蒙山县壬山水库坝址比选

覃 艳

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 概述

壬山水库为蒙山城区第二供水水源、应急供水水源。壬山水库推荐正常蓄水位为265 m，总库容699万m3，引水流量0.43 m3/s。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017），确定壬山水库为小（1）型水库，Ⅳ等工程。挡水坝、溢流坝等主要建筑物，按4 级建筑物设计；其余为次要建筑物，按5级建筑物设计。混凝土重力坝设计洪水标准为30 年一遇，校核洪水标准为200 年一遇；消能防冲建筑物设计洪水标准为20年一遇。

输水管道属于供水工程部分，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017），工业、城镇供水工程的等别应根据其供水对象的重要性确定。根据蒙山县县城总体规划，2020年蒙山县城区总人口数量达到8万人，预测2030年蒙山县城区总人口数量达到11.5 万人，根据《防洪标准》（GB50201-2014）蒙山县城的城市等级为Ⅳ级，其重要性为一般城镇，因此本工程供水管道为Ⅳ等工程，建筑物级别为4级，供水管道建筑物的防洪标准为10年一遇洪水设计，30年一遇洪水校核。

根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL654-2014），按水库库容、灌溉及供水规模，综合确定本工程的合理使用年限为50 年，本工程大坝的合理使用年限为50年，供水工程合理使用年限为30年。

2 坝址方案选择

2.1 坝址选择原则

在选择坝址时应根据枢纽附近的地形地质条件，水流河势条件和建筑材料，施工条件，枢纽布置等综合研究决定。本工程属新建水库工程，工程坝址的选择及选线应遵循以下几条基本原则：

（1）地形条件。坝址一般选在狭窄河谷处，坝轴线短，坝体工程量小；并且坝址上游应有一定河谷开阔地带以获取足够的库容。

（2）地质条件。应选择地质条件良好地段，坝址处的岸坡要稳定，以减少坝基处理及岸坡处理的工程量。

（3）河势条件。坝轴线应尽量与河流流向正交，以利于布置泄洪建筑物保证下泄洪水流顺畅；当必须与河流斜交时，交角不宜过小，否则既增加了坝体工程量，又会使泄洪水流不顺。

（4）建筑材料。坝址附近应有足够符合要求的建筑材料。

（5）施工条件。坝址附近应有适宜的地形布置施工场地，距离交通干线近便于交通运输。

（6）水库淹没。合理选择坝址，尽量减少库区村屯、耕地的淹没，减少征地移民难度，维护社会稳定。

（7）本工程为蒙山县城区第二供水水源、应急供水水源工程，坝址比选时应选取满足供水需求的相同库容方案进行比较。

2.2 坝址比选

壬山河为茶山河右岸一级支流，发源于新圩镇貌仪村枧冲屯西500 m，河流自北向南流，依次流经新圩镇的六桂、六樟村，西河镇的壬山村，蒙山镇的德梗村，于蒙山镇高堆垌口屯汇入茶山河。河长20.31 km，流域面积52.63 km2，平均坡降14.67‰，多年平均来水量1.51 m3/s。流域上游六桂村以上河段植被茂密，无村落存在，六桂村至六樟村一带河段，河道两岸沿河村庄零星分布，耕地以临河零散田地为主，植被覆盖较好，流域地形多为中低山。六樟村至那卜坪河段，几乎没有村屯存在。整个流域森林茂盛，雨量丰富，少有村庄，人类活动少，无工矿企业，水土流失少。

壬山水库为蒙山县城区供水水源，工程主要任务是向垌口水厂供水和农田灌溉用水。为满足供水库容需求，坝址须选在壬山河支沟王戈冲下游河段，那卜坪屯以下的下游河段地形逐渐开阔，地势平坦，且有村屯，不宜修建水库，所以，坝址选在王戈冲下游至那卜坪屯上游河谷约1.6 km范围，该范围内两岸山体雄厚，河谷狭窄，适合建坝，根据地形初步选择相对顺直两段河道作为上下坝址，具体位置见图1。

图1 上、下坝址方案布置

2.2.1 上坝址

上坝址位于壬山村上游、王戈冲下游约400 m处的壬山河上，坝址附近无村庄民房，属低山丘陵地貌，微地貌为陡坡地带，河谷呈基本对称“V”型，枯水期河床宽约8.0 m，水面高程215.0 m，水深一般为0.2～0.7 m，硬化路在坝址区右岸通过，路面高程258.0 m，坝址部位两岸山体较雄厚，山顶高程479～769 m。坝区左岸坡度30°～50°，近河边坡度陡，局部呈陡壁，近河段基岩零星出露，坝区岩层整体倾向左侧下游，为斜向谷。坝址下伏基岩为泥盆系莲花山组下段第二小段（D1l12）地层，浅变质细砂岩与板岩互层，中厚层状，为硬～中硬岩，其中弱风化岩体较完整，岩体强度满足建筑物荷载要求，适宜修建拦河坝。坝区附近土料不足，不宜修建土坝；当地石料丰富，可建面板堆石坝。但由于两岸坝坡很陡，若修建当地材料坝，布置岸坡溢洪道时开挖工程量很大，投资大，坝址从地形条件看不适宜修建当地材料坝；上坝址处河谷狭窄，基本呈“V”型对称，但两岸岩石风化层较深，右坝肩拱座山体较为单薄、且下游临空面，对拱座稳定不利，不适宜修建拱坝；因此，上坝址推荐采用混凝土重力坝做为代表坝型。

上坝址方案枢纽主要包括挡、泄水建筑物、取水系统以及导流隧洞等。初定水库正常蓄水位为265 m，坝顶高程270 m，最大坝高60 m，坝顶长180 m，坝顶宽5 m。

泄水建筑物布置在河床中部，溢洪道控制段为无闸控制开敞式实用堰，堰顶高程265 m，堰顶孔口净宽30 m。取水系统布设在右岸挡水坝坝体内，坝体内埋设管内径为0.8 m 取水钢管，钢管顺水流方向埋设，在坝脚分出环境基流及灌溉管、送至垌口水厂的输水管道。

上坝址方案需新建上坝公路长0.63 km，右岸坝头改建进库道路长1.9 km。

上坝址方案工程施工初选采用隧洞导流、河床一次断流的导流方式。导流隧洞布置在右岸，采用无压城门洞型，净宽3.5 m，高4.5 m，隧洞全长303 m，隧洞纵坡为2.5%。导流隧洞蓄水前完成封堵，封堵段设在导流隧洞中部，挡水建筑物的下方，长度为10 m。

上坝址混凝土重力坝方案枢纽布置见图2。

图2 上坝址方案工程平面布置图

2.2.2 下坝址

下坝址位于壬山村，在上坝址下游约320 m处，坝址附近无村庄民房，属低山丘陵地貌，微地貌为陡坡地带，河谷呈基本对称“V”型，枯水期河床宽约10 m，水面高程207.0 m，水深一般为0.2～0.7 m，硬化路在坝址区右岸通过，路面高程225.0 m，坝址部位两岸山体较雄厚，两岸最高山顶高程479～769 m。坝区左岸坡度30°～50°，近河边坡度陡，局部呈陡壁，近河段基岩零星出露，坝区岩层整体倾向左侧下游，为斜向谷。未见其他滑坡、崩塌等不良地质作用。下坝址地层岩性与上坝址相似，下伏基岩为泥盆系莲花山组下段第三小段（D1l13）、第二小段（D1l12）地层，浅变质细砂岩与板岩互层，中厚层状，为硬～中硬岩，其中弱风化岩体较完整，岩体强度满足建筑物荷载要求，适宜修建拦河坝。同上坝址一样，因坝区附近土料不足，不宜修建土坝；当地石料丰富，可建面板堆石坝。但由于两岸坝坡很陡，若修建当地材料坝，布置岸坡溢洪道时开挖工程量很大，投资大，坝址从地形条件看也不适宜修建当地材料坝；下坝址处河谷狭窄，基本呈“V”型对称，但两岸岩石风化层较深，岩层倾向下游左岸，倾角20°～60°，对坝基稳定不利，不适宜修建拱坝；因此，下坝址推荐采用混凝土重力坝做为代表坝型。

下坝址方案枢纽主要包括挡、泄水建筑物、取水系统以及导流隧洞等。根据同库容比选的原则，初拟下坝址水库正常蓄水位为256 m，坝顶高程261 m，最大坝高63 m，坝顶长190 m，坝顶宽5 m。

泄水建筑物布置在河床中部，溢洪道控制段为无闸控制开敞式实用堰，堰顶高程256 m，堰顶孔口净宽30 m。取水系统布设在右岸挡水坝坝体内，坝体内埋设管内径为0.8 m 取水钢管，钢管顺水流方向埋设，在坝脚分出环境基流及灌溉管、送至垌口水厂的输水管道。

下坝址方案需新建上坝公路长0.6 km，右岸坝头改建进库道路长2.8 km。

下坝址方案工程施工初选采用隧洞导流、河床一次断流的导流方式。导流隧洞布置在右岸，采用无压城门洞型，净宽3.5 m，高4.5 m，隧洞全长280 m，隧洞纵坡为1.8%。导流隧洞蓄水前完成封堵，封堵段设在导流隧洞中部，挡水建筑物的下方，长度为10 m。

下坝址混凝土重力坝方案枢纽布置见图3。

图3 下坝址方案工程平面布置图

2.2.3 上下坝址比较及选择

根据供水需求，上、下坝址的有效库容均为538万m3，上坝址的正常蓄水位为265 m，下坝址的正常蓄水位为256 m。

坝址比选主要依据上坝址、下坝址两坝址方案的工程地质、工程布置、施工条件、主要工程量、工程投资、工程用地及水库淹没投资等多方面进行技术经济综合比较论证，选定坝址。

（1）上、下坝址河道相距约735 m（直线距离为320 m），属同一地质地貌单元，工程地质条件无本质区别，地层岩性、风化程度基本相近，均满足筑坝地质条件。上坝址区有一组褶皱，断层主要有f6，规模小；下坝址坝址区发育多组褶皱，断层主要有f3、f4、f10，规模小，岩层产状紊乱，表部岩体破碎。下坝址左坝肩下游侧有1 条冲沟，冲刷坝脚，对坝基稳定不利。因此，从地质条件来看，上坝址地质条件较优。

（2）从地形上看，下坝址河道较上坝址弯曲，河床较为开阔，而上坝址河床相对狭窄，有利于工程布置，缩短坝轴线，下坝址坝顶长度比上坝址长10 m，下坝址岩石风化层较深，最大坝高63 m，比上坝址最大坝高60 m高3 m，下坝址方案的工程量较大。

（3）从施工导流布置上看，两方案均采用一次拦断河流隧洞导流，导流条件和导流工程布置基本相同，下坝址导流洞长度比上坝址导流洞稍短，导流工程量较上坝址稍小；下坝址距离下游村庄及现有道路较近，施工场地等施工条件较上坝址稍好；但相同施工工期的条件下，下坝址方案的工程量大，施工期强度比上坝址方案大。

（4）上坝址方案输水管道总长7900 m，下坝址方案输水管道总长7295 m。上坝址方案输水管道前段约900 m，基本沿河谷及河边滩地敷设，下坝址方案输水管道仅250 m 的河谷敷设段，河谷段输水管道长度较上坝址方案短了650 m，管道工程量及施工难度较上坝址方案小。

（5）上坝址方案上坝公路长0.6 km，库区改建道路长1.9 km；下坝址方案上坝公路长0.6 km，库区改建道路长2.8 km，且下游坝址地形陡，下游山脚原道路到坝顶仅有200 m 直线距离，需要爬升约51 m高度，故上坝公路需呈“之”字型折返上坝顶，道路改建难度非常大，上坝址道路改建难度相对较小，在道路交通方面，上坝址条件较下坝址要好。

（6）从淹没赔偿条件上看，上坝址正常蓄水位265 m，下坝址正常蓄水位256 m，上下坝址相距约735 m，下坝址淹没范围较上坝址稍大，淹没赔偿投资稍大于上坝址。

上、下坝址的主要工程量及工程直接投资、水库和工程用地投资比较见表1。

表1 上、下坝址主要工程量及工程直接投资、水库和工程用地投资比较表

经比较，上坝址方案的工程直接投资及占地投资均较下坝址方案少，工程总投资比下坝址方案省3262万元，因此壬山水库工程推荐上坝址方案。

3 结语

结合工程地质、工程布置、施工条件及工程投资等方面综合考虑，壬山水库工程推荐坝址为上坝址。