某水库枢纽大坝工程坝线坝型比选分析

张 鹏

（贵州水投水库管理有限责任公司，贵州 贵阳 550001）

1 工程概况

五嘎冲水库工程位于雪蒲乡与盘县新民镇交界的马别河上游隔界河段，坝址区有简易公路相通。马别河属珠江流域南盘江水系的一级支流，坝址以上集水面积619 km2。坝址处多年平均流量14.00 m3/s。工程任务是城乡生活和工业供水、灌溉、发电等综合利用。已经推荐上坝址方案进行勘察工作。

2 坝线坝型比选方案拟定

2.1 坝线坝型拟定地形地质条件分析

根据可研阶段成果，五嘎冲推荐坝址为上坝址，坝址位于隔界河电站上游约1.90 km的舌状地形上游段。根据坝址地形地质条件初步拟定比选坝型为拱坝、重力坝和面板堆石坝。整个坝址区段均可布置拱坝，综合考虑选择上下坝线比较，上坝线布置于右岸L3裂缝所处陡岩下游，尽量避免右岸坝肩开挖触及L3所处陡岩，下坝线布置由右侧山体厚度确定；重力坝方案考虑到坝后厂房进场回车场地布置，选择布置在上坝线，左岸有一缓坡地带便于布置进厂回车场；面板堆石坝布置主要考虑两岸山坡的地形连续形和对称性，因此布置于下坝线拱坝轴线的下游，尽量靠近河湾，可减小下游堆石区的填筑量。虽然面板堆石坝轴线与下坝线拱坝轴线距离较远，为便于描述，统称为下坝线方案，重力坝与上坝线拱坝统称为上坝线方案。

坝址可选坝线区段及坝线布置图（略）。据上坝址地形地质条件采用拱坝、重力坝和面板堆石坝方案比选，见表1。

表1 比选方案主要建筑物布置

2.2 上坝线碾压混凝土拱坝方案

上坝线拱坝枢纽方案由碾压混凝土拱坝、坝顶溢洪道、坝身底孔、电站引水系统、发电厂房和枢纽交通等部分组成。大坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝，溢洪道采用坝身表孔溢流，共设3 孔，左岸引水发电系统由进水口、引水隧洞和电站厂房组成，同时灌溉取水钢管沿发电引水隧洞底部取水。上坝公路位于左岸，电站进厂公路为岸边明路+交通洞，交通洞净宽6 m，长165 m。导流洞位于右岸，长416.20 m，净宽4 m，高5 m。

2.3 上坝线碾压混凝土重力坝方案

碾压混凝土重力坝方案枢纽包括碾压混凝土重力坝、坝顶溢洪道、右岸坝身泄洪冲沙底孔、左岸电站引水系统、坝后发电厂房和枢纽交通等部分组成。碾压混凝土重力坝坝顶高程为1 340 m，河床建基面为1 236 m，最大坝高104 m，坝顶宽度8 m，河床段最大坝底宽度95.45 m。左岸引水发电系统由分层取水进水口、发电引水钢管和电站厂房组成，同时灌溉取水钢管沿发电引水钢管上部取水。底孔布置型式同拱坝方案，区别在于重力坝方案泄洪冲沙底孔布置于右岸非溢流坝段，穿过坝体部分较长，底孔总长92.39 m，出口消能为避免冲刷右岸，采用平面5°水平转角。上坝公路位于左岸，为坡面开挖明路，电站进厂公路为岸边明路+交通洞，交通洞净宽6 m，长275 m。

2.4 下坝线碾压混凝土拱坝方案

下坝线拱坝枢纽区由碾压混凝土拱坝、坝顶溢洪道、坝身底孔、电站引水系统、发电厂房和枢纽交通等部分组成。大坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝，溢洪道采用坝身表孔溢流，沿径向布置在拱冠梁两侧，共设3 孔，发电引水系统位于左岸山体，总体布置型式同上坝线拱坝方案，区别在于电站布置于河湾下游，引水隧洞也相应的更长。上坝公路位于左岸，为坡面开挖明路，电站进厂公路为岸边明路。导流洞位于右岸，长346.30 m，净宽4 m，高5 m。

2.5 下坝线面板堆石坝方案

该方案由混凝土面板堆石坝、右岸洞式溢洪道、右岸泄洪放空隧洞、右岸发电引水隧洞、压力钢管、地面厂房及升压站等建筑物组成。混凝土面板堆石坝大坝坝顶长143.14 m，坝顶高程1 339 m，防浪墙顶高程1 340.20 m，河床趾墙底高程1 245.00 m，最大坝高94 m。为利用河道转弯的有利地形，将溢洪道布置在右岸，紧靠坝肩。泄洪隧洞总长186.35 m，洞身为无压城门洞型，断面尺寸为9.00×13.20 m（宽×高），在校核洪水时的下泄流量为2 000 m3/s。水库泄洪放空隧洞布置于右岸，采用上平段和下游结合导流洞的型式，进口底板高程1 285.00 m。泄洪放空隧洞采用进口设置检修闸门，转弯后在山体内设置工作闸门，下游段接导流洞出口的型式。发电引水隧洞布置在右岸，洞线长228 m，进口底板高程1 297 m，采用圆形隧洞，洞径3.50 m。

3 坝线坝型方案比选分析

3.1 水文条件

从水文水能方面看，两坝线相距很近，水库特征参数一样。

3.2 地形地质条件

上、下坝线距离很近，轴线在河床位置仅相距约60 m。基本地质条件方面由于两坝线工程地质条件没有根本性的差别，仅地形条件上坝线略优于下坝线；而建坝主要工程地质条件方面各种问题上、下坝线均存在，且下坝线右岸下游抗力岩体较单薄，防渗帷幕线上坝线较下坝线略短，建坝条件上坝线亦略优于下坝线。

3.3 工程布置

两个坝线拱坝方案总布置格局基本一致，上坝线大坝距离电站厂房距离较近，泄洪对电站运行有一定影响；下坝线厂房距离大坝较远，引水隧洞较长，工程量大且水轮机运行工况较差；上坝线重力坝方案布置紧凑，电站引水线路短，水力学条件较好，泄洪对电站影响较小；下坝线堆石坝方案大坝布置条件较差，取水口布置条件差，引水隧洞内压力钢管部分较长，电站基础回填量大，导流隧洞长且断面大，开敞式岸边溢洪道布置困难，采用洞式溢洪道，溢洪道泄洪对电站无影响；灌溉取水管线布置型式相同，长度有一定差异。各水工建筑物设计和布置在技术上是可行的，总体来说上坝线重力坝方案布置最优,受河谷狭窄影响，下坝线面板堆石坝布置条件最差。

3.4 施工条件比较

纵观2 个坝线施工条件，下坝线距主要施工临时设施稍近，交通条件略优。总之，2个坝线施工条件大体相当。

3.5 环境影响比较

弃渣量上拱坝方案最大，堆石坝方案最小；料场开采量上堆石坝方案最大，拱坝方案最小；环境影响各方案相当。

3.6 工程占地投资比较

堆石坝方案枢纽占地大、上料公路多、料场开采面大，占地费用最多；重力坝方案枢纽布置紧凑，但料场开采较多，因此与拱坝方案占地投资相当。

3.7 工程投资

综合考虑各方案投资特点，对比结果表（略）。上坝线碾压混凝土拱坝方案投资最省，重力坝方案投资最高。

4 坝线坝型方案比选结果

各坝线代表坝型方案优缺点对比情况见表2。上坝线与下坝线距离较近，地形地质条件基本相同，上坝线略好，枢纽布置重力坝最好，但投资太高；拱坝方案综合条件较好，投资最优。因此，确定上坝线碾压混凝土拱坝坝型。

表2 坝线坝型综合比较表

5 结语

综上所述，在已定坝线区段内，拟定并优化坝线坝型方案，得出坝线坝型方案优化结果。