二甲溝水庫工程樞紐布置及壩型分析比較

孫麗晶，張 勇

(1.青岡縣水務局，黑龍江青岡151600;2.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 工程概況

二甲溝水庫位于哈爾濱市通河縣富林鄉以北6.50 km，松花江左岸一級支流富拉渾河干流中游，壩址以上控制流域面積185 km2。二甲溝水庫是一座以農業灌溉為主，兼顧水產養殖和旅游等綜合利用的中型水利樞紐，水庫總庫容7 605萬m3，設計灌溉面積1.31萬hm2。水庫樞紐工程主要由攔河壩、鞍部溢洪道、灌溉洞等組成。

2 樞紐布置比較

2.1 樞紐布置方案

水庫壩址選在民主營林所上游約1.5 km處，壩址區富拉渾河流向由北向南，處于富拉渾河中下游丘陵峽谷地帶，地勢起伏較大，河床寬約12.0 m，河谷呈不對稱的“U”字型。地勢左岸高，右岸低，地貌類型主要為構造剝蝕低山丘陵、堆積山前臺地、堆積河漫灘，分布于左右兩岸。左岸山頂高程213.90 m，岸坡5°～32°，組成巖性為構造剝蝕低山丘陵區為華力西期晚期花崗巖，堆積山前臺地區上部為厚度約1.50 m的低液限黏土，下部為華力西期晚期花崗巖;右岸山頂高程172.77 m，岸坡25°～35°，組成巖性為華力西期晚期花崗巖;漫灘區寬約230 m，地表平緩，地面高程126.62～129.00 m，組成巖性上部為厚度約1.40 m的低液限黏土，下部為厚度約1.6 m低液限粉土，再下為厚度約17.0 m的級配不良粗砂、含細粒土細礫、級配良好細礫級配，再下為強風化、弱風化花崗巖。

根據壩址的地形、地質條件，擬定兩個樞紐布置方案進行比較。

2.1.1 鞍部溢洪道方案

樞紐由攔河壩、鞍部溢洪道、灌溉洞組成。攔河壩采用黏土心墻壩，壩頂高程為150.90 m，防浪墻頂高程為151.90 m，壩頂長度423 m，壩頂寬度6.0 m，最大壩高26.52 m。溢洪道為河岸式，布置在鞍部，堰頂高程為145.50 m，閘孔總凈寬8 m;陡坡段長72 m，挑流段長15 m，挑流鼻坎頂高程為127.00 m。灌溉洞布置在河谷右岸，引水洞長156 m，洞徑為2.6 m。

2.1.2 右岸溢洪道方案

樞紐由攔河壩、右岸溢洪道、灌溉洞組成。攔河壩采用黏土心墻壩，壩頂高程為150.90 m，防浪墻頂高程為151.90 m，壩頂長度423 m，壩頂寬度6.0 m，最大壩高26.52 m。溢洪道位于攔河壩右側，堰頂高程為145.50 m，閘孔總凈寬8 m;陡坡段長68 m，挑流段長15 m，挑流鼻坎頂高程為127.00 m。灌溉洞布置在河谷右岸，溢洪道右側約58 m，引水洞長174 m，洞徑為2.6 m。

2.2 樞紐布置比較

2.2.1 造價比較

根據以上2個方案樞紐布置進行造價比較，比較結果見表1。

表1 樞紐布置方案造價比較表 萬元

從造價上看，右岸溢洪道方案造價高于鞍部溢洪道方案87萬元。

2.2.2 施工條件比較

右岸溢洪道方案中溢洪道、灌溉洞均布置在右岸，并且溢洪道位于右壩端，施工場地難于布置，攔河壩、溢洪道和灌溉洞施工干擾大，影響施工進度。

鞍部溢洪道方案攔河壩、溢洪道和灌溉洞均分開布置，施工場地易于布置，施工干擾小，進度快。

3 壩型比較

3.1 壩型擬定

根據壩址處的地形、地質條件，本工程不具備修建重力壩或拱壩的條件，因此，初選土石壩為本工程的基本壩型。由于當地黏土料、風化料比較豐富，石料遠距較遠，根據此種情況，本次設計初步擬定黏土心墻壩和黏土斜墻壩兩種壩型進行比選。

3.1.1 黏土心墻壩方案

壩頂高程為150.90 m，防浪墻頂高程為151.90 m，壩頂長度423 m，壩頂寬度6.0 m，最大壩高26.52 m。在上游壩坡132.00 m高程處，設一條2.00 m寬馬道，邊坡均為1∶2.5;在下游壩坡130.00 m高程處，設一條2.00 m寬馬道，馬道以上邊坡為1∶2.25，馬道以下邊坡為1∶1.5;防滲體采用黏土心墻，心墻頂寬3.0 m，上下游邊坡均為1∶0.25，兩側中粗砂、砂礫石反濾層，厚3.0 m;基礎防滲采用塑性混凝土防滲墻，厚0.6 m，下接帷幕灌漿。

3.1.2 黏土斜墻壩方案

壩頂高程為150.90 m，防浪墻頂高程為151.90 m，壩頂長度423 m，壩頂寬度6.0 m，最大壩高26.52 m。在上游壩坡132.00 m高程處，設一條2.00 m寬馬道，馬道以上邊坡為1∶2.75，馬道以下邊坡為1∶3.0;在下游壩坡130.00 m高程處，設一條2.00 m寬馬道，馬道以上邊坡為1∶2.25，馬道以下邊坡為1∶1.5;防滲體采用黏土斜墻，斜墻頂寬3.0 m，上游邊坡為1∶2.75，下游邊坡為1∶2.25，兩側中粗砂、砂礫石反濾層;基礎防滲采用人工黏土鋪蓋，長240 m，首段厚3.0 m，末端厚1.5 m。

3.2 壩型比較

3.2.1 造價比較

通過對以上2個壩型方案的土石方、混凝土方、混凝土防滲墻及帷幕灌漿等主要工程量的詳細計算，黏土心墻壩方案較黏土斜墻壩方案造價低101萬元。

3.2.2 施工條件比較

斜墻壩方案基礎防滲采用人工黏土鋪蓋，施工受季節影響大，施工工期長，施工質量不易控制。心墻壩壩方案基礎防滲采用混凝土防滲墻，施工便于安排且進度快，工期短，不受氣候影響。

3.2.3 其它條件比較

心墻壩與壩基及岸坡連接較易。壩體沉陷對心墻壩影響較小，對斜墻壩影響較大，易使斜墻斷裂。心墻壩加垂直防滲方案比斜墻壩加水平防滲方案總滲漏量小，提高水庫供水效益。

4 綜合評價

鞍部溢洪道方案比右岸溢洪道方案造價少，施工場地易于布置，干擾小，進度快，二甲溝水庫樞紐推薦鞍部溢洪道方案作為水庫樞紐布置選定方案。

心墻壩加垂直防滲方案比斜墻壩加水平防滲方案造價少，施工施工受季節影響小，進度快，與壩基及岸坡連接較易，總滲漏量小，二甲溝水庫樞紐推薦心墻壩加垂直防滲方案作為水庫壩型選定方案。

5 結論

綜上所述，在地形上有天然啞口的壩址，選用鞍部溢洪道作為水庫樞紐布置的選定方案，具有造價少、施工場地易于布置、干擾小、進度快等優點，應優先采用。

［1］ 黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省通河縣二甲溝水庫項目建議書報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2010.

［2］ 黃河水利委員會勘測規劃設計研究院.SL274—2001碾壓式土石壩設計規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2001.