洛川县黄连河水库坝址及布置比选浅析

凤宏亮

（陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西 西安 710018）

1 工程概况

设计中的黄连河水库工程位于洛川县域东南部洛河一级支流黄连河干流上。黄连河为北洛河左岸一级支流，发源于洛川县烂柯山桃花洞，经武石、槐柏、石泉、土基等乡镇，在秦关乡范家塬村北沟流入洛河，干流全长38.6 km，平均比降为12.9‰，流域面积245.8 km2。黄连河水库坝址以上控制流域面积220.0 km2，占全河流流域面积的89.5%。黄连河流域东北高西南低，是陕北黄土高原的边缘地带，属陕西省严重干旱缺水的地区。黄连河水库工程是洛川县土基镇供水工程和农业灌溉的调蓄水库，同时也是土基镇居民生活抗旱应急水库，该工程拟调蓄黄连河干流水量，以缓解洛川县土基镇及周边区域生活灌溉供水不足的矛盾。

枢纽工程由大坝、溢洪道、导流放空建筑物等三部分组成，等别为Ⅳ等工程，设计洪水重现期为50 年，洪峰流量857 m3/s；校核洪水重现期为500 年，洪峰流量1212 m3/s。

2 坝址选择

坝址选择不仅受地形、地质条件等因素的限制，还受到水库工程投资和社会环境影响等方面的制约。在满足水库供水规模的情况下，黄连河水库工程初步于黄连河中游抽水站附近选定上、下两处坝址。其中，上坝址位于党家塔滚水坝上游300 m左右处，下坝址位于党家塔抽水站下游约500 m 左右处。两坝址间距离1.0 km 左右。

2.1 地形地质条件

上坝址位于党家塔滚水坝上游300 m 左右处，处在河流弯道下游，河道东北至西南向，坝段河谷较为顺直，左坝肩边坡整体相对较缓，高程890 m 以下黄土岸坡坡角30°～45°，小型冲沟发育，坡面较为破碎，植被茂盛，以上总体呈台阶状缓坡地形，整体坡度15°～20°，目前为耕地，坡脚处坝轴线上游岸边基岩局部出露，高于河漫滩2.0 m 左右。右坝肩岸坡较陡，高程877 m 以上为黄土岸坡，以下为基岩岸坡，基岩岸坡近直立状，顶面为一人工开挖小平台。坝顶以下黄土岸坡坡角50°～65°，局部直立，以上岸坡相对较缓，坡角45°～55°，植被稀少，坝轴线上下游各发育小冲沟一条，边坡整体较为完整。受下游滚水坝影响，目前河床及漫滩属堆积型，地形平缓。河床高程864.40 m～865.40 m，比降0.44%，宽约0.8 m～2.0 m，左右岸河漫滩高出河床0.5 m～1.0 m，宽度30 m～50 m。上部覆盖粉质壤土夹卵砾石层，厚度6.0 m 左右。

下坝址位于党家塔抽水站下游约500 m 左右处，河道走向与上坝址相近，坝段河谷较为顺直，谷底高程852.0 m～848.0 m，比降2.61%，宽度5 m～25 m。河谷基岩裸露，局部表层覆盖薄层卵砾石，河床深切入基岩内5 m～15 m，属侵蚀性河谷。左坝肩岸坡较平缓，整体呈台阶状分布，坡度20°～38°，局部直立，坡角河岸边基岩出露高程855 m，坝轴线上下游各发育一小型冲沟，上游侧冲沟中部基岩局部出露，坡面植被茂盛；右坝肩岸坡较陡，高程873 m 以上为黄土岸坡，以下为基岩岸坡，基岩岸坡近直立状，受裂隙切割及卸荷作用影响，岩体较为破碎。黄土岸坡坡角45°～65°，局部直立，坝轴线上游发育两小冲沟，沟口冲涮至基岩面，坡面植被稀少，坝肩边坡相对较为完整。两坝址地质地形条件比较见表1。

从坝址工程地质条件综合比较：黄连河水库所选坝址两岸广布深厚第四系松散堆积物，自然岸坡稳定，基岩深埋大仅河道出露基岩，河谷呈敞口式的“V”型，区内两坝肩外侧分布有大范围筑坝土料丰富，均具有修建当地材料坝的基本地形地质条件。上坝址位于河谷弯道处，利于水工建筑物布置，坝顶长度较小，但坝基湿陷性土范围及厚度大，右岸埋藏砂砾石层是造成坝址区主要渗漏通道，坝基及坝肩防渗帷幕处理量相对较大；溢洪道以黄土地层为主，处理难度高且工程量大，导流洞以半岩半土洞为主，稳定性差施工难度大。下坝址河谷段基岩裸露，两坝肩基岩埋深较浅，坝基变形及渗漏问题相对上坝址不突出，溢洪道及导流洞以岩基为主，优势明显；仅交通运输条件较上坝址略差。综合分析认为下坝址地质条件稍优于上坝址。

表1 两坝址工程地质条件比较表

2.2 枢纽布置

由于工程区附近缺少满足质量要求的石料（砌石）及砼骨料，且坝址处沟谷宽阔，宽高比达13∶1，加之坝基为砂岩层，强度低，力学性能差，不宜修建拱坝及重力坝，同时工程区土料丰富，质量满足土坝筑坝要求。因此，黄连河水库枢纽以当地材料坝为主。经比较，均质土坝筑坝料单一，获取方便，施工方便，质量易保证，工期较短，投资费用较少，故本阶段选择均质土坝为工程首选坝型。

2.2.1 上坝址水库枢纽布置

根据径流调节计算和洪水调节计算，确定上坝址水库总库容 971.48 万 m3，兴利库容 83 万 m3。

水库枢纽工程主要建筑物由拦河坝、溢洪道、泄洪排沙洞等组成。其中，泄洪排沙洞布置在左岸，采用明流洞，溢洪道布置在左岸，为开敞式正堰溢洪道。

拦河坝采用均质土坝，坝顶高程899.65，坝顶宽7.0 m，最大坝高40.0 m，坝顶总长247.0 m，最大底宽230.00 m；上游坝坡坡比为1∶3.0，下游坡比为1∶2.5。坝体上游坝坡采用C25钢筋混凝土护坡，下游坝坡采用砼网格内种草皮护坡。

溢洪道布置在大坝左岸，采用侧槽开敞式WES 实用堰，在进出口条件符合要求的基础上力求长度最短，轴线为两折线。溢洪道由进水渠段、控制段和侧槽、侧槽调整段、泄槽段、挑流消能段和护坦段七部分组成，全长214 m，均采用钢筋砼结构。

溢洪道布置在左岸坝端，采用正堰溢洪道，由进水渠段、正堰控制段、泄槽段、陡坡段、消力池段、护坦等部分组成，全长355.00 m，最大下泄流量863.21 m3/s。

泄洪排沙洞布置在左岸库内，全部为直线段，由进口段、洞身段、出口段等部分组成，进口设放水塔，洞身为矩形箱涵，净尺寸4.0 m×6.0 m，采用底流消能，放水洞全长350.0 m，最大下泄流量为147.32 m3/s。

2.2.2 下坝址水库枢纽布置

根据径流调节计算和洪水调节计算，确定上坝址水库总库容 935 万 m3，兴利库容 120 万 m3。

水库枢纽工程主要建筑物由拦河坝、溢洪道、泄洪排沙洞等组成。根据地形条件，确定左岸布置开敞式侧堰溢洪道，右岸布置泄洪排沙洞。

拦河坝采用均质土坝，坝顶高程892.00 m，坝顶宽7.0 m，最大坝高43.5 m，坝顶总长294 m，最大底宽246.50 m；上游坝坡坡比为1∶3.0，下游坡比为1∶2.5。坝体上游坝坡采用C25钢筋混凝土护坡，下游坝坡采用砼网格内种草皮护坡。

下坝址溢洪道布置在左岸坝端，由进水渠段、侧堰控制段、调整段、泄槽段、陡坡段、挑流段、护坦等部分组成，全长214 m，最大下泄流量578 m3/s。

泄洪排沙洞布置在左岸靠河道中部位置坝下，进出口为直线段，两直线段之间设圆弧转弯段。泄洪排沙洞由进口段、洞身段、出口段等部分组成，进口设放水塔，洞身为圆拱直墙型，净尺寸4.0 m×6.0 m，洞身末端接出水渠与现状岩质岸坡相接，挑流消能。全长397.88 m。泄洪洞最大泄洪流量233.34 m3/s。

2.2.3 两坝址枢纽布置比较

两坝址枢纽工程建筑物组成相同，其中坝体和溢洪道布置相似，优缺点相近，两者中，主要是泄洪排沙洞布置区别较大。上坝址泄洪排沙洞布置在左岸，由进口段、洞身段、出口段等部分组成，进口设放水塔，采用底流消能，放水洞全长350.0 m。下坝址由于受左岸局部地形条件限制，泄洪排沙洞布置在河道偏中坝下位置，洞身线路虽较长，但由于坝基为基岩，洞身整体坐落与基岩内，部分可明挖施工，出口处地形条件较好，采用挑流消能。综合比较，下坝址布设及条件由于上坝址。

2.3 水库淹没

库盆压覆范围内无可开采矿产资源、人口及文物古迹分布，仅在库尾武家河一级阶地上有一处抽水站（井）。库区河谷两岸阶地表面分布有大片耕地。蓄水后将淹没河道耕地，上坝址约16.5 hm2，下坝址约13.5 hm2。上坝址淹没处理补偿费用为3207.20 万元，下坝址为3036.81 万元，下坝址优于上坝址。

2.4 两坝址枢纽工程投资

上坝址枢纽坝长247 m，最大坝高40 m，坝底最大宽度230 m，拦河坝、溢洪道、泄洪排沙洞工程直接投资费用为21330 万元，淹没处理补偿费用3207.20 万元，两项合计投资24537.20 万元；下坝址枢纽坝长294 m，最大坝高43 m，坝底最大宽度249 m，拦河坝、溢洪道、泄洪排沙洞工程直接投资费用为18221.42 万元，淹没处理补偿费用为3036.81 万元，两项合计投资21258.23 万元。下坝址在主要工程投资上低于上坝址，而且下坝址淹没补偿稍低。

2.5 坝址确定

根据对上坝址和下坝址从地形地质条件、枢纽布置、水库淹没损失、工程总投资等方面进行综合分析比较，下坝址要优于上坝址。

3 结论

1）坝址比选是决定水库工程建设的关键环节之一，是决定水库工程是否可以发挥全部功能和效益的重要因素。在水库工程建设过程中，应对几个可能的水库坝址进行系统地分析和比较，进而选择出经济合理、技术可行的最优坝址。

2）根据两坝址的地形地质条件，对两坝址的枢纽工程布置从技术、经济及社会环境影响角度进行了综合比较，最终认为下坝址要优于上坝址。因此，在可研设计阶段推荐下坝址为建库坝址。