哈密市射月溝水庫瀝青心墻壩水庫增容加高方案設(shè)計(jì)論證

2016-05-19 09:19:23賈知明新疆哈密地區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院

河南水利與南水北調(diào) 2016年3期

□賈知明（新疆哈密地區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院）

□賈知明（新疆哈密地區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院）

摘要：隨著工業(yè)用水量日趨增加，哈密市射月溝水庫一期工程供水規(guī)模已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各礦業(yè)用水的需要，為了解決突出的缺水問題，需要增容加高射月溝水庫大壩。通過設(shè)計(jì)論證采用復(fù)合土工膜斜墻對(duì)壩體進(jìn)行加高，文章將不同壩型、防滲形式相結(jié)合的一種復(fù)合式壩型，相對(duì)現(xiàn)土石壩傳統(tǒng)壩型而言具有創(chuàng)新與突破，具有經(jīng)濟(jì)、合理與實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：射月溝水庫；大壩增容加高；瀝青混凝土心墻；復(fù)合土工膜斜墻

1　工程概況

哈密市射月溝水庫位于哈密市沁城鄉(xiāng)東南約8 km射月溝流域。徑流主要由融雪水、夏季降雨和地下水組成，屬融雪水、降雨混合型補(bǔ)給河流。壩址以上流域面積408 km2，多年平均年徑流量1819萬m3。大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 a一遇，洪峰流量為219 m3/s；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300 a一遇，洪峰流量為537 m3/s，射月溝水庫的主要任務(wù)：按照地區(qū)水資源配置方案，解決哈密市東部礦區(qū)缺水的需要；滿足沁城鄉(xiāng)二宮村農(nóng)業(yè)灌溉及生態(tài)用水同時(shí)兼顧下游防洪的需要。

水庫樞紐工程由攔河壩、放水涵管及導(dǎo)流、放空洞、溢洪道等建筑物組成,壩體為澆注式瀝青心墻砂礫石壩，最大壩高34.50 m，壩頂長度386.50 m，放水涵管及導(dǎo)流、放空洞布置在大壩左岸；溢洪道布置在右壩肩鞍部處。工程規(guī)模屬小（Ⅰ）型。

射月溝水庫一期工程總庫容為507.34萬m3，興利庫容為215.87萬m3；攔洪庫容90.67萬m3；調(diào)洪庫容187.35萬m3，死庫容104.62萬m3；水庫每年為農(nóng)業(yè)灌溉供水131.60萬m3，為工業(yè)供水810萬m3(90%保證率)。通過水庫削峰滯洪可使30 a一遇設(shè)計(jì)洪水下泄流量減少到148.54 m3/s，300 a一遇校核洪水下泄流量減少到380.32 m3/s。

2　射月溝水庫二期工程興建緣由

哈密地區(qū)處于干旱內(nèi)陸區(qū)域，水資源總量不足且時(shí)空分布極不均衡，是資源性缺水地區(qū)也是工程性缺水地區(qū)，哈密射月溝水庫于2008年10月完工，同年11月中旬下閘蓄水，在一定程度上解決了哈密市東部礦區(qū)缺水的需要。隨著進(jìn)駐哈密市東部礦區(qū)企業(yè)增多，工業(yè)用水量日趨增加，原水庫年工業(yè)供水810萬m3供水規(guī)模已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各礦業(yè)用水的需要，為了解決該突出的缺水問題，采取跨流域從水庫上游的大小天生圈、烏拉臺(tái)及7條坎爾井水量，把豐裕水量通過修建引水渠首和引水干渠，調(diào)入射月溝水庫內(nèi)。在射月溝原水庫工程的基礎(chǔ)上興建二期工程。

哈密市射月溝水庫原總庫容507.34萬m3，調(diào)水之后經(jīng)調(diào)節(jié)計(jì)算射月溝水庫所需總庫容677.90萬m3，工業(yè)供水增加到1353.20萬m3，相應(yīng)最大壩高為37.65 m，對(duì)大壩工程基礎(chǔ)地質(zhì)條件、壩體的結(jié)構(gòu)及對(duì)泄洪建筑物、引水建筑物的結(jié)構(gòu)安全等相關(guān)因素進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全分析、復(fù)核計(jì)算，大壩加高后可基本滿足規(guī)范的安全要求。

結(jié)合工程實(shí)際情況，水庫加高方案初擬兩種方案進(jìn)行比較：方案一為水庫大壩二期加高部分采用土工膜斜墻防滲，最終大壩為瀝青心墻壩與土工膜斜墻防滲壩相結(jié)合復(fù)合壩型，方案二為按照一期工程大壩瀝青混凝土心墻壩壩型加高壩體。

3　射月水庫二期大壩加高方案比選

3.1方案一

復(fù)合土工膜斜墻加高方案，壩體加高典型剖面見圖1。

大壩橫剖面設(shè)計(jì)分一期工程和二期工程，一期工程已于2008年10月完成，壩體完成填筑高度為1493.50 m，壩體防滲采用瀝青混凝土心墻。本次二期工程大壩壩體防滲采用復(fù)合土工膜斜墻防滲，二期上、下游壩坡與一期工程壩坡一致，上游壩坡1:2.25，下游壩坡1:2.00。原壩軸線不變，二期工程壩體加高3.15 m,前壩腳線不變，后壩腳線向下游延伸，復(fù)合土工膜斜墻與下面瀝青混凝土心墻與土工膜連接，與上面防浪墻連接時(shí)，在防浪墻設(shè)置預(yù)埋件，將復(fù)合土工膜固定預(yù)埋件上。

圖1　復(fù)合土工膜斜墻加高方案壩體剖面圖（方案一）

3.2方案二

瀝青混凝土心墻加高方案，壩體加高典型剖面見圖2。

圖2　瀝青混凝土心墻加高方案壩體橫剖面圖（方案二）

大壩的上、下游壩坡維持原一期工程壩坡坡度不變，上游坡為1：2.25，下游壩坡坡度為1：2，二期工程壩體加高3.15 m,原壩軸線不變，前后壩腳線分別向上下游延伸，瀝青混凝土心墻頂部原一期工程高程1492.30 m，加高3.15 m，二期工程后瀝青混凝土心墻頂部高程為1495.45 m。

3.3分析結(jié)果

方案一：壩體加高工程投資416.82萬元，方案二：壩體加高工程投資646.32萬元。

方案一較為經(jīng)濟(jì)，方案二如在一期瀝青混凝土心墻基礎(chǔ)上興建二期瀝青混凝土心墻壩，勢(shì)必?fù)p壞一期的防浪護(hù)坡混凝土板，需將一期的防浪護(hù)坡混凝土板折除，待二期壩體施工完成后，重新進(jìn)行前壩坡防浪護(hù)坡混凝土板澆筑。施工時(shí)間長，投資大。為此我們采取保護(hù)一期前壩坡防浪護(hù)坡混凝土板，采取由復(fù)合土工膜斜墻防滲，在一期壩體后壩坡和壩頂加高培厚，這樣不僅投資最省，還可以加快施工進(jìn)度。選擇方案一較為經(jīng)濟(jì)合理。

4　大壩加高采用復(fù)合土工膜斜墻的優(yōu)勢(shì)和先進(jìn)性

4.1施工方便

施工過程可不排空水庫蓄水，可在水庫正常蓄水狀態(tài)下施工，工期短。而方案二按瀝青心墻壩加高要對(duì)一期工程上游壩坡進(jìn)行填筑和處理，施工中要排空水庫蓄水，并要進(jìn)行施工導(dǎo)流。

4.2結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理

防滲體下部采用瀝青混凝土心墻、上部采用土工膜斜墻，使得大壩防滲體在高水頭作用范圍采用性能可靠的瀝青混凝土防滲，在低水頭作用范圍采用土工膜斜墻防滲。

采用瀝青混凝土防滲，瀝青混凝土單價(jià)2000元/m3，瀝青混凝土心墻厚度為40 cm，折合每平方米（擋水面）約800元，采用土工膜斜墻防滲每平方米（擋水面）約26元，折算為垂直防滲面每平方米約65元，因此大壩二期加高防滲體采用瀝青混凝土心墻是土工膜斜墻成本的12倍，方案二按原壩型（瀝青混凝土心墻壩）對(duì)壩體進(jìn)行加高需對(duì)一期工程壩體防浪護(hù)坡進(jìn)行拆除和重建，按方案一進(jìn)行壩體二期加高可利用原壩防浪護(hù)坡而避免此部分的拆除重建。射月溝水庫大壩二期加高采取復(fù)合土工膜斜墻方案，節(jié)省投資約229.50萬元。經(jīng)濟(jì)性較為明顯。

5　結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，基于工農(nóng)業(yè)對(duì)水資源日益增長的需求，為了使水庫發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。水庫增容加高，是個(gè)很好的解決辦法。特別是西部地區(qū)多泥沙河流的小型水庫，河流流量比較小，排沙、沖沙較為困難，水庫淤積較為嚴(yán)重，水庫興利庫容減少，嚴(yán)重制約水庫經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。在大壩基礎(chǔ)地質(zhì)條件、壩體結(jié)構(gòu)安全的前提下，采用復(fù)合土工膜斜墻對(duì)壩體進(jìn)行加高，將不同壩型、防滲形式相結(jié)合的一種復(fù)合壩型，相對(duì)現(xiàn)土石壩傳統(tǒng)壩型而言具有創(chuàng)新與突破，具有經(jīng)濟(jì)、合理與實(shí)用性。哈密市射月溝水庫運(yùn)行6 a來，大部分是滿庫運(yùn)行，防滲效果非常良好，通過水庫增容加高使有限的水資源發(fā)揮最大效益，加快推動(dòng)哈密地區(qū)資源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化，為哈密經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要作用。

（責(zé)任編輯：趙鑫）