北疆山区水库坝址方案比选分析

王 磊

(淮安市水利勘测设计研究院有限公司新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

流域内灌区现状灌溉面积0.21万hm2，人口为6165人，牲畜2.05万头，存在的主要问题是季节性缺水严重，其主要原因是当地水资源在自然条件下时空分布不均衡所致，现状又缺乏山区控制性工程，来水得不到有效的控制调节，汛期洪水水量得不到充分利用，加之灌区水利基础设施老化，破损严重，工程引水能力低，灌溉水利用系数偏低，水资源利用效率较低。因此，修建萨伊拉库水库是十分迫切的，工程任务是以灌区灌溉为主兼顾农村生活供水。水库总库容为689.00万m3，兴利库容500.00万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2017)[1]和《防洪标准》(GB 50201—2014)[2]，确定本工程等别为Ⅳ等小(1)型工程，永久性主要建筑物大坝、泄洪冲沙兼导流洞、溢洪道、输水洞4级建筑物，临时建筑物为5级。

萨伊拉库河两岸冲沟发育，沟与梁相间，一般冲沟发育间距200～600 m，延伸长度1～3 km。经多次现场踏勘，结合河谷两岸的地形、地质、施工条件、工程总体布置要求、工程投资及效益分析等因素，并结合流域规划成果，萨伊拉库水库枢纽工程初选上、下两个坝址进行比较选择。其中上坝址位于出山口上游2.2 km处，下坝址位于出山口上游1.4 km处，两坝址相距约0.8 km。

2 坝址方案

(1)上坝址方案。上坝址轴线位于出山口上游约2.2 m处，枢纽建筑物主要由挡水建筑物、导流兼泄洪冲沙洞、溢洪道、输水洞等组成。挡水建筑物为沥青心墙砂砾石坝，泄洪冲沙洞布置于河床左岸，溢洪道布置于左岸，由进口控制段、泄槽段和出口段组成。输水洞布置于右岸，采用岸塔式进水口。

(2)下坝址方案。下坝址轴线位于出山口上游约1.4 m处，枢纽建筑物主要由挡水建筑物、导流兼泄洪冲沙洞、溢洪道、输水洞等组成。挡水建筑物为沥青心墙砂砾石坝。泄洪冲沙洞布置于河床右岸，溢洪道布置于右岸，由进口控制段、泄槽段和出口段组成。输水洞布置于左岸，采用岸塔式进水口。

3 坝址比较

(1) 地形地质条件比较。从地形上说：两个坝址上游均有库盆地形，库盆地形条件相近。但坝址位置河床宽度下坝址稍窄，坝体较短。

从地质条件分析：根据初选上、下坝址的地质条件，参照《水力发电工程地质勘察规范》(GB 50287—2016)[3]，两坝址河床位置砂砾石覆盖层均较为深厚，上、下坝址基础及坝肩下部均为深厚的凝灰岩，结构稳定。下坝址基础虽然为基岩但受附近断层影响岩体破碎，次级断裂发育，基础渗透性受断层影响大，各部位不均衡。上坝址右坝肩花岗岩与凝灰岩接触带为不整合接触，据探槽揭露，接触带宽1～2 m，岩体较破碎，据注水试验，渗透系数为4.6×10-3cm/s，为中等透水，水库蓄水后，沿接触带可能侧向渗漏问题，需采取防渗处理措施。上、下坝址工程地质条件比较见表1。

表1 坝址及库区地形工程地质条件比较

(2)枢纽建筑物布置比较。上、下坝址坝体坝肩及建筑物基础均位于基岩面上，建筑物基础地质条件较好。上坝址左右岸凸岸明显，两岸均能布置建筑物，限制因素小，基础处理难度小，工程量小，工程容易实施。下坝址受断裂的影响较大，岩体破碎，基岩相对不透水层较深，坝体基础防渗处理深度大，坝基防渗帷幕工程量大，岩性较软，各建筑物支护工作量大。

(3)施工条件比较。上下坝址的施工导流方式基本相同，即用围堰挡水，河床一次断流，导流洞导流，基坑全年施工，导流标准均为10 a一遇洪水设计，相应的洪峰流量42.3 m3/s。坝体填筑料场位开采面积约10万m2，料场集中开采，对河道生态环境影响小。

上坝址河床宽度较小，施工围堰长度相对较短，工程量较少。下坝址坝肩覆盖层厚，挖方工程量大。坝体填筑块石料场位于坝址上游河岸，运距2 km，料场的开采有助于水库库容的增加。导流建筑物方面，上坝址导流洞采用城门洞型，断面尺寸为3.0 m×4.2 m，导流洞长311 m。洞身位于凝灰岩内，以3类围岩为主。需要爆破，支护措施相对简单，以喷锚支护为主。下坝址导流洞采用城门洞型，断面尺寸为3.0 m×4.2 m，导流洞全长350 m，洞身位于凝灰岩内，以4类围岩为主，施工开挖速度快，但需作严格支护处理，上坝址优于下坝址。

从工程施工考虑两坝址无明显优缺点。

(4)工程量及投资比较。上坝址工程量及投资：上坝址坝体基础土方开挖量为14.02万m3，凝灰岩开挖为4.58万m3，堆块石填筑量为114.50万m3，沥青混凝土心墙填筑0.826 m3，过渡层级配砂砾石填筑量为7.60万m3，混凝土浇筑0.777万m3，混凝土防渗墙浇筑0.216万m3，钢筋型钢制安279 t，帷幕灌浆0.89万m。上坝址枢纽总投资25 344.81万元。

下坝址工程量及投资：下坝址坝体基础土方开挖量为20.67万m3，凝灰岩开挖为4.81万m3，堆块石填筑量为113.97万m3，沥青混凝土心墙填筑0.780万m3，过渡层级配砂砾石填筑量为5.85万m3，混凝土浇筑0.663万m3，混凝土防渗墙浇筑0.190万m3，钢筋型钢制安300 t，帷幕灌浆1.20万m。下坝址枢纽总投资28 086.61万元。

萨伊拉库水库上、下坝址综合比较分析见表2。

表2 萨伊拉库水库上下坝址综合比较

4 结 论

本阶段从地形、地质条件、工程总体布置、施工条件、工程量及投资等方面对上下坝址进行技术经济比较。施工条件和附属工程方面下坝址优于上坝址。但本工程坝体超过65 m，下坝址位于断裂带附近，对工程的影响较大。依据规范GB 50287—2016 第4.2.10条规定，属不宜建坝区。上坝址库盆条件、工程布置、建筑物工程量和工程投资方面优于下坝址。因此经综合比较，本阶段选定上坝址为推荐坝址。