松子坑水库坝线选定分析

董世伟

（深圳市东江水源工程管理处，广东 深圳518000）

0 引言

在选定坝线阶段，评价各坝址的建坝条件，按照技术经济指标作为约束条件合理确定方案，确保水库高效优质［1］。依据水库规划要求，考虑地形地质条件、结合枢纽布置和投资因素是坝线确定的考量要素。根据规划，松子坑水库功能以调蓄为主，作为整个深圳市的供水调蓄系统的一部分，担负着全市的供水调蓄任务，其年平均天然径流量不到水库总库容的1/7，调蓄水量主要通过东部供水水源工程引取的境外水源补充。因此，选定坝线首要考量的便是增大松子坑水库的兴利调节库容，调蓄储备天然来水及境外调水，确保整个东部地区的用水安全及增大全市的调蓄库容。

1 工程概况

松子坑水库位于深圳市龙岗区所辖区域内，工程区原状为三座紧邻的小（1）型水库，分别是松子坑水库、獭湖水库和三角楼水库，相互之间仅为山梁分隔。为满足深圳市用水调蓄要求，对松子坑水库进行扩建。扩建工程的主要任务是在现有三角楼水库大坝上游库区内新建大坝以增加总库容，与松子坑水库（一期）共同组成一个总库容为3952.90万m3的新水库，以配合其它工程措施来共同满足东部水源工程境外水入境对水库调蓄库容的要求，保证整个东部地区的供水需求。

松子坑水库扩建后依据总库容、供水对象的重要性确定其属中型水库，工程等级为III等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，且水库主要功能仍是调蓄，水库布置见图1。

图1 松子坑水库扩建工程位置示意图

2 坝线选定

水库改扩建拟定了上、下坝线两个方案，本工程从上、下坝线成库的库容、地形地质条件、地基处理、工程投资等方面进行比较，以水库主要建筑为主线综合确定坝线方案。

2.1 库容条件比较

上坝线位于三角楼水库原坝址上游约400 m处，两岸坝肩分别与2#副坝、4#副坝之间的山丘相连，为直线布置，坝轴线长730 m；下坝线两岸与上坝线为同一山丘，即两岸坝肩同样与2#、4#副坝之间的山丘相连，同时结合现状地形，利用两坝轴线之间的低矮山丘，坝轴线分成左右两段呈折线布置，两端轴线之间采用圆弧连接，坝轴线长804 m。下坝线河床段距三角楼水库原坝址约280 m处。

下坝线由于折向下游布置，较上坝线增加148.0万m3的库容，两坝线方案基本情况见表1。

表1 上、下坝线的基本特性比较表

2.2 地形、地质条件比较

两方案坝肩位置基本相同，与上坝线方案的坝轴线呈直线不同，下坝线坝轴线呈折线，以充分增加水库调蓄库容。两坝线的地质条件见表2。

表2 两坝线的地质条件比较表

由表2可知，两坝线方案在右坝段地质条件比较相似。上坝线左侧河床段覆盖层较厚，为5 m～10 m厚的软塑状粉质粘土，地质条件稍差于下坝线。

2.3 地基处理比较

地基处理上，两坝线方案的左、右坝段、河床段地基处理方法基本相同。均需进行清基处理，上坝线河床段覆盖较厚，单位长度清除土方量较大，下坝线河床段覆盖相对较薄，单位长度清除土方量较小。

坝基防渗处理：根据坝址区的地质剖面图，坝体防渗体基础大部分坐落在全风化土层上，小部分坐落在强风化层上，全风化土层的渗透系数为1×10-5cm/s～5×10-5cm/s，强风化层的渗透性为3 Lu～5 Lu，全风化层及强风化层总体均属于弱透水层，因此不再进行基础防渗处理。在坝基局部坝段，坝体防渗体底部全风化层及强风化层中，局部透水区域渗透性大于10 Lu，但因其上部均有厚度8 m～20 m，渗透系数为1×10-5cm/s～5×10-5cm/s的全风化覆盖层，因此也不再进行基础防渗处理。对于F3和F4断层，断层清基完成后，采用砼进行封填，并对其沿线及两侧20m范围内进行灌浆处理。

2.4 枢纽工程布置比较

两方案在工程具体布局方面基本相似，都需布置泄洪建筑物及导流设施，其中导流采用隧洞，大坝竣工后隧洞兼作泄洪管。

2.5 投资比较

两方案均按初拟的心墙土石坝的坝型进行比较，心墙均坐落在全风化土或强风化岩上，具体费用情况见表3。

表3 方案投资比较表

2.6 坝线比选结论

综上所述，从地质条件上考虑，下坝线方案的坝基处理只是常规挖除处理，挖除深度在1 m～3 m，难度较小；而上坝线河床段坝基挖除厚约5 m～10 m的软弱土层，形成高边坡，同时增加回填工作量，施工难度较大，对岸坡稳定不利；从投资上考虑，下坝线大坝工程总投资较上坝线大坝工程总造价多348.35万元，水库总库容增加了148万m3。折合成单位库容投资，下坝线单位库容投资小于上坝线方案，下坝线较上坝线方案增加的148万m3库容，折合成单位库容投资为2.35元，下坝线单位库容投资优势会更为显著。因此，推荐采用下坝线方案。另一方面，从增加深圳市联网水库调蓄库容方面考虑，松子坑水库扩建规模应是在其地形条件允许、经济可行的情况下兴利库容越大越好，因此在两方案工程投资相差不大的情况下，推荐兴利库容大、单位库容投资小的下坝线方案。两坝线特点综合比较见表4。

表4 上下坝线综合比较

3 结语

基于松子坑水库改扩建工程，在坝线选定阶段从工程投资、施工难度及库容效益方面综合比选了上、下坝线方案。下坝线方案较上坝线方案工程投资增加了348.35万元，库容增加了148.0万m3，增加的单位库容成本为2.35元；从地质条件上考虑，下坝线方案的坝基处理挖除淤泥以及软塑状的粉质粘土层难度较小；而上坝线河床坝基挖除软弱土层易形成高边坡，同时增加回填工作量，施工难度较大，对岸坡稳定不利。综上因素，下坝址具有库容相对较大、单位库容投资小，坝基处理难度低的优点，基于此最终推荐采用下坝线方案。