府村川水库枢纽工程坝址比选分析

王 超，王 鹏

（1.陕西省宝鸡峡水利水电设计院,陕西 咸阳 712000； 2.陕西省石头河水库灌溉中心,陕西 咸阳 712000）

0 引言

在水库枢纽工程建设过程中,大坝坝址的合理选择和主要建筑物的科学设计直接决定了工程经济效益和社会效益的顺利发挥。水库选址往往在现场踏勘成果的基础上,需要综合考虑用途、技术、经济及社会生态等多方因素,对两个或者多个可能坝址经过系统分析比较,最终确定最佳坝址,故水库工程建设项目前期对大坝坝址的探讨优选十分重要。

1 流域概况

府村川水库位于府村川河下游。府村川河属洛河一级支流,位于洛河右岸,主沟道河长36.4 km,自西北流向东南,平均比降8.9‰,流域面积396 km2,与洛河交汇于甘泉县城以南约15 km处,该流域内黄土林区约占50%左右,水资源供需矛盾突出,属于陕西省干旱缺水地区。府村川水库是甘泉县抗旱应急水源工程,项目的建设有助于提高当地灌溉、畜牧业、抗早兴农的能力,缓解东沟乡及周边区域居民生产生活用水不足的矛盾。

该流域上游已建有一座小（1）型凉台水库,二者相距约18 km。府村川水库按照50 年一遇洪水设计,校核洪水标准为1000 年；凉台水库当初设计洪水标准为30 年一遇,按照300 年一遇校核。鉴于此,府村川水库坝址设计断面的洪水组成分为两种情况：当发生300 年一遇及其以下洪水时,凉台水库正常运用,府村川水库坝址断面设计洪水由凉台水库坝址～府村川水库坝址流域内天然洪水与凉台水库调洪后下泄洪水组成；当发生超过300 年一遇的洪水时,凉台水库按溃坝对待,府村川水库坝址设计洪水为府村川水库坝址以上全流域天然洪水。

2 坝址比选

府村川水库是一座以供水为主兼顾防洪的小（1）型水利枢纽工程,主要建筑物拦河坝、放水洞、溢洪道为4级建筑物,围堰、次要建筑物等临建为5 级建筑物。坝址选择按照不淹没、不搬迁东沟乡政府驻地的原则,综合考虑地形地质条件以及枢纽布置等条件,在可行性研究阶段,初选上、下坝址两个比选方案进行系统分析研究,两坝址相距1.6 km左右,均位于东沟乡政府驻地下游区域。

2.1 地形地质条件对比分析

东沟乡政府驻地下游的毛安村～老仁仓村上游之间3 km沟道范围内,沟道相对顺直,河谷相对狭窄,地形相对完整,两岸山体高大雄厚,岩石裸露,该区段控制流域面积275 km2~338 km2,占流域总面积的70%~85%,综合比较,该区段具有相对较好的建坝条件,同时也较充分的利用了流域水资源。

根据地形地质条件以及枢纽布置等条件,经过前期现场联合踏勘比选,选择了上、下两处坝址,上坝址位于五里桥村上游,距上游东沟乡政府驻地约5 km,距下游入洛河河口约8 km,下坝址位于老任仓村,两坝址坝轴线相距约1.6 km,两坝址的地形、地质条件基本相同（两坝址地形地质条件对比见表1）,上、下坝址均具有修建当地材料坝的工程地质条件,上坝址较下坝址具有河谷宽度小、基础防渗帷幕深度较浅等优点,综合分析,上坝址条件稍优于下坝址。

表1 两坝址地形地质条件对比表

2.2 枢纽总体布置比较

根据坝址处的地形地质条件、工程规模及运行方式,确定府村川水库主要建筑物由拦河坝、溢洪道、放水洞等组成。

（1）上坝址

上坝址根据地形条件,将放水洞布置在左岸,采用压力洞；开敞式侧堰溢洪道布置在府村川河右岸。拦河坝按均质土坝设计,坝顶高程1044.0 m,最大坝高35.0 m,坝顶宽7 m、长442.0 m,坝底最大宽206.5 m；上游坝坡坡比为1∶3.0,下游坡比为1∶2.5和1∶2。坝体上游坝坡采用干砌块石砌护,下游坝坡采用砼网格内植草皮护坡。溢洪道设计在右岸坝肩,由调整段、侧槽段、泄槽段、挑流段、护坦等部分组成,由于地形限制,拟采用侧堰溢洪道,全长332.8 m,最大下泄流量611 m3/s。放水洞由进口段、洞身段、出口段等部分组成,拟布置在大坝左岸,进口位于已成交通道路左侧,进口设放水塔,洞身为内径2.5 m的圆形,出口位于拱桥沟,进出口为直线段,两直线段之间设圆弧转弯段,全长258.2 m。在放水洞出口安装弧形工作闸门,拟采用底流消能的形式。

（2）下坝址

下坝址根据地形条件,优先确定右岸布置开敞式侧堰溢洪道,左岸布置放水洞。拦河坝按均质土坝设计,坝顶高程为1022.0 m,最大坝高25.0 m,坝顶长为501 m、宽7 m,大坝最大底宽152.5 m；上游坝坡坡比为1∶3.0,下游坡比为1∶2.5和1∶2。坝体上游坝坡采用干砌块石砌护,下游坝坡采用砼网格内种草皮护坡。拟在坝址右岸坝端设计侧堰溢洪道,由调整段、侧槽段、泄槽段、挑流段、护坦等部分组成,全长343.0 m,最大下泄流量557 m3/s。在坝址左岸布置放水洞,由进口段、洞身段、出口段等部分组成,进口位于现有交通道路左侧,进出口均为直线段,两直线段之间以圆弧转弯段连接。放水洞进口设放水塔,洞身为内径2.5 m的圆形,在洞身末端安装弧形闸门,采用底流消能的形式,消力池末端接箱涵段,放水洞全长323.8 m。

两坝址枢纽工程建筑物组成相同,枢纽布置也基本一致,相比较下坝址由于受左岸局部地形条件限制,其放水洞的进口引渠、出口穿路涵洞及出水渠的布置等均没有上坝址优。

2.3 工程占地和移民安置指标对比

上坝址正常蓄水位为1039.30 m,淹没涉及东沟乡毛家安村1 个村民小组。正常蓄水位1039.30 m时,淹没村户51 户共178 人,淹没耕地51.20 hm2、林地20.53 hm2、未利用地约8.80 hm2、宅基地2.20 hm2、10 kV输电线路2.50 km、通讯线路近10 km、三级公路2.40 km、挡水石坝一座。

下坝址正常蓄水位为1017.02 m,淹没和受建设影响需搬迁涉及东沟乡3 个行政村的3 个村民小组。正常蓄水位1017.02 m时,淹没及受建设影响需搬迁189 户674 人（均为农业人口）,淹没耕地91.20 hm2、林地15.93hm2、未利用地2.53 hm2、宅基地6.40 hm2、三级公路6 km、10 kV输电线路24.30 m、通讯线路12 km。

从上述两坝址主要淹没影响指标看,上坝址明显少于下坝址,上坝址淹没处理补偿费用约为9605 万元,下坝址约为16992 万元,上坝址较下坝址节省了近7387 万元,上坝址明显优于下坝址。

2.4 工程投资比对分析

经初步估算,上坝址淹没处理补偿费用为9605 万元,枢纽拦河坝、放水洞、溢洪道等工程直接投资费用为14051 万元,两项共计23656 万元；下坝址淹没处理补偿费用为16992 万元,枢纽拦河坝、放水洞、溢洪道等主要建筑物工程直接投资费用为13256 万元,两项合计投资30248 万元。下坝址建筑工程投资虽较上坝址节省了795 万元,但其淹没投资较大,工程总投资较上坝址多出近6592 万元,显然,上坝址方案优于下坝址（两坝址主要工程量及投资见表2）。

表2 上、下坝址主要工程量及投资比较表

3 结语

1）府村川水库工程的建设对当地经济发展和生态环境保护意义重大,在工程可行性研究阶段初选上、下两坝址方案进行比选十分重要,通过从地形地质条件、主要建筑物布置、水库淹没损失补偿、施工技术条件及工程概算投资等方面系统分析比较,显然上坝址优于下坝址,初选推荐上坝址方案。

2）水库工程坝址的选择是水利枢纽工程规划设计阶段的关键问题,也是科研设计人员研究的主要课题,期望府村川水库工程坝址比选方法可为今后黄土梁状丘陵沟谷地区中小型水库枢纽建设项目坝址优选提供借鉴,以便提高水利工程施工规划的科学性,促使水利工程更好的发挥社会生态效益。