韓江東山(禾埕崗)水利壩軸線及樞紐布置

徐衛忠 趙蘭

[摘 要] 韓江東山（禾埕崗）水利樞紐是以發電為主，其效益以發電為主，兼顧航運的綜合利用水利工程。在樞紐布置時需根據各建筑物的功能要求，分別從地形、地質、水文、通航、施工、工程造價等方面綜合比選，確定投資省、布置合理的最優方案。

[關鍵詞] 水利樞紐壩軸線布置

韓江東山（禾埕崗）水利樞紐是以發電為主，其效益以發電為主，兼顧航運的綜合利用水利工程。正常蓄水位25.5m，相應庫容0.7497億m3，電站裝機容量75MW，攔河水閘設計洪峰流量15431 m3/s(p=2%)，校核洪峰流量18807 m3/s(p=0.5%。韓江東山（禾埕崗）水利樞紐工程建設，將為廣東省的社會經濟可持續發展創造良好條件和提供灌溉用水的保障，工程建設是非常必要的。

1.壩軸線的擬定

在可行性研究階段，曾選擇了上壩址和下壩址。經從地形、地質、水力條件、施工條件、征地移民、工程投資等方面進行了技術經濟比較，設計推薦并經審查最終選定下壩址，故本階段在下壩址范圍內進行壩線比較。

下壩址河床較寬闊，河面寬約630m，河道較直，河床高程一般為15m～18m，靠右岸河床較低，是主航道。河床基巖為粉砂巖和泥質粉砂巖，上覆粗砂和含卵石礫質粗砂層。右岸覆蓋層略深，但總體來說左、右岸地質情況相近。壩線在可研壩線基礎上向下游移動超過250m后，壩線左右岸均進入村莊，搬遷量增大很多，工程對村民的干擾增加，兩岸村莊防護所需回填方量顯著增加；壩線在可研壩線上游移動超過100m，則河道迅速縮窄，電站、船閘均難于布置。因此本工程壩線選擇的范圍很小，本階段在認真分析壩址地形、地質條件的基礎上初步選取了上壩線、下壩線：

1.1 上壩線的確定

本階段地質專業提供的河道地質縱剖面表明：河道上游基巖埋深淺，下游埋深大。可研審查意見建議廠房、船閘宜選用弱風化巖或較好的強風化巖為持力層。因此發電廠房往上游移動，較為有利；本階段將發電廠房向上游平移15m，結合樞紐交通橋布置優化，把可研壩線向上游平移25.30m，作為本工程上壩線。

1.2 下壩線的確定

把上壩線向下游平移100m（與可研壩線相距74.7m），為本工程下壩線。分別在上、下壩線進行工程總體布置，由于本工程上下壩線相距僅100m，可以認為兩壩線施工場地、施工條件及水庫淹沒等基本相同，因此僅從地質條件、工程質量、工程管理等方面對樞紐布置進行經濟技術比較。

2.樞紐布置

2.1水工模型試驗及樞紐布置調整

按經審查同意的可研總布置方案進行水工模型試驗，模型試驗初步結果顯示：廠房進口及船閘上下游均有一定的回流。為此水工模型試驗單位廣東省水科院建議，樞紐主要建筑物向右岸移動20m～40m。根據右岸地形條件、廠房及變電站布置情況，將電站廠房在可研基礎上向右岸平移了20m。本階段優化設計，攔河水閘減少1孔即19孔水閘，船閘向右側平移了36.5m，壩線向上游平移了25.3m。模型試驗表明：船閘及廠房進口水流回流現象基本消失，其上下游引航道船舶進出更加平順。

2.2 上壩線樞紐布置代表方案選取

對上壩線，選取發電廠房分別布置在左岸和右岸兩個樞紐布置方案進行比較：右岸廠房為方案一，左岸廠房為方案二，根據地形、地質、通航條件、水工布置、施工條件、工程投資等因素，進行技術經濟比較。

2.2.1 地形地質條件比較

壩線處河床高程一般為15m～18m。若發電廠房布置在左岸，其建基面以下為含卵石礫質粗砂層及全風化粉質粘土層，厚度9m～11m。若發電廠房布置在右岸，基建基面以下為全風化粉質粘土層，厚度6m～9m。發電廠心右岸方案地質條件稍好。

2.2.2 通航條件比較

若將發電廠房布置在河道左岸、船閘布置在深河槽一側的右岸，通航條件較為有利，但將影響溪北上埔自然村存在部分村民的安置問題。若發電廠房布置在河道右岸、船閘布置在河灘地一側的左岸，對船閘下游引航道與航道銜接不利，需要在河灘地上開挖寬40m、長約425m的航道，為避免可能發生淤積，需要及時清理或增加其他河工措施。

2.2.3 水工布置比較

發電廠房布置在右岸，可充分利用深河槽一側凹岸的有利地形，從而減少開挖量，變電站、管理及生活區布置較方便。若將發電廠房布置在河道左岸，則需要在河灘地上開挖一定規模的出水渠，另外電站送出工程需跨河布置，增設塔架等設施。

2.2.4 施工條件比較

若將發電廠房左岸布置，對右岸船閘進行一期施工時，為滿足施工期導流問題，需要在河灘地上開挖寬142m、長約1480m的導流明渠同時兼顧施工期通航，從而加大了開挖量和二期廠房圍堰的工程量。

2.2.5 工程投資

根據選定的工程規模，發電廠房分別布置在河道左、右岸兩個方案的攔河水閘、發電廠房、船閘及兩岸連接土壩長度均相同。由于兩方案裝機相同，機電投資基本相同，僅土建部分有差異。上壩線代表方案土石方開挖共110.4732萬m3，土石方回填60.3009萬m3，砼44.3046m3，下壩線代表方案土石方開挖共122.1268萬m3，土石方回填63.6897萬m3，砼45.6449m3，因此，上壩線比下壩線投資約省2094萬元，故以上壩線為優。

綜上所述，選取上壩線樞紐的代表方案為方案一：電站位于右側，船閘位于左側，廠房與船閘之間布置19孔攔河水閘。

3.下壩線樞紐布置代表方案選取

若將廠房布置在左岸，船閘布置在右岸，則因左岸基巖埋深大，廠房基礎換填厚度增加2m～3m，需跨河布置送出工程和跨河管理電站，施工期需在右岸開挖導流明渠，且右岸施工臨建布置困難，使工程投資增大。若將廠房布置在右岸，廠房開挖換填量減少，使工程投資減少。因此，下壩線樞紐布置的代表方案為方案三。廠房布置在右岸，船閘在左岸，廠房與船閘之間布置19孔攔河水閘。

3.1壩軸線比較

將上壩線樞紐布置代表方案（方案一）與下壩線樞紐布置代表方案（方案三）進行技術經濟比較如下：

3.3.1 地形地質條件比較

下壩線距上壩線100m,兩壩線處河床寬度地形條件相差不大,略有不同;從地形條件而言,兩壩線對建筑物的布置均可適應.從地質專業本階段勘探成果分析:上下壩線地層巖性相同,工程地質條件相似,但壩址處河道上游基巖埋深淺,下游埋深大,因此從地形地質條件看上壩線優于下壩線。

3.3.2 通航條件比較

壩址處河道基本平直，河道主流靠右側，設計通航船閘均布置在左岸。下壩線船閘進口更加平順，但下游引航道門口區不夠平順，引航道出口平順段極短，對船只進出船閘不利；下壩線船閘出口若要設水平順直的引航道，則需挖除左岸向河道突出的山體，工程量增大。

從上述可知，從通航條件看上壩線優于下壩線。

3.3.3施工條件

上、下壩線對施工條件影響不大，均能滿足施工要求，但下壩線方案對兩岸村莊干擾加大，需加大施工期生產生活管理費用。

從上述比較可知，上壩線施工條件優于下壩線。

3.3.4投資比較

由于兩方案裝機相同，機電投資基本相同，因此僅選擇其中有差異的土建部分作比較。方案一工程量及投資如前述，方案一土石方開挖共110.4732萬m3，土石方回填61.8543萬m3，砼44.5314m3，工程部分投資為1.64億元。由于方案二增加了基礎加固處理費用，因此方案二投資大0.02億元，方案三土石方開挖共116.8481萬m3，土石方回填66.8651萬m3，砼45.3388m3，方案一工程土建投資比方案三少1504萬元。

綜上所述，從地形地質條件、通航條件、施工條件、水工建筑物布置及工程投資等方面綜合比較，以方案一較優，因此推薦采用方案一，即在上壩線布置樞紐，右側布置電站、左側布置船閘，電站廠房與船閘之間布置19孔攔河水閘，廠房與右岸、船閘與左岸連接采用均質土壩，變電站布置在電站廠房下游側右岸平臺，電站管理區布置在樞紐上游右岸山坳填成的平臺上。