獨南灌區譚堯水庫工程壩線及壩型比較選擇

李 莎

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550002)

獨南灌區譚堯水庫工程壩線及壩型比較選擇

李 莎

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550002)

獨南灌區譚堯水庫工程建成后將發揮以灌溉為主，輔以人畜飲水和環境用水等綜合功能。灌溉面積3058hm2，灌溉設計保證率為80%，灌溉引水設計流量渠首段為3.62m3/s，同時解決區內3.5萬人和5.5萬頭牲畜飲水問題，并利用水庫蓄水下放用于環境水。庫區自然條件優越，庫水面寬廣，庫內自然景色優美，植被良好，兩岸山青水秀，壩址區域范圍內巖溶地貌隨處可見，古樹參天。加之庫區僅距縣城23km，有黔桂公路和貴新高等級公路貫穿南北，工程建成后還可以發展地方旅游，并為養殖業的發展創造有利條件。文章主要闡述了獨南灌區譚堯水庫工程壩線及壩型選擇。

水庫；壩線；壩型；獨南灌區；譚堯水庫

1 工程概況

獨南灌區譚堯水庫工程位于貴州省獨山縣南部，水庫樞紐建在珠江流域紅水河水系六硐河的一級支流里旺河上，壩址在上司鎮堯壩寨，距縣城23km。灌區自北向南沿黔桂公路西側展布，工程區內有鄉村公路相通，交通方便。

譚堯水庫正常蓄水位929.0m，總庫容1650萬 m3，興利庫容915萬 m3，灌溉面積3058hm2。同時解決區內3.5萬人和5.5萬頭牲畜飲水問題。

水庫大壩高40.9m，壩長164.2m，壩頂寬4.3m，為混凝土面板重力壩，屬多年調節水庫。譚堯水庫項目將建設大壩樞紐工程，干、支渠道總長98km，其中干渠長32km，支渠長66km。

水庫將灌溉縣南部上司、打羊、下司、麻尾、甲墾、堯棒、董嶺、黃后等8個鄉鎮。干渠支渠中倒虹管、隧洞、渡槽有56處，工程建設較為艱難。干渠引水流量3.62m3/s，工程總投資10797.88萬元。

2 壩線、壩型選擇

在推薦的堯壩壩址選擇上、下兩條壩線進行樞紐布置設計，兩條壩線相距約120m，壩址附近具有豐富的料源。

根據壩區地形地質條件、天然建材和施工條件等，考慮了重力壩和當地材料壩，并結合本工程的實際情況，重力壩選擇了漿砌石重力壩和碾壓混凝土重力壩，當地材料壩選擇了混凝土面板堆石壩和心墻堆石壩分別進行比較。

2.1 從地形條件方面選擇

壩址位置地形為不對稱寬緩“V”形縱向谷，地形坡度右岸緩，岸坡約16°～18°；左岸陡，岸坡約35°～45°。

河谷寬高比上、下壩線分別為5.4、4.8。上、下壩線均適宜修當地材料壩和重力壩，且能滿足樞紐建筑物的布置要求。

2.2 從地質條件方面選擇

巖體結構為單斜構造，巖層以12°～20°傾角傾向左岸。

巖體組成右岸和左岸905m高程以下為(C1d1-1-1)石英砂巖、砂巖、頁巖夾煤線及泥質灰巖夾碳質泥巖，厚度12～15m，為壩址的主要巖體，其下為(C1y2)灰巖夾碳質泥巖。

左岸905m高程以上至930m高程分別為：

1)C1d1-1-2灰巖夾炭泥巖，厚4.5m。

2)C1d1-1-3炭質泥巖夾泥質灰巖，厚14.3m。

3)C1d1-1-4石英砂巖，厚4.8m。

4)C1d1-1-5頁巖、碳質頁巖夾石英砂巖，局部夾煤線，厚度>30m。

整個壩址巖體右岸及河床以硬質巖為主，夾少量軟弱層；左岸軟硬巖體相間分布呈互層狀。

壩址軟硬巖體在風化深度、抗風化能力、親水性方面具有明顯差異性，上、下壩線巖體風化特征基本相似。

右岸C1d1-1-1砂巖巖體強風化法向厚度4～6m，但其中所夾煤線、炭質泥巖順層風化較深，炭質泥巖遇水極易軟化、泥化；左岸C1d1-1-4、C1d1-1-5砂巖一般4～6m，頁巖類6～8m，C1d1-1-2、C1d1-1-3灰巖一般4～5m，炭質泥巖6～8m，炭質泥巖遇水極易軟化、泥化，頁巖、炭質泥巖局部強風化厚度12.4m。

上、下壩線均發育有層面、軟弱夾層和節理裂隙面等，從而形成壩基(肩)抗滑穩定分析的邊界條件，即滑動面、切割面、臨空面[1]。

兩條壩線地質結構基本一致，左岸主要由碎屑巖類組成，河床及右岸由較堅硬的砂巖和灰巖組成。

不同的是下壩線離F4斷層近，受其影響圍巖完整性差，破碎嚴重，且下壩線右岸覆蓋層較深，巖石風化較深，基礎處理工程量大。壩線地質條件比較見表1。

表1 上、下壩線工程地質條件比較表

可見，上壩線工程地質條件優于下壩線，河床及右岸地層巖性以強度稍高的砂巖和灰巖為主，壩址位置左壩肩中上部為強度較低的泥頁巖，下部為強度較高的砂巖，巖體完整性差，軟硬巖體強度差異較大。

重力壩基礎必須置于微風化或弱風化中部，而河谷左岸軟質泥巖物理力學指標較低，為滿足穩定及強度要求，壩體體型較大(相對同種壩型而言)壩體基礎開挖較深，基礎處理工程量和壩體工程量較大，基礎處理要求高，施工中不可遇見的工程問題多，壩體砌筑材料用量大[2]。

面板堆石壩對地基要求較低，除趾板及趾板下游0.5倍壩高范圍內的基礎需建在弱風化上部外，其余可建在強風化層上，基礎處理較容易。

2.3 從天然建筑材料方面選擇

石料場位于壩址下游左岸交擺村附近，距壩址約700m。

料場植被稀少，地形為單面山，開采面為斜向巖質邊坡，自然坡度15°～20°，坡體穩定，場地開闊，易于開采。

料場巖性為C1d2中厚層含燧石灰巖，巖石飽和抗壓強度60～90MPa，材質好，儲量足，有效總儲量56萬 m3。

土料場分散于芝茶(庫內中后段)和黑石關(庫外)，運距2.7～3.3km，總儲量7.63萬 m3。

另外，作為重力壩方案之一的碾壓混凝土重力壩筑壩主要材料之一的粉煤灰附近少，質量較差，為滿足其材質要求，則運距較遠，材料供應費用高。

2.4 從施工條件方面選擇

修建當地材料壩所需的石料充足，質量優，運距短。

由于庫區地形狹窄，庫內運輸條件差，位于庫內的土料運輸難，運距較遠，且根據工程結構布置分析，土石壩所需的心墻土料用量約6.5萬 m3，與總儲量相差1.13萬 m3，考慮無效及施工損失(按15%計)，則土量儲量不能滿足用量要求。

而土料屬殘坡積黃壤土及黃色石灰土類，黏粒含量雖高，天然容重低，但天然含水率高，可壓實性差。

為滿足土料填筑所需的最優含水率則必須進行翻曬，并嚴格控制碾壓參數。

另據工程區內的氣候條件，屬中亞熱帶季風氣候，冬春半干燥夏季濕潤型，雨量豐富，降雨歷時較長，受降雨和不穩定的陰晴交變天氣影響，土料翻曬施工難以進行，碾壓參數極難控制，不易達到心墻土料的最佳填筑要求，不利于心墻壩的施工，特別是在冬春季節心墻料填筑施工受氣候影響大[3]。因而修建心墻土石壩的可實施性及技術經濟性均較差。

另外，漿砌石重力壩施工機械化程度低，施工技術難度小，對施工隊伍要求低，可為地方小型施工企業提供競爭空間，可為當地剩余勞動力創造一定的就業機會，但施工質量難以控制。

堆石壩主要采用機械化施工，施工效率高，施工進度快，對施工隊伍素質要求較高，施工管理合理，工程質量能很好地得到控制，同時體現了現代化的施工技術特點及要求。

2.5 從導流方式方面選擇

1)重力壩為右岸明渠導流，施工導流方式簡單，臨時工程量較省。

2)堆石壩為左岸隧洞導流，導流方式相對較復雜，臨時工程量較大。

2.6 從樞紐布置方面選擇

重力壩方案布置較為緊湊，溢洪道、底孔、取水口均布置于壩身。

面板壩方案布置則較為分散，溢洪道布置在右岸，灌溉取水隧洞及底孔兼導流隧洞布置在左岸。

但均能滿足樞紐布置要求，均能完成相同的使用功能。

2.7 從工期方面選擇

漿砌石重力壩工期最長，為3a；碾壓混凝土重力壩工期次之，為22個月；混凝土面板堆石壩工期最短，為19個月。

2.8 從工程比較投資方面選擇

該部分投資包括樞紐建筑物、臨時導流工程投資和上壩線由于渠道增長而增加的投資。主要有2個方案：

2.8.1 上壩線

混凝土面板堆石壩2556.41萬元，漿砌石重力壩3001.75萬元。

2.8.2 下壩線

混凝土面板堆石壩2733.40萬元，漿砌石重力壩3281.22萬元，碾壓混凝土重力壩3086.52萬元。

2.8.3 方案比選

比較投資最小的兩個壩型方案上壩線混凝土面板堆石壩比較投資比下壩線混凝土面板堆石壩比較投資少176.99萬元。

2.9 從樞紐方案總投資方面選擇

2.9.1 上壩線

混凝土面板堆石壩方案總投資10992.49萬元，漿砌石重力壩方案總投資11739.60萬元。

2.9.2 下壩線

混凝土面板堆石壩方案總投資11262.32萬元，漿砌石重力壩方案總投資11838.34萬元，碾壓混凝土重力壩方案總投資11871.07萬元。

2.9.3 方案比選

總投資最省的壩型方案也是上、下壩線的面板堆石壩方案，上壩線面板堆石壩方案總投資比下壩線面板堆石壩方案總投資省269.83萬元。

3 結 語

綜上所述，得出如下結論：

1)壩線方面：上壩線優于下壩線，

2)壩型方案方面：由于心墻料料場分散，運距遠，運輸條件困難，心墻堆石壩受氣候條件影響不利于心墻料的施工，施工難度較大，技術經濟性差，故首先舍棄心墻堆石壩方案。

設計主要針對面板堆石壩和重力壩進行綜合比較。

漿砌石重力壩工期長，建設管理費用高，工程效益滯后，面板壩工期短，見效快。重力壩基礎開挖較深，基礎處理工程量大，面板壩基礎處理相對較容易。

碾壓混凝土重力壩和混凝土面板堆石壩工期相同，但筑壩所需的粉煤灰運輸距離較遠，受外部條件(如公路狀況等)影響較大，運輸費用高，導致比較投資和總投資均較大。

而面板壩適應地基能力強，筑壩材料即為當地材料，運距短(約700m)，儲量足，質量高。

工程比較投資及總投資均是上壩線面板堆石壩方案最省，比較投資和總投資分別節省176.99萬元和269.83萬元[4]。

[1]朱良驤.葛洲壩水利樞紐通航工程總體布置問題[J].水運工程，1981(03)：01-09.

[2]丁琦，譚啟富.漢江王甫洲水利樞紐規劃設計的幾個問題[J].人民長江，1985(06)：22-27.

[3]馮慶群，鄧抒豪.深圳抽水蓄能電站上水庫主壩壩型選擇[J].人民珠江，2006(04)：25-27.

[4]范志強. 山西省下交漳水庫壩址比選[J].科技情報開發與經濟, 2008(09):215-216.

1007-7596(2014)03-0125-03

2013-08-12

李莎(1960-)，女，貴州貴陽人，工程師，從事水利水電工程設計工作。

TV641

B