關于云南省瀾滄縣平水河水庫工程9度高地震區大壩設計的探討

摘 要：文章詳細介紹了平水河水庫工程的情況，希望能夠為相關工作提供借鑒。

關鍵詞：平水河水庫；大壩設計；探討

1 基本概況

平水河水庫工程位于云南省瀾滄拉祜族自治縣；該縣位于云南省西南部，是全國唯一的拉祜族自治縣，也是一個多民族的山區貧困縣，全縣轄20個鄉（鎮）、158個村（居）委會，總人口49.41萬人。全縣國土面積8807km2，有林業用地面積806萬畝，森林覆蓋率為55.91%。全縣水庫控制灌溉面積7.98萬畝，共建有大小引水溝渠13869條，灌溉面積24.66萬畝，2010年現有水利工程年實際供水能力25028萬m3，占全縣水資源總量的3.0%，工程型缺水嚴重。本工程位于瀾滄縣東北部的大山鄉平水村，芒海河右岸一級支流平水河上游段，平水河徑流面積48.4km2，水庫壩址以上控制流域徑流面積11km2，河長6.81km，河道比降49.2‰，水庫流域多年平均降雨量為1600mm，多年平均年徑流量764萬m3。全鄉轄8個村民委員會，152個村民小組，3976戶，16169人，其中，農業人口15727人，實有耕地面積40848畝，其中水田16230畝，旱地24618畝，目前保灌面積897畝，只占到灌區總耕地面積1.31萬畝的7.5%，大部分耕地灌溉用水無保證。全鄉農村經濟總收入2443萬元。流域內經濟發展落后，區域面積小，耕地零散，水域分散，蓄水工程設施少，基本靠天吃飯，農業灌溉用水無保障，煙區集鎮居民飲水困難，因此，修建平水河水庫工程十分必要。

2 工程任務和規模

水庫是一座以農業灌溉為主，兼顧人畜飲水、集鎮供水的?。?）型水利工程。水庫總庫容378.3萬m3，設計灌溉面積1.31萬畝，主要分布在高程1400m～1965m范圍之間。水庫總供水量472.3萬m3，其中農業灌溉供水量423.4萬m3，占總供水量的89.6 %，設計灌溉保證率75%；灌區人畜和集鎮生活供水量48.9萬m3，占總供水量的10.4%，設計供水保證率95%。

3 工程等別及設計標準

平水河水庫工程為Ⅳ等小（一）型水庫。主要建筑物大壩、溢洪道、導流輸水隧洞按4級建筑物設計，樞紐次要建筑物、臨時建筑物、灌溉渠道及渠系建筑物均按5級建筑物設計。水庫設計洪水標準按30年一遇，校核洪水標準按300年一遇，消能防沖按20年一遇。

4 壩址區地質條件簡介

壩址區為構造剝蝕低中山峽谷地貌，谷底為侵蝕堆積河谷地貌。兩岸山頂高約2050m，河床高程為1940～1970m。兩岸地形呈不對稱“V”字型，兩側岸坡較陡，地形坡度45～55°。

由于壩址區地處Ⅸ度地震區，根據《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）附錄P土的液化判別規定：“對于粒徑小于5mm的顆粒含量質量百分率大于30%的土，其中粒徑小于0.005mm的顆粒含量質量百分率（ρc）相應于地震動峰值加速度為0.10g、0.15g、0.20g、0.30g和0.40g分別不小于15%、16%、17%、18%、19%和20%時，可判為不液化”，結合顆分試驗成果，壩基內全風化巖體，粒徑小于5mm的顆粒含量質量百分率為100%，粒徑小于0.005mm顆粒含量質量百分率為15.5～19.0%，小于20%，初判其有存在地震液化的可能性。經現場標貫試驗成果分析（詳見下表），壩基地表5m以內全風化砂土為液化砂土，壩基地表5m以下全風化砂土為不易液化砂土。

5 工程總體布置

平水河水庫樞紐工程主要建筑物有大壩、溢洪道、導流輸水隧洞。大壩為粘土心墻石碴壩，大壩壩頂高程2013.2m，上游側設1.0m高的鋼筋混凝土防浪墻，由于工程位于Ⅸ度區，工程主要建造物按Ⅸ度設防，壩頂寬度為7.0m，壩高58.6m，壩頂軸線長194.8m。

溢洪道布置于右岸壩肩，緊靠大壩，由進口明渠、控制段、泄槽段、消力池、出口明渠及護岸6部分組成，總長212.2m。溢洪道設計洪水最大泄量（P=3.33%）為20.21m3/s，校核洪水位時最大泄量（P=0.33%）為31.93m3/s。

6 大壩設計及清基原則

6.1 大壩設計

（1）壩體設計。粘土心墻石碴壩方案攔河壩由上游堆石區、粘土心墻、上下游反濾層、棱體、上下游護坡、防浪墻及壩頂結構等部分組成。大壩壩頂高程2013.2m，上游側設有高1.0m的鋼筋混凝土防浪墻，由于工程位于Ⅸ度區，工程主要建筑物按Ⅸ度設防，故壩頂寬度為7.0m，壩高58.6m，壩頂長194.8m。上游壩坡自上而下1：2.0～1：2.2，下游壩坡自上而下1：2.0～1：2.2。（2）壩體分區。粘土心墻石碴壩全部壩殼料均來源于壩殼料料場，土料主要來自土料場，根據料場分布及料源情況、按壩體結構布置、壩體各部位功能將大壩分為心墻、上下游反濾層、壩體、棱體、上下游護坡、防浪墻及壩頂結構等部位，各部位按用料要求填筑，由于是Ⅸ地震區，特別是下游坡，設計考慮在壩面采用大粒徑塊石填筑。（3）防滲心墻設計。防滲心墻頂高程心墻頂寬4.0m，上下游邊坡均為1：0.3，心墻基礎灌漿軸線處設厚度為0.8m寬為8m的C20砼墊層作為灌漿蓋板，并固結灌漿，固結灌漿在1/3壩高以上采用兩排，1/3壩高以下采用四排，固結灌漿軸線距壩軸線1.5m，孔距3m，孔深6m；心墻基礎其他部位在開挖后澆注厚度為0.4m的C20砼墊層將開挖部位封閉，減少基礎開挖后由于裸露的進一步風化。（4）反濾過渡層設計。心墻上游面與壩殼風化料間設有二層水平寬度分別為2.0m的砂石混合過渡料，下游面與壩殼風化料間設置了二層平均水平寬分別為2.0m的反濾過渡料。反濾材料及過渡料均采用壩殼石碴料場下部弱風化開采料進行加工。反濾料、過渡料、心墻料、堆石料應保持相同填筑上升高度，并進行同時碾壓，層間結合面不得有本層最大粒徑的填筑料，以保證層間結合緊密。（5）堆石區設計。大壩上游壩體全部采用強弱石碴料進行填筑，但下游壩體在高程1973.2m處進行分區，高程1973.2m以上采用強弱石碴料填筑，高程1973.2m以下采用弱石碴料填筑，利于壩體下游排水。

6.2 清基原則

（1）心墻基礎開挖。由于壩基全風化巖體承載力能滿足建筑物承載及抗滑穩定要求，但存在壓縮變形及滲透變形問題。水庫屬Ⅸ度地震區，根據地質建議對于心墻部位開挖，建基面置于全風化密實巖體中。故設計在壩基清理時，心墻部位開挖為：河床段開挖深8m，岸坡壩基段開挖原則為進入殘破積層下4m，最深達9m。（2）周邊壩基開挖。壩基為全風化花崗巖沙土，土經現場標貫試驗成果分析，壩基5m以下存在設防烈度下液化的可能。為滿足壩基抗震安全，結合工程實例，沿大壩周邊開挖寬7m，深5m的槽。（3）其他開挖。其余壩基開挖：原則進入殘坡積層以下2.0m。（4）防滲設計。根據地形地質條件，地質建議壩基和右岸沿壩軸線灌漿帷幕防滲，左岸結合埡口鄰谷滲漏灌漿帷幕防滲。灌漿帷幕底界線總體原則深入相對隔水層（q<10Lu）5.0m。

水庫灌區土地資源豐富，土壤較肥沃，區內降雨徑流量大，水資源豐富，但因缺少蓄水工程，農業灌溉用水無保證，嚴重制約了當地農業生產和社會經濟的發展，當地政府和區內群眾盼水迫切，因此工程建設是必要的。平水河水庫的新建在技術上是可行的，經濟上是合理的，工程的興建將對地方國民經濟發展具有重要的意義。