高73.6 m。

2 坝址比选

根据地形、地质、施工运用条件和水库功能、水库效益等因素，经过多次实地考察，河谷相对较宽，能够有一定库容的区域，位于距出山口的保尔德渠首上游1 000～2 000 m 的河段，该区由两条大的冲沟组成，状似袋形。该地区地质构造简单，无重大不良地质因素，无较大的裂隙带，也无大的断层通过。因此，保尔德水利枢纽工程坝址选在其下游。该段河谷呈“V”型，山顶与谷地高程差224～286 m，河床宽约50 m，左岸谷坡为斜坡地形，右岸为陡坎、陡崖-陡坡地形，根据该河段的地形地质条件选择了上下两个坝址。

保尔德水库上、下两个坝址相距300 m，其比选主要取决于坝址处的地形地质条件，同时结合枢纽布置、技术经济条件、施工和工期条件以及运行管理条件等因素，进行充分勘察研究，确定推荐坝址方案。

2.1 地形地质条件

保尔德水库上、下坝址相距300 m，两坝址位于相同的地貌单元和地质构造单元，构造背景和地层岩性相同，工程地质条件基本一致，均具备建坝条件，仅微地貌和地层结构存在差异。

地形条件：两坝址河谷均呈“V”型，但下坝址河谷较宽，在相同坝高情况下，下坝址长298 m，上坝址长182 m，下坝址工程量相对较大，上坝址具有明显的优势；地层条件：两坝址地层岩性基本一致，均为崩坡积块、碎石层、砂砾石层和熔结凝灰岩。河床砂砾石层厚度基本一致，但下坝址左岸崩坡积物较厚，清基工程量较大。其他地质条件差异不明显，从河谷宽度和崩坡积物厚度来看，上坝址明显优越于下坝址。

2.2 工程布置方面

上坝址和下坝址枢纽建筑物均由拦河坝、泄洪发电洞及溢洪道等组成。泄洪发电洞设置在右岸，溢洪道布在左岸。二者区别在于上坝址枢纽建成后，由于泄水建筑物出口离下游渠首较远，灌溉引水仍可利用渠首，不需要将渠首挪位置；下坝址枢纽离渠首很近，建成后，溢洪道挑落点刚好在渠首处，一旦溢洪道泄洪，渠首必将冲毁，因此要将渠首下移或重新布置引水方式。渠首位置上游20 m 左岸处，为上坝址枢纽电站的规划位置，将电站放在此处主要是尾水可通过渠首流向下游不远处下一级电站；下坝址的电站位置，就必须下移，会影响下游一级电站的出力。因此，从工程总布置方面，上坝址优于下坝址。

2.3 工程技术难度和技术可靠性

上、下坝址均采用沥青混凝土心墙坝，其地质条件差别不大，地基处理均采用大开挖方式，开挖深度相差不大，上坝址坝高较下坝高6.3 m，上坝址的坝轴线长度比下坝址长116 m。坝体填筑工程量上坝址相对较小，在同一施工期内，上坝址的施工强度低。对于100 m 左右的沥青混凝土坝，技术难度不大，技术可靠性也很高。故从施工难度和技术可靠性方面，上、下坝址差别不大，主要是在工期相同情况下，上坝址填筑量小，施工强度较低；下坝址填筑量大，施工强度相对较高。

2.4 水库淹没占地及工程投资方面

上坝址水库淹没总面积35.5 hm2，1 户牧民房屋；下坝址水库淹没总面积34.8 hm2，1 户牧民房屋。上坝址工程建设投资16 976.34 万元，下坝址投资18 942.86 万元，下坝址工程投资高于上坝址。

因此，综合比较上、下坝址的地质、地形条件、枢纽工程布局、施工及建设投资各方面，上坝址优于下坝址，因此，建议上坝址为保尔德水库的建设坝址。

3 坝型选择

根据保尔德水库工程区的地形条件，库区附近的料场分布、储量、材料物理特性指标、施工条件等特点，初步选择沥青混凝土心墙砂砾石坝和混凝土面板砂砾石坝两种坝型进行技术经济比较。

1）坝型对坝址区地形、地质条件适应性

对于本工程坝址处的地形情况，坝顶以上的岩石边坡陡峭，左坝肩有不稳定的岩体，对面板坝的面板、趾板及接缝止水结构存在的较大安全隐患，而沥青混凝土心墙坝防渗体在坝体内部，崩塌物对坝体防渗系统威胁相对较小，因此沥青混凝土心墙坝的运行环境优于混凝土面板坝。

2）筑坝材料的工程特性及坝料加工

沥青砼是一种黏弹塑性材料，抗震性能好，防渗性好，渗透系数一般为10-8～10-9cm/s，不会产生水力剪裂及冲蚀问题，坝体的渗透稳定性好，安全可靠。对砼面板坝，坝料种类较多，生产加工复杂，砼面板在地震时易产生裂缝，而处理较困难。因此，从两坝型防渗体的工程特点、坝料生产和坝体结构来看，沥青混凝土心墙防渗性能和抗震性能均相对较好，坝体结构、坝体材料加工生产简单，施工方便。

3）坝体渗透稳定特性

沥青砼既有一定的强度同时又有一定的黏性，抗冲蚀能力强，即使在砼心墙产生裂缝的情况下，也不会产生冲蚀破坏，坝体的渗透稳定特性高；而砼面板是一种刚性结构，在施工期、运行期或地震时，砼面板及伸缩缝易产生破坏，使防渗系统产生大量漏水，加大了坝体结构设计的难度，使得砼面板坝坝体的渗透稳定条件低于沥青砼心墙坝。

4）坝体抗震性能和坝坡稳定

沥青混凝土心墙坝，坝体结构简单，坝体材料单一，没有较细的坝壳料，筑坝材料和沥青混凝土心墙在周期性荷载作用下，其强度不会产生大的变化，也不存在产生地震液化的可能性，构成坝体的坝壳料透水性较大，周期性荷载产生的超静孔隙水压力能够很快消散，地震时，孔隙水压力不会显著聚集，坝体稳定性好；砼面板砂砾石坝虽有较好的抗震性能，但砼面板在地震时易产生裂缝，地震易引起坝体填筑材料变形，对河床趾板止水接缝影响颇大。因此，对于本工程，大坝采用心墙坝方案比采用砼面板砂砾石坝优越。

4 结论

经坝址和坝型方案比较，保尔德水库上、下坝址相距300 m，根据坝址断面的地形、地质条件、枢纽工程布置、技术和经济条件、施工运行等因素，确定推荐上坝址方案；另外根据筑坝材料的工程特性、坝料加工、坝体渗透稳定特性和坝体抗震性能等方面，确定沥青砼心墙砂砾石坝作为保尔德水库推荐坝型。