韩江高陂水利枢纽坝址及坝轴线比选分析

曾云波，陈超志

(梅州市大埔韩江高陂水利枢纽工程建设管理处，广东 梅州 514000)

0 引言

水利工程枢纽布置方案受地质、地形、水文、水工、施工等多方面因素的制约，工程最终要求满足运行安全、方便、经济合理、技术先进等条件[1]。坝轴线的选择不仅要满足枢纽设计指标和建筑物布置方案，还应充分考虑工程地形地质条件、移民搬迁、施工难易度及环境影响等因素。鉴于坝轴线对水利枢纽建设的影响权重，有必要深入分析选址过程中应考虑的因素，综合比选出经济效益和社会效益最优的设计方案。

1 工程概况

韩江高陂水利枢纽位于广东省东部梅州市大埔县高陂镇渡头村，坝址以上集水面积26590 km2，工程开发任务为以防洪、供水为主，兼顾发电和航运等综合利用。枢纽正常蓄水位为38.0 m，供水死水位为28.0 m，发电最低运行水位为30.0 m，50 a一遇防洪高水位为44.67 m，100 a一遇防洪高水位为47.44 m，设计洪水位为47.44 m，校核洪水位为47.44 m；水库调节库容为0.939亿m3，死库容为440万m3，防洪库容为2.673亿m3，总库容为3.656亿m3。水电站装机容量为100 MW。

2 坝轴线选择

2.1 坝轴线位置拟定

项目初步拟定了上、中、下坝址。中坝址位于下岗村附近，坝址位置河段较顺直，两岸分布阶地，上游河道在坝址上游约300 m处向西南向拐弯，下游河道在坝址下游约850 m处向东南向拐弯，河床缩窄较大。为了减小电站厂房尾水与下游山体扩挖边坡的角度，改善尾水出流条件，尽快扩散尾水，降低下游水位壅高，保证电站出力，将中坝址坝轴线以右岸B点逆时针方向旋转2°，使得左岸坝头位于冲沟处，为缩短连接坝长度，向下游弯折与山体连接，即中坝线；结合两岸地形条件，在中坝线上游约100 m、下游约110 m位置各选择一条坝轴线，即上坝线和下坝线，与中坝线进行综合技术经济比较。

2.2 坝轴线综合比选

2.2.1 工程地质评价

上坝线位于下岗村上游，坝线走向北东64°，坝线剖面河谷地形呈平宽的“U”形，左岸阶地宽35 m，右岸阶地宽110 m，阶地地面高程约34 m，河床宽约450 m。河床、阶地冲积层厚度9 m～29 m。

中坝线位于下岗村中部，距上坝线约100 m，坝线走向北东67°，右岸与上坝线同一个山包，左岸位于北西走向冲沟下游山坡。坝线剖面河谷地形呈平宽的“U”形，左岸阶地宽约60 m，右岸阶地宽120 m，阶地地面高程约34 m，河床宽约400 m。河床冲积层厚度9 m～37 m，总体是由左河床至右河床逐渐变厚。

下坝线位于下岗村下游，距中坝线约110 m，坝线走向北东69°，右岸位于中坝线山包下游冲沟山坡上，往下游约50 m山坡向河床凸出，左岸与中坝线同一个山包。坝线剖面河谷地形呈平宽的“U”形，左岸阶地宽约50 m，右岸阶地宽120 m，阶地地面高程约34 m，河床宽约430 m。各坝线工程地质条件比较(见表1)。

表1 各坝线工程地质条件比较

三条坝线，均具备建坝条件，地质条件未成为制约因素。

2.2.2 地形条件比较

上坝线靠近河道拐弯及冲沟出口，对船只通航存在安全隐患，冲沟也影响施工期围堰布置；下坝线下游河道缩窄，厂房尾水条件较差，工程开挖量大，永久边坡高度较大；中坝线位置居中，基本避开了上、下坝线存在的不利因素，在船闸和厂房布置条件方面相对较好，综合分析，地形条件影响较大，因此，从地形地质方面比较，中坝线较优。

2.2.3 枢纽布置比较

上坝线电站厂房进水渠位于阶地上，影响电站进水，需适当开挖疏浚，但疏浚范围相对较小；由于上坝线距离河道缩窄处最远，对下游右岸山体进行扩挖后，下游尾水出流条件相对较好；船闸上游引航道口门区紧靠左岸阶地，下游引航道及连接段位于阶地及左岸山坡上，且河道转弯，均需大量扩挖以满足通航要求。

中坝线电站厂房进水渠同样位于阶地上，需适当开挖疏浚以满足进水条件，受下游河道缩窄影响，扩挖右岸滩地和山体后，厂房尾水出流条件相对较差。船闸上游引航道、口门区距离河道转弯处相对较远，局部开挖后可满足通航要求，下游引航道连接段位于左岸下游山坡上，且河道转弯，均需大量扩挖山体，以满足通航要求。

下坝线厂房进水渠位于阶地上，疏浚的范围较大；由于坝线与下游河道缩窄处最近，需要大规模开挖右岸山体，开挖边坡高度最大、开挖量最大，出流条件最差，不利于电站出力。船闸上游引航道距离河段转弯处较远，不需扩挖阶地，通航条件相对较好，下游引航道及连接段位于左岸山坡上，距离下游河道缩窄处最近，且河道转弯，需大量扩挖山体以满足通航要求。而且厂房所在位置阶地狭窄，需适当扩挖山体满足厂区布置，厂区布置条件较差。

综上分析，从枢纽布置方面比较，中坝线较优。

2.2.4 通航及泄洪条件比较

上坝线距离上游河道转弯处最近，洪水期水闸泄流时容易形成偏流，影响右侧泄水闸的过流能力，对水流的衔接最为不利；船闸上游引航道处于河道拐弯处及冲沟出口，对船舶通航影响较大，水流冲刷一定程度影响导航建筑物的安全，扩挖后连接段与河道主流交角仍较大，在泄水闸泄流时受水流影响船舶进入引航道的条件较差，存在一定的安全隐患；下游引航道及连接段均需大量扩挖山体才能满足通航要求，三个坝址中其上游通航条件最差，下游通航条件相对较好。

中坝线距离上游河道转弯处较远，河道较顺直平稳，枢纽上下游流态相对较好。船闸上游引航道、口门区距离河道转弯处相对较远，局部开挖后可满足通航条件，通航条件相对较好，下游引航道连接段需大量扩挖山体以满足上、下游通航要求，三个坝址中其通航条件相对较好。

下坝线距离上游河道转弯处最远，水流转弯后经调整偏流影响最小，但距离下游缩窄河道过近，对泄水闸泄流、厂房尾水及下游通航条件均存在一定的影响。船闸上游引航道距离河段转弯处较远，通航条件最好，下游引航道及连接段位于左岸山坡上，距离下游河道缩窄处最近，且河道转弯，泄水闸泄流时纵向流速较大，不利于船舶通航，通航条件相对较差。

综上分析，对三个坝线进行河道疏浚及山体扩挖后，可基本满足通航及泄洪条件，各有优缺点。总体上，中坝线较优。

2.2.5 施工条件比较

上、中、下3条坝线位置距离较近，施工条件、施工导流、施工布置方面基本相同。上坝线上游靠近河道转弯和冲沟出口，施工围堰布置较为困难；下坝线受两岸地形限制，河床宽度狭窄，为满足上坝道路布置及施工导流需要，两岸山体扩挖工程量较大，但可利用部分石方开挖料作为混凝土骨料，石料场开采量相对较小。中坝线位置居中，避开了上、下坝线存在的不利因素。因此，从施工条件来看，中坝线略优。

2.2.6 水土保持及环境影响比较

三条坝线均不存在制约性环境影响因素，中坝线弃渣量、水土流失量及水保投资最小，对环境的影响较小。因此，从水土保持及环境影响的角度看，中坝线较优。

2.2.7 水库淹没比较

三个坝线均需开挖左右岸山体，工程占地范围的下游端相同，库区淹没及工程占地范围相同。

2.2.8 投资及发电效益比较

上坝线建筑及临时工程投资194859万元，中坝线建筑及临时工程投资187580万元，下坝线建筑及临时工程投资207293万元。显然，从投资方面看，中坝线优于上、下坝线。

2.3 坝线选择

根据上述坝轴线的技术经济比较，在相同规模的基础上，上、中、下坝线均具备作为水利枢纽的基本条件。中坝线枢纽各建筑物布置条件较优，通航、泄洪条件较好，开挖及弃渣量较少，符合水土保持及环境影响要求。中坝线建筑物工程及临时工程投资比上坝线少7279万元、比下坝线少19713万元，因此，经地形、地质、枢纽布置、施工、投资等方面的综合技术经济比较，推荐中坝线作为本工程枢纽坝轴线(见表2)。

表2 坝线工程特性比较表

3 结论

在水利枢纽的前期论证阶段经常会涉及坝址比选问题，结合水库开发目标进行全面的经济技术比选，确保充分发挥工程效益达到“兴利除害”的目的。通过对韩江高陂水利枢纽上、中、下坝轴线经地形、地质、枢纽布置、施工、投资等方面的综合技术经济比较，最终确定中坝轴线为推荐方案，比选方法对类似工程建设选址具有很好的参考价值。