李家梁水庫壩址選擇分析

劉　媛

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都　610081)

?

李家梁水庫壩址選擇分析

劉媛

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都610081)

摘要：李家梁水庫工程是一座具有農業灌溉、鄉鎮和農村供水等綜合利用功能的中型水利工程。針對李家梁水庫壩址區地質條件復雜情況，綜合考慮了地形地貌、地層巖性、地質構造及庫區水文條件、水庫功能、規模、施工條件與筑壩工程量、移民搬遷、投資等因素后優選了擬建壩址，經比較分析后選擇了中壩址方案。李家梁水庫壩址的比較選擇方法可供同類工程參考。

關鍵詞：李家梁水庫；可行性研究；壩址選擇；方案比選

1工程概述

李家梁水庫位于四川省萬源市澌灘河右岸一級支流喜神河上游，是一座具有灌溉、供水等綜合利用功能的中型水利工程。樞紐工程等級為3級。由于其最大壩高超過70m，故將主要建筑物級別提高一級，為2級，次要建筑物等級為4級，臨時建筑物等級為5級。擋水、泄水及取水建筑物設計洪水P=2%(50a一遇)，校 核 洪 水P=0.2%(重力壩500a一遇，土石壩1 000a一遇)；下游消能防沖建筑物洪水標準采用30a一遇洪水設計；干渠設計洪水P=10%(10a一遇)，支渠設計洪水P=10%(10a一遇)。李家梁水庫灌區設計灌溉面積6.85萬畝(1hm2=15畝)，水庫供水范圍內年需水總量為900萬m3，其中灌溉需水815萬m3，灌區場鎮及農村需水85萬m3。水庫校核洪水位高程1 055.5m，設 計 洪 水 位 高 程1 054.78m，正常蓄水位高程1 053m，死水位高程1 014m，總庫容1 179萬m3，正常蓄水位對應庫容1 064萬m3，死庫容72萬m3。

2水文地質條件

2.1水文條件

李家梁水庫位于澌灘河右岸一級支流喜神河，在對神口河水文站1959～2012年54a日徑流過程進行分析后得知，由于流域來水主要靠降水，流域汛期徑流量變幅極大：主汛期發生在8月，最大日平均徑流量為128m3/s，最小日平均徑流量僅為0.899m3/s。流域多年平均徑流深為678mm，實測最大年 徑 流 深 為1 507mm(2011年)，最小徑流深為162mm(1999年)。徑流不均勻系數達0.45，年際變化絕對比例達9.3。李家梁庫區面雨量為1 309mm，上、中、下三個規劃壩址的流域面積分別為12.52km2、15.88km2和17.84km2。多年平均年徑流總量分別為：上壩址872萬m3，中壩址1 106萬m3，下壩址1 242萬m3。

澌灘河流域的洪水由暴雨形成，暴雨發生的時間多在5～9月，大暴雨一般在7月和9月出現。喜神河洪枯變化大，汛期進入較早(4月份)，退出較遲(10月份)。從神口河水文站的實測資料分析得知：該站最大實測洪峰流量為4 760m3/s(2010年7月17日)，最小流量為0.08m3/s(1999年2月下旬)，水位變幅達10m。洪水過程具有山區小流域陡漲陡落、洪峰尖瘦的特點，一般洪水起漲時間約為2h，洪水持續時間為1～2d。多年平均懸移質輸沙量為1.366萬t，年輸沙模數為860t/km2，含沙量為1.146kg/m2。

2.2地質條件

庫區位于侵蝕、剝蝕階梯狀臺地峽谷中低山地貌單元內，水庫區基巖為侏羅系中統(J2s)上沙溪廟組、上統遂寧組(J3s)、蓬萊鎮組(J3p)的砂巖、粉砂質泥巖等。地質構造上位于大巴山弧形構造泥溪復向斜與水洋坪復式背斜間，兩復背、向斜間次級褶皺發育，斷裂構造不發育。

庫區內的地下水可以分為基巖裂隙水、孔隙潛水兩大類。孔隙潛水富存于第四系松散堆積物中，富水性差異明顯，河床及階地含漂塊碎礫層中富水性為中等～強，其余各堆積物富水性為弱～微弱。

水庫正常蓄水后不存在向鄰谷及下游的集中滲漏通道，庫盆山體均存在新鮮巖體阻隔，其透水性微弱，可視為相對隔水層；富存于風化、卸荷巖體的地下水最終向水庫區排泄，不存在水庫永久性滲漏問題。

3擬選壩址的基本情況

根據規劃供水及灌區分布要求、水文、地形地質、建設征地移民安置、交通等條件，選擇喜神河上游新店鄉涌泉村肖家溝至大河溝間約2km河段作為李家梁水庫壩址規劃河段，并在該河段初步擬定了五個壩址進行比較。

壩一位于肖家溝與喜神河交匯處，為原20世紀70年代小一型水庫規劃壩址；壩二位于李家梁和大地壩之間；壩三位于大地壩下游；壩四位于大河溝上游；壩五位于大河溝下游頭道河狹谷處。由于壩三和壩五壩址經地質測繪及勘探后發現其地質條件差，尤其是壩五左壩肩堆積體方量大，且于上世紀60年代中期發生過滑坡，其滑坡方量初估大于100萬m3，因此而放棄兩壩址。只針對壩一、壩二和壩四(分別命名為上、中、下)三個壩址進行比選。上、中壩址相距約0.96km，中、下壩址相距約0.9km。三個壩址按相同工程建設任務、相同的灌溉保證率進行水力計算后初定工程規模，進行綜合技術經濟比較后初選工程壩址。

4擬選壩址之綜合比較

在壩址選擇時，影響壩址選擇的因素很多，應根據地形、地質、工程規模及施工條件，經過政治、經濟和技術綜合分析比較選定。但在具體工程中各個條件很難同時滿足，此時，應抓住主要矛盾，進行細致的方案比較，選出比較合適的壩址。

在李家梁水庫壩址選擇上，我們主要依據：(1)工程任務及規模；(2)建壩條件；(3)樞紐布置條件；(4)施工條件；(5)水庫樞紐占地及淹沒補償；(6)水庫樞紐投資等六個方面進行比較選擇。

4.1工程任務及規模

在滿足相同灌溉保證率的前提條件下，中、下兩個壩址建壩成庫后均能滿足供水區的用水量要求。上壩址灌溉面積4.8萬畝，中、下壩址灌溉面積6.85萬畝。由于上壩址集雨面積小，水庫來水量也相對較小，在獲得相同灌溉保證率的情況下灌溉面積將減少2萬畝，不能滿足供水區的用水量要求，即在水量利用方面，上壩址差，中、下壩址基本一致。就本工程灌溉及鄉村用水的任務而言，上、中、下壩址正常蓄水位均差20m左右，上、中、下三個壩址基本能通過自流方式滿足灌溉、飲水等供水要求，但下壩址需建少量、小規模提灌站，運行成本相對較高；上壩址供區灌溉面積較少。

因此，就工程任務及規模而言，上壩址較差，下壩址次之，中壩址較優。

4.2建壩條件

三個壩址分布于喜神河上游李家梁河段新店鄉涌泉村肖家溝至下游大河溝間。上、下相距不超過2km，因此地質條件相差不大，主要考慮的問題應為地形對壩軸線長度的影響、覆蓋層厚度以及壩肩滲漏等。

(1)根據地形可以判斷，中壩址的壩頂長度明顯較上、下壩址短；

(2)上壩址河床內堆積厚度約為3.1～5.8m，中壩址河床內堆積厚度約為3.5～5.3m，下壩址庫盆地形開闊，河床及一級階地堆積厚度約為10.3～22.5m，三處壩址河床段基巖均為泥質粉砂巖，兩岸坡基巖為砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖，兩岸邊坡整體穩定性較好，具備興建重力壩和當地材料壩的條件。

因此，從建壩條件講，雖然上、中、下壩址均符合建壩條件，但中壩址的建壩條件要優于上壩址和下壩址。

4.3樞紐布置條件

從樞紐布置格局、壩體布置及結構、基礎處理、邊坡工程、防滲條件、泄水消能條件、取水建筑布置條件、工程量等方面進行比較。

(1)擋水建筑物工程布置比較：上壩址建壩的高度最低，但壩軸線最長；中壩址壩體軸線最短；下壩址的壩高最高，壩軸線比上壩址略短，比中壩址的壩軸線長。從填筑量來說，上壩址較差、下壩址次之、上壩址較優。因此，從擋水建筑物工程布置來說，上壩址較差、下壩址次之、中壩址較優。

(2)防滲處理：上、中、下三個壩址方案的防滲標準均按進入透水率5Lu以下5m考慮，均采取帷幕灌漿進行防滲。從防滲處理情況看，下壩址較差，上壩址次之，中壩址較優。

(3)泄洪建筑物條件比較：上、中、下壩址的泄洪標準一致。但由于下壩址洪峰流量略大及部分溢洪道段置于較深厚覆蓋層上，需要將覆蓋層清除并進行混凝土回填處理。因此，從泄洪建筑物條件看，下壩址略差，中壩址次之，上壩址較優。

(4)放空建筑物條件比較：上、中、下壩址均為三洞合一方案，放空設施與導流洞部分結合，上、中、下壩址基本相當。

(5)取水建筑物條件比較：上、中、下壩址均為三洞合一方案，取水設施與導流洞部分結合。上、中、下壩址取水建筑物采用分層取表層水，均分為8層，采用取水口自流取水。因此，經對取水建筑物進行綜合對比得知：上、中、下壩址相當。

4.4施工條件

主要從施工條件、施工導流圍堰和導流隧洞工程量、施工工期等方面進行比較。

(1) 上、中、下三個壩址施工布置：中、下壩址基本相當，上壩址稍差；

(2) 施工導流圍堰和導流隧洞等工程量比較：中壩址較優，上、下壩址稍差；

(3) 施工工期三個壩址基本相當。

因此，從施工條件比較看，中壩址略優。

4.5水庫樞紐占地及淹沒補償

根據上述水庫淹沒實物和投資進行比較得知：李家梁水庫中壩址比上壩址建設征地總面積少16.03畝，搬遷人口少41人，下壩址比中壩址建設征地總面積多1.32畝，搬遷人口多27人，三個壩址方案影響的專業項目基本相同，建設征地農村移民安置難度基本相當，征地范圍內均無重大敏感因素。三個壩址水庫淹沒補償費用分別為5 528.79萬元、4 603.76萬元和4 526.38萬元，下壩址補償費用最低。

因此，從水庫樞紐占地及淹沒補償費用看，下壩址較優，中壩址次之，上壩址稍差。

4.6水庫樞紐投資

李家梁水庫上、中、下三個壩址水庫樞紐投資分別為37 392.53萬 元、35 200.22 萬 元 和36 413.89萬元，中壩址比下壩址少1 213.67萬元，比上壩址少2 192.31萬元，因此，從投資經濟性分析看：中壩址優。

上、中、下三個壩址樞紐方案具體綜合對比情況見表1。

表1　上、中、下壩址綜合比較表

經綜合分析比較后最終選定中壩址為李家梁水庫推薦壩址。推薦方案壩高73m，壩軸線長273m，壩頂高程1 057m，調節庫容992萬m3，靜態總投資71 628.76萬元，其中工程部分靜態總投資58 546.91萬元(樞紐工程27 253.18萬元，灌區工程31 293.73萬元)，建設征地補償及移民安置工程總投資10 213.95萬元，環境保護工程總投資488.05萬元，水土保持工程總投資2 379.86萬元。工程建成后，改善灌面2.17萬畝，新增及恢復灌面4.68萬畝，工程畝均投資10 456.75元，單位供水投資94.5元/m3。項目經濟凈現值為2 068萬元，經濟效益費用比為1.21，經濟內部收益率為10.13%。

5結語

通過對李家梁水庫的工程任務及規模、建壩條件、樞紐布置條件、施工條件、水庫占地移民安置、投資等方面對上、中、下壩址進行綜合比較論證，最后推薦最優壩址方案為中壩址。

綜上所述，選擇李家梁水庫中壩址方案在技術上可行，經濟上合理，社會效益好，綜合比較結果最優。

劉媛(1982-)，女，四川遂寧人，室副主任，工程師，碩士，從事水利水電工程設計工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-10-20

文章編號:1001-2184(2015)06-0027-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7；TV221；TV222

作者簡介: