丰城市玉华山水库工程规划方案分析

吴克刚

(江西尚水建设有限公司 (工程部)，江西 宜春 331100)

1 工程概况

玉华山水库(规划名称为八一水库)位于清丰山溪丰水上游支流的希望水，距丰城市区约38 km，主坝坝址位于丰城市荷湖乡政府后山西北侧的奠山，水库控制流域面积约79.9 km2，正常蓄水位62.0 m，总库容约5368.00万m3，防洪库容约1575.23万m3，兴利库容约3150.00万m3，达到保证率95%的最大日供水量为15.9万m3、多年平均城镇综合供水量为4406.4万m3，工程枢纽主要由挡水、泄水及取水建筑物组成，是一座以供水结合防洪为主，兼顾灌溉等综合利用的中型水利枢纽工程，是为了解决清丰山溪流域内防洪问题的控制性枢纽工程。

2 工程布置

玉华山水库挡水建筑物由2座主坝和5座副坝组成。1#主坝位于水库东侧，2#主坝布置在河床，1#～5#副坝分别位于主坝由东向西的几处垭口处。主坝采用黏土心墙坝坝型，副坝采用均质坝坝型，岸边溢洪道布置在2#主坝左岸，堰顶高程为60.0 m，采用3孔溢流，孔口尺寸为10.0 m×7.5 m(宽×高)。主副坝坝顶高程均为68.5 m，主副坝最大坝高为41.5 m，坝顶宽度为7.0 m。

玉华山水库输水系统进水口布置在2#主坝导流隧洞西侧约30 m处，进水口采用塔式分层取水型式，塔顶高程68.5 m，在不同高程处布置3个进水口，高程分别为44.0 m、49.0 m、54.0 m。采用有压取水口自流取水，孔口尺寸相同，均为2.0 m×3.0 m(宽×高)，每个孔口布置一道平板钢闸门，取水口前面设一道拦污栅，塔后接引水隧洞，隧洞尺寸为3.0 m×3.2 m(宽×高)，并在大坝帷幕处设置混凝土堵头，堵头内埋设压力钢管与下游输水管线衔接。隧洞采用50 cm厚钢筋混凝土衬砌。

3 主要建筑物设计

3.1 挡水建筑物设计

玉华山主水库挡水建筑物由2座主坝和5座副坝组成。主坝均采用黏土心墙坝坝型，副坝均采用均质坝。

3.1.1 1#主坝

1#主坝黏土心墙坝坝顶高程68.5 m，坝顶宽7.0 m，上游设钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程69.7 m，防浪墙高2.7 m，最大坝高37.5 m，坝顶长1600.0 m，左、右岸坝头与库岸连接公路相接。坝顶路面为混凝土结构，厚0.25 m，下设0.3 m 厚水泥稳定层和0.25 m厚碎石垫层。

上下游坝坡坡比1∶2.00，上、下游坝坡在48.0 m高程设一级马道，马道宽3 m，上、下游坝坡均采用干砌块石护坡。

心墙顶高程为67.0 m，心墙底高程32.0 m，心墙最大高度35 m。心墙顶宽3.0 m，上、下游坡比1∶0.25，心墙最大底宽20.5 m，为坝高的0.55倍。

心墙上下游设一层反滤层，水平宽度均为2 m；过渡层水平宽度均为3 m。反滤料和过渡料均采用石料场石料人工轧制而成。

为满足防渗要求，大坝心墙(包括心墙两侧上、下游过渡层部位)左岸覆盖层浅薄，下伏为强风化基岩，清除表层覆盖层，基础置于强风化基岩上；右岸山坡及残丘地势处，强风化顶板埋深约10 m，心墙基础清除表层覆盖层及全风化层，置于强风化基岩上；河谷中部靠近右岸范围强风化顶板埋深较大，局部达25 m左右，挖除表层素填土层及表层含植物根系等松散层，以粉质黏土层作为心墙基础。上、下游堆石区可挖除表层腐殖土、松散的卵砾石层，置于覆盖层或全风化基础上。

为保证心墙与坝基之间结合良好，不发生沿接触面的集中渗漏及接触冲刷，在心墙防渗料与基岩接触带设置混凝土垫层[1]，以满足心墙与岸坡连接的平顺。垫层采用C25混凝土，厚1.0 m。在心墙基础范围内的基岩表层进行水泥固结灌浆处理，以加强基岩的完整性，降低基岩的透水性，防止冲蚀。固结灌浆孔采用梅花型布置，间排距均为3 m，孔深5 m。

心墙基础在覆盖层坝段，基础防渗采用混凝土防渗墙+帷幕灌浆处理，基础覆盖层及全风化土内采用C20混凝土防渗墙，墙厚60 cm，深入强风化基岩以下1 m，墙底接帷幕灌浆。其余坝段处坝基槽挖至基岩并进行帷幕灌浆防渗处理。帷幕灌浆深度和范围按达到基础相对隔水层(q≤3 Lu)以下5 m，并不小于0.4倍坝前水头控制。帷幕灌浆孔距2 m，一般为单排孔，遇断层破碎带及裂隙密集带适当加密为2排孔。坝体防渗与两岸库岸防渗体相接。

3.1.2 2#主坝

2#主坝坝型同1#主坝，采用黏土心墙坝，坝顶高程68.5 m，坝顶宽7.0 m，上游设钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程69.7 m，防浪墙高2.7 m，最大坝高41.5 m，坝顶长472.0 m，左、右岸坝头与库岸连接公路相接。坝顶路面为混凝土结构，厚0.25 m，下设0.3 m厚水泥稳定层和0.25 m厚碎石垫层。上下游坝坡坡比1∶2.00，坝坡在48.0 m高程设一级马道，马道宽3 m，上、下游坝坡均采用干砌块石护坡。

心墙顶高程为67.0 m，底高程28.0 m，最大高度39 m,顶宽3.0 m，上、下游坡比1∶0.25，心墙最大底宽22.5 m，为坝高的0.54倍。

心墙上下游设一层反滤层，水平宽度均为2 m；过渡层水平宽度均为3 m。反滤料和过渡料均采用石料场石料人工轧制而成。

上游堆石采用料场开采的新鲜或微、弱风化花岗岩，下游45.0 m以上堆石采用基础开挖的全、强风化混合料，45.0 m以下采用料场开采的新鲜或微、弱风化花岗岩的透水堆石料。

坝体分区，反滤，筑坝材料、坝基开挖与处理设计同1#主坝基本相同。

3.1.3 副坝

1#～5#副坝采用均质土坝，坝顶高程与主坝一致为68.5 m，坝顶宽7.0 m，上游设钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程69.7 m，最大坝高17.5～35.5 m，坝顶长78～314 m，坝体上游坡面坡比1∶3.50，下游坡面坡比1∶2.20。坝体内部采用全风化土料防渗，防渗土料顶高程67.0 m，在坝轴线下游处设置2.0 m厚竖式排水与1.5 m厚褥垫式排水相接，垫褥式排水与基础之间设过渡层和反滤层，厚度分别为2.0 m、1.5 m。坝体上游面及下游坝面采用干砌石护坡，并设置过渡层和反滤层，水平宽度分别为2.0 m和1.5 m。

为满足防渗要求，大坝基础坝轴线上下游范围清除表层腐殖土及覆盖层和松散的卵砾石层和局部风化破碎岩体，开挖深度1～2 m，坝轴线处设置一道截渗槽，槽底开挖至强风化岩体上(如底部全风化岩层较厚，则基础置于密实的原状土层，下部与防渗墙相接)，槽底宽6.0 m，并设厚1.0 m 的混凝土盖板。

1#、5#副坝基础由于全风化层约15～20 m深，因此采用混凝土防渗墙进行防渗处理[2]，C20混凝土防渗墙厚60 cm，深入强风化基岩以下1 m，下接帷幕灌浆；2#、3#、4#副坝基础全强风化较浅，因此采用帷幕灌浆进行防渗处理。帷幕灌浆深度和范围需达到基础相对隔水层(q≤3 Lu)以下5 m，并≥0.4倍坝前水头控制。帷幕灌浆孔距2 m，遇裂隙密集带适当加密。坝体防渗与两岸公路防渗体相接。

3.2 泄水建筑物设计

3.2.1 岸边溢洪道布置及结构设计

岸边溢洪道布置于2#主坝左坝肩，建筑物由进水渠、溢流堰、泄槽、消力池，下游护坦等。溢流堰到消力池长120.37 m，溢洪道全长约272.64 m。

进水渠底板高程54.0 m，长约77 m，宽36 m，溢流堰前两侧设混凝土贴坡，进水渠底板设厚0.5 m混凝土衬砌。

溢流堰泄槽末端与下游消力池采用R=20 m的反弧相接，池底高程32 m，底板厚3 m，宽36 m，消力池两侧设衡重式混凝土挡墙，墙顶高程47.0 m，池长55 m，消力池末端设混凝土齿坎，坎高4 m，坎顶宽1 m，坎下游接大块石海漫，海漫两侧47.0 m高程以下设混凝土贴坡。海漫下游与下游河道顺接。

3.2.2 基础处理

为提高溢流堰体及泄槽基础完整性和承载力，进行基础固结灌浆处理，固结灌浆孔入岩3 m，间距1.5 m，梅花形布置。

堰体及泄槽基础设置φ25锚筋，间距为@2 m×2 m，L=4.5 m，入岩4 m。为加强泄槽边墙及消力池边墙的稳定性，墙体基础均设置φ25锚筋，间距为@2 m×2 m，L=4.5 m，入岩4 m，梅花型布置。进水渠及下游大块石海漫两侧的贴坡设置φ25锚杆，间距为@2 m×2 m，L=4.5 m，入岩4 m。

溢洪道底板基础进行排水处理，底板基础布置3条纵向排水沟槽和6条横向排水槽，纵、横向排水沟槽下部均布置有排水孔。地下渗水由布置在泄槽底板的排水网络，引至纵向排水沟槽，并由消力池底板两侧埋设的铸铁管排至下游大块石海漫。

溢洪道下游出口两侧岸坡表层覆盖层厚0.5 ～2.0 m，全风化厚度最深达6 m，强风化厚度10 ～20 m，为防止下泄水流对下游河道及两岸岸坡的冲刷，消力池下游接大块石海曼，海曼顶高程36.0 m，海曼两侧开挖边坡38.0 m高程以下开挖坡比1∶0.75，38.0 m高程以上开挖坡比1∶1.50，45.2 m高程以下设混凝土贴坡，厚0.8 m，45.2 m 以上边坡采用系统喷锚支护。

3.3 取水建筑物设计

取水建筑物包含进水口及引水隧洞，取水隧洞堵头后接输水管道，堵头后输水钢管设事故检修阀。

玉华山水库输水系统进水口布置在2#主坝导流隧洞西侧约30 m处，进水口采用塔式分层取水型式，塔顶高程68.5 m，正常蓄水位62.0 m，设计洪水位66.8 m，死水位48.0 m。在不同高程处布置3个进水口，底板高程分别为44.0 m、49.0 m、54.0 m。采用有压取水口自流取水，孔口尺寸相同，均为2.0 m×3.0 m(宽×高)。每个孔口布置一道平板钢闸门，采用门机启闭。分层取水口前面设一道拦污栅，孔口尺寸(宽×高)为3.8 m×18.0 m。

进水塔前设一道拦沙坎，同时取水口连接导流洞前明渠，结合作为运行期沉沙防淤措施。塔体结构及塔顶交通桥结合边坡开挖马道布置，塔顶交通桥连接坝顶公路，作为进水塔永久交通通道。

引水隧洞开挖尺寸为3.0 m×3.2 m(宽×高)，全长167 m，在大坝帷幕线处设置混凝土堵头，堵头侧上游引水隧洞采用50 cm厚钢筋混凝土衬砌，衬后尺寸为2.0 m×2.2 m(宽×高)，堵头内埋设压力钢管DN1800，堵头接约490 m输水钢管至导流明渠末端，钢管采用镇墩、支洞洞内明敷，导流明渠末端衔接供水主管线(已包含在丰城市城市供水管道工程中)。混凝土堵头段设止水环和止推环[4]，对堵头段进行帷幕灌浆和回填灌浆。堵头后接输水钢管，钢管段设事故检修阀。堵头至隧洞出口段钢管采用外包混凝土封闭。

4 结 语

已建的清丰山溪上游十几座大中型水库，均以灌溉为主，且未设置专门承担下游防洪任务的库容，不具备防洪功能，为了提高清丰山溪中下游主要防洪保护对象的防洪标准，规划玉华山水库作为解决流域内防洪问题的控制枢纽工程；

文章根据坝址地质、地形地貌等实际情况，确定玉华山水库挡水建筑物由2座主坝和5座副坝组成，其中主坝采用黏土心墙坝，副坝采用均质土坝；泄水建筑物采用岸边溢洪道，堰体为WES实用堰；取水建筑物采用隧洞接输水管道的型式；本文做为水库工程规划阶段的方案设计，具有一定的设计深度，设计思路和方法比较成熟，可为类似工程规划方案提供参考。

玉华山水库工程实施后，与堤防、蓄滞洪区及其他大中型水库共同承担流域内水库下游城镇、重要设施和农田等防护对象的防洪任务；另外玉华山水库作为供水水源，与赣江水源一起保证丰城市中心城区供水需求，彻底解决丰城市的城市安全用水总量。