椒花水库工程坝型比选

王建军

（长沙市水利水电勘测设计院，湖南 长沙410008）

1 工程概况

椒花水库工程位于湖南省浏阳市，工程任务为城镇供水、防洪为主，兼顾灌溉，并可为改善下游生态环境创造条件。项目主要包括椒花水库枢纽工程、大溪河引水工程和供水工程等，为二等大（Ⅱ）型工程。工程供水对象为浏阳主城区、金阳新区、长沙县和龙潭坝灌区等；防洪保护对象为浏阳市城区及大溪河沿河两岸集镇。

椒花水库坝址位于浏阳河上游大溪河左岸一级支流椒花河下游，椒花河发源于大围山麓西侧的五子石，流经拱桥坑、田心桥、椒花村，在达浒镇下游罗江桥处注入大溪河。流域总面积144 km2，河流长度36.9 km，干流平均坡降10.3‰，流域上游山高坡陡，森林覆盖率达90%以上，坝址控制流域面积132.5 km2。坝址距达浒镇5 km，距浏阳市40 km。

2 坝型方案

椒花水库枢纽大坝坝型可采用碾压混凝土重力坝或混凝土面板堆石坝。

1）碾压混凝土重力坝方案。碾压混凝土重力坝方案主要包括挡水坝段、泄水坝段。

大坝坝顶长度为440.0 m，宽10.5 m，建基面高程112.0 m，坝顶高程为181.5 m，坝高69.5 m，自左岸至右岸分22 个坝段。溢流坝段布置在17#坝段，长24.0 m，泄流出口正对下游主河床，布设2 个溢流表孔。

溢流表孔主要承担宣泄洪水、水库排污任务，每孔净宽为8.0 m，共2 孔，中墩3.0 m，边墩2.5 m，为开敞式溢流孔口，采用WES 实用堰堰型，堰顶高程为171.0 m，上游堰面倒悬，堰面曲线上游为1/4 椭圆弧曲线，下游为幂曲线+直线段，直线段坡比1∶0.75，末端接反弧段，反弧半径为20.0 m。堰上设置半径为13.0 m 的弧形工作闸门。坝址处基岩岩性以板岩为主，夹变质砂岩，抗冲能力差，下游消能工采用底流消能形式。

2）混凝土面板堆石坝方案。混凝土面板堆石坝方案由面板堆石坝、溢洪道、放空洞、引水洞、生态放水设施和过鱼设施等建筑物组成。

混凝土面板堆石坝坝顶高程182.5 m，宽10.0 m，总长448.0 m，趾板建基高程114.0 m，坝高68.5 m，上游坝坡坡比为1∶1.4，下游坝坡“之”字路间坡比为1∶1.4。溢洪道布置于面板堆石坝左坝肩，采用开敞式布置，孔口净宽8.0 m，设置2 孔，驼峰堰型式，堰顶高程172.0 m，弧型闸门控制，下游采用底流消能方式。放空洞结合导流洞，布置于面板堆石坝右侧山体中，采用塔式分层进水口，圆形隧洞，洞径D4.0 m，长502 m，出口尺寸3.0 m×3.5 m。引水洞布置于面板堆石坝左侧山体中，采用塔式进水口，圆形隧洞，洞径D2.4 m，进口高程128.0 m，出口至大溪河左岸。

3 主要设计依据

3.1 规划指标

1）洪水指标。椒花水库坝址各频率洪峰流量见表1。

表1 坝址各频率洪峰流量表 m3/s

2）规划指标。椒花水库重力坝方案和面板坝方案的主要规划指标见表2。

表2 椒花水库重力坝和面板坝主要规划指标表

3.2 工程等级和标准

3.2.1 工程等级及建筑物级别

1）工程等别。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL 252-2017 的规定，对综合利用的水利水电工程，其工程等别应按其中最高等别确定，椒花水库面板坝方案/重力坝方案的总库容分别为17 675/16 977万m3，工程等别为二等，工程规模大（Ⅱ）型。

2）建筑物级别。根据工程等别和SL 252-2017 第4.2.1 条的规定，确定水库大坝、溢洪道等主要建筑物的级别为2 级。

3.2.2 洪水标准

1）面板堆石坝方案。根据SL 252-2017 第5.2.1、5.2.6 条规定，面板堆石坝方案的坝高为68.5 m，大坝、溢洪道、右岸导流放空洞为2 级建筑物，其工程防洪标准：设计洪水标准为100 年一遇，校核洪水标准为2 000 年一遇；溢洪道和放空洞下游的消能防冲设施防洪设计标准为50 年一遇洪水。

2）重力坝方案。碾压混凝土重力坝方案的大坝坝高为69.5 m，为2 级建筑物，其工程防洪标准：设计洪水标准为100 年一遇，校核洪水标准为1 000 年一遇，消能防冲设施防洪设计标准为50 年一遇。

4 坝址地质条件

坝址河谷开阔，呈不对称“U”形谷。正常蓄水位附近，河床宽高比为5.0∶1，不具备拱坝地形条件。

坝址河床及两岸覆盖层厚度不大，两岸斜坡地段基岩出露，地表有坡残积物分布，根据两岸钻孔资料，覆盖层厚0.4～9.7 m，多小于4 m，地表植被发育；河床覆盖层厚0.4～7.2 m。基岩为中元古界冷家溪群雷神庙组变质岩，岩性有板岩、砂质板岩、绢云母板岩、变质砂岩等，呈薄层～中厚层，微风化～新鲜岩石，多属中硬岩。

河床及两岸基岩埋深不大，坝址位于北西走向浅变质岩系复背斜上，基岩为中元古界冷家溪群雷神庙组浅变质岩，以中硬岩为主，坝基岩层走向与坝轴线大角度相交，岩层倾角一般在55°以上，缓倾角结构面不发育，岩体以层状结构为主，结构面以陡倾角层面裂隙为主，倾角多较陡，层面和主要节理裂隙面的走向与大坝近垂直。坝基微风化～新鲜岩石，多属中硬岩。初步判断，坝址具备修建当地材料坝和混凝土重力坝的地质条件。

经现场调查，坝址上游直线距离3.5 km 处有花岗闪长岩侵入体，质量较好、储量较丰富，易于开采，可满足混凝土坝的人工骨料和当地材料坝堆石料的需求。

5 坝型比选

5.1 方案比选

从工程可利用岩体、坝型特点、枢纽布置、金属结构、建筑材料、施工交通、导流工程、主体工程施工、施工总布置、建设工期、环境影响、工程安全、运行管理、工程量和投资等各方面进行综合比较（表3）。

5.2 方案比选结论

碾压混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝均有较成熟的工程实践经验，设计理论和施工手段比较完善，不存在技术性制约性因素。工程区地形和地质条件及筑坝材料、储量都能满足工程要求。两种坝型各有优缺点，技术上均是可行的。

两种坝型从工程可利用岩体、坝型特点、枢纽布置、金属结构、建筑材料、施工交通、导流工程、主体工程施工、施工总布置、建设工期、环境影响、工程安全、管理管理、投资等各方面综合技术经济分析比较，面板坝方案投资少3 614 万元，在经济上较优。

考虑到混凝土重力坝抵御超标洪水的能力高，工程安全性更高，社会风险小；枢纽布置紧凑，占地少，建筑材料的开挖和运输量小。综合考虑各方面因素，在投资增加不大的情况下，推荐采用混凝土重力坝方案。

6 结 语

坝型选择应考虑工程可利用岩体、坝型特点、枢纽布置、金属结构、建筑材料、施工交通、导流工程、主体工程施工、施工总布置、建设工期、环境影响、工程安全、管理管理、投资等各方面因素，同时也应考虑工程安全性、社会风险性等因素，以上经验可供类似工程借鉴。