洛川縣黃連河水庫壩址及布置比選淺析

鳳宏亮

（陜西水環境工程勘測設計研究院，陜西 西安 710018）

1 工程概況

設計中的黃連河水庫工程位于洛川縣域東南部洛河一級支流黃連河干流上。黃連河為北洛河左岸一級支流，發源于洛川縣爛柯山桃花洞，經武石、槐柏、石泉、土基等鄉鎮，在秦關鄉范家塬村北溝流入洛河，干流全長38.6 km，平均比降為12.9‰，流域面積245.8 km2。黃連河水庫壩址以上控制流域面積220.0 km2，占全河流流域面積的89.5%。黃連河流域東北高西南低，是陜北黃土高原的邊緣地帶，屬陜西省嚴重干旱缺水的地區。黃連河水庫工程是洛川縣土基鎮供水工程和農業灌溉的調蓄水庫，同時也是土基鎮居民生活抗旱應急水庫，該工程擬調蓄黃連河干流水量，以緩解洛川縣土基鎮及周邊區域生活灌溉供水不足的矛盾。

樞紐工程由大壩、溢洪道、導流放空建筑物等三部分組成，等別為Ⅳ等工程，設計洪水重現期為50 年，洪峰流量857 m3/s；校核洪水重現期為500 年，洪峰流量1212 m3/s。

2 壩址選擇

壩址選擇不僅受地形、地質條件等因素的限制，還受到水庫工程投資和社會環境影響等方面的制約。在滿足水庫供水規模的情況下，黃連河水庫工程初步于黃連河中游抽水站附近選定上、下兩處壩址。其中，上壩址位于黨家塔滾水壩上游300 m左右處，下壩址位于黨家塔抽水站下游約500 m 左右處。兩壩址間距離1.0 km 左右。

2.1 地形地質條件

上壩址位于黨家塔滾水壩上游300 m 左右處，處在河流彎道下游，河道東北至西南向，壩段河谷較為順直，左壩肩邊坡整體相對較緩，高程890 m 以下黃土岸坡坡角30°～45°，小型沖溝發育，坡面較為破碎，植被茂盛，以上總體呈臺階狀緩坡地形，整體坡度15°～20°，目前為耕地，坡腳處壩軸線上游岸邊基巖局部出露，高于河漫灘2.0 m 左右。右壩肩岸坡較陡，高程877 m 以上為黃土岸坡，以下為基巖岸坡，基巖岸坡近直立狀，頂面為一人工開挖小平臺。壩頂以下黃土岸坡坡角50°～65°，局部直立，以上岸坡相對較緩，坡角45°～55°，植被稀少，壩軸線上下游各發育小沖溝一條，邊坡整體較為完整。受下游滾水壩影響，目前河床及漫灘屬堆積型，地形平緩。河床高程864.40 m～865.40 m，比降0.44%，寬約0.8 m～2.0 m，左右岸河漫灘高出河床0.5 m～1.0 m，寬度30 m～50 m。上部覆蓋粉質壤土夾卵礫石層，厚度6.0 m 左右。

下壩址位于黨家塔抽水站下游約500 m 左右處，河道走向與上壩址相近，壩段河谷較為順直，谷底高程852.0 m～848.0 m，比降2.61%，寬度5 m～25 m。河谷基巖裸露，局部表層覆蓋薄層卵礫石，河床深切入基巖內5 m～15 m，屬侵蝕性河谷。左壩肩岸坡較平緩，整體呈臺階狀分布，坡度20°～38°，局部直立，坡角河岸邊基巖出露高程855 m，壩軸線上下游各發育一小型沖溝，上游側沖溝中部基巖局部出露，坡面植被茂盛；右壩肩岸坡較陡，高程873 m 以上為黃土岸坡，以下為基巖岸坡，基巖岸坡近直立狀，受裂隙切割及卸荷作用影響，巖體較為破碎。黃土岸坡坡角45°～65°，局部直立，壩軸線上游發育兩小沖溝，溝口沖涮至基巖面，坡面植被稀少，壩肩邊坡相對較為完整。兩壩址地質地形條件比較見表1。

從壩址工程地質條件綜合比較：黃連河水庫所選壩址兩岸廣布深厚第四系松散堆積物，自然岸坡穩定，基巖深埋大僅河道出露基巖，河谷呈敞口式的“V”型，區內兩壩肩外側分布有大范圍筑壩土料豐富，均具有修建當地材料壩的基本地形地質條件。上壩址位于河谷彎道處，利于水工建筑物布置，壩頂長度較小，但壩基濕陷性土范圍及厚度大，右岸埋藏砂礫石層是造成壩址區主要滲漏通道，壩基及壩肩防滲帷幕處理量相對較大；溢洪道以黃土地層為主，處理難度高且工程量大，導流洞以半巖半土洞為主，穩定性差施工難度大。下壩址河谷段基巖裸露，兩壩肩基巖埋深較淺，壩基變形及滲漏問題相對上壩址不突出，溢洪道及導流洞以巖基為主，優勢明顯；僅交通運輸條件較上壩址略差。綜合分析認為下壩址地質條件稍優于上壩址。

表1 兩壩址工程地質條件比較表

2.2 樞紐布置

由于工程區附近缺少滿足質量要求的石料（砌石）及砼骨料，且壩址處溝谷寬闊，寬高比達13∶1，加之壩基為砂巖層，強度低，力學性能差，不宜修建拱壩及重力壩，同時工程區土料豐富，質量滿足土壩筑壩要求。因此，黃連河水庫樞紐以當地材料壩為主。經比較，均質土壩筑壩料單一，獲取方便，施工方便，質量易保證，工期較短，投資費用較少，故本階段選擇均質土壩為工程首選壩型。

2.2.1 上壩址水庫樞紐布置

根據徑流調節計算和洪水調節計算，確定上壩址水庫總庫容 971.48 萬 m3，興利庫容 83 萬 m3。

水庫樞紐工程主要建筑物由攔河壩、溢洪道、泄洪排沙洞等組成。其中，泄洪排沙洞布置在左岸，采用明流洞，溢洪道布置在左岸，為開敞式正堰溢洪道。

攔河壩采用均質土壩，壩頂高程899.65，壩頂寬7.0 m，最大壩高40.0 m，壩頂總長247.0 m，最大底寬230.00 m；上游壩坡坡比為1∶3.0，下游坡比為1∶2.5。壩體上游壩坡采用C25鋼筋混凝土護坡，下游壩坡采用砼網格內種草皮護坡。

溢洪道布置在大壩左岸，采用側槽開敞式WES 實用堰，在進出口條件符合要求的基礎上力求長度最短，軸線為兩折線。溢洪道由進水渠段、控制段和側槽、側槽調整段、泄槽段、挑流消能段和護坦段七部分組成，全長214 m，均采用鋼筋砼結構。

溢洪道布置在左岸壩端，采用正堰溢洪道，由進水渠段、正堰控制段、泄槽段、陡坡段、消力池段、護坦等部分組成，全長355.00 m，最大下泄流量863.21 m3/s。

泄洪排沙洞布置在左岸庫內，全部為直線段，由進口段、洞身段、出口段等部分組成，進口設放水塔，洞身為矩形箱涵，凈尺寸4.0 m×6.0 m，采用底流消能，放水洞全長350.0 m，最大下泄流量為147.32 m3/s。

2.2.2 下壩址水庫樞紐布置

根據徑流調節計算和洪水調節計算，確定上壩址水庫總庫容 935 萬 m3，興利庫容 120 萬 m3。

水庫樞紐工程主要建筑物由攔河壩、溢洪道、泄洪排沙洞等組成。根據地形條件，確定左岸布置開敞式側堰溢洪道，右岸布置泄洪排沙洞。

攔河壩采用均質土壩，壩頂高程892.00 m，壩頂寬7.0 m，最大壩高43.5 m，壩頂總長294 m，最大底寬246.50 m；上游壩坡坡比為1∶3.0，下游坡比為1∶2.5。壩體上游壩坡采用C25鋼筋混凝土護坡，下游壩坡采用砼網格內種草皮護坡。

下壩址溢洪道布置在左岸壩端，由進水渠段、側堰控制段、調整段、泄槽段、陡坡段、挑流段、護坦等部分組成，全長214 m，最大下泄流量578 m3/s。

泄洪排沙洞布置在左岸靠河道中部位置壩下，進出口為直線段，兩直線段之間設圓弧轉彎段。泄洪排沙洞由進口段、洞身段、出口段等部分組成，進口設放水塔，洞身為圓拱直墻型，凈尺寸4.0 m×6.0 m，洞身末端接出水渠與現狀巖質岸坡相接，挑流消能。全長397.88 m。泄洪洞最大泄洪流量233.34 m3/s。

2.2.3 兩壩址樞紐布置比較

兩壩址樞紐工程建筑物組成相同，其中壩體和溢洪道布置相似，優缺點相近，兩者中，主要是泄洪排沙洞布置區別較大。上壩址泄洪排沙洞布置在左岸，由進口段、洞身段、出口段等部分組成，進口設放水塔，采用底流消能，放水洞全長350.0 m。下壩址由于受左岸局部地形條件限制，泄洪排沙洞布置在河道偏中壩下位置，洞身線路雖較長，但由于壩基為基巖，洞身整體坐落與基巖內，部分可明挖施工，出口處地形條件較好，采用挑流消能。綜合比較，下壩址布設及條件由于上壩址。

2.3 水庫淹沒

庫盆壓覆范圍內無可開采礦產資源、人口及文物古跡分布，僅在庫尾武家河一級階地上有一處抽水站（井）。庫區河谷兩岸階地表面分布有大片耕地。蓄水后將淹沒河道耕地，上壩址約16.5 hm2，下壩址約13.5 hm2。上壩址淹沒處理補償費用為3207.20 萬元，下壩址為3036.81 萬元，下壩址優于上壩址。

2.4 兩壩址樞紐工程投資

上壩址樞紐壩長247 m，最大壩高40 m，壩底最大寬度230 m，攔河壩、溢洪道、泄洪排沙洞工程直接投資費用為21330 萬元，淹沒處理補償費用3207.20 萬元，兩項合計投資24537.20 萬元；下壩址樞紐壩長294 m，最大壩高43 m，壩底最大寬度249 m，攔河壩、溢洪道、泄洪排沙洞工程直接投資費用為18221.42 萬元，淹沒處理補償費用為3036.81 萬元，兩項合計投資21258.23 萬元。下壩址在主要工程投資上低于上壩址，而且下壩址淹沒補償稍低。

2.5 壩址確定

根據對上壩址和下壩址從地形地質條件、樞紐布置、水庫淹沒損失、工程總投資等方面進行綜合分析比較，下壩址要優于上壩址。

3 結論

1）壩址比選是決定水庫工程建設的關鍵環節之一，是決定水庫工程是否可以發揮全部功能和效益的重要因素。在水庫工程建設過程中，應對幾個可能的水庫壩址進行系統地分析和比較，進而選擇出經濟合理、技術可行的最優壩址。

2）根據兩壩址的地形地質條件，對兩壩址的樞紐工程布置從技術、經濟及社會環境影響角度進行了綜合比較，最終認為下壩址要優于上壩址。因此，在可研設計階段推薦下壩址為建庫壩址。