鎮遠縣金盆水庫大壩壩型比選

周義波，劉 茂

（貴陽市水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

金盆水庫位于貴州省鎮遠縣西北部的羊場鎮，距鎮遠縣主城區35 km，距羊場鎮2.6 km，場區交通方便。水庫所在流域大江河為沅江水系龍江河右岸一支流，主要任務是羊場鎮城鎮生活供水和灌溉用水，是《貴州省鄉鄉有穩定供水水源工程規劃》（2016～2020），中明確的重點水源工程之一。水庫壩線以上流域集水面積1.58 km2，主河道長1.90 km，河道平均坡降60.8‰。多年平均徑流量94.8萬m3，多年平均流量0.03 m3/s。水庫校核洪水位924.22 m，總庫容51.2萬m3，正常蓄水位922.00 m，相應庫容39.3萬m3，最大壩高28 m，壩軸線長101 m。工程建成后，規劃年總供水量為62.3萬m3，其中：羊場鎮1萬居民生活用水量47.2萬m3（P=95%），下游713畝耕地灌溉用水量15.1萬m3（P=80%）。該水庫工程等別為Ⅴ等，工程規模系?。?）型。

2 地形地貌及水文地質條件

壩址段河流流向為N69°E，為近對稱的寬緩淺切“V”型河谷，較平直。壩線河床最低處高程為902.25 m，天然河道過流寬度2 m～5 m，河水深0.2 m～0.5 m，河谷比降約2%。壩址河谷高程902.25 m～907.74 m，河谷底寬約33 m。河谷高程922 m時，河谷寬度86 m，寬高比為4.3∶1.0。壩址處地層巖性主要為寒武系中統高臺組（∈2g）的白云巖夾鮞粒白云巖及泥質白云巖。岸坡較陡處出露基巖，岸坡平緩處及左岸埡口地帶覆蓋粘土層；河床未見出露基巖，覆蓋第四系（Q）砂卵礫石夾塊石層及粘土層。

壩址區巖體中主要的結構面為裂隙面和巖層面，無斷裂性構造分布。壩址地層單一，為高臺組（∈2g），巖層傾向左岸略偏上游，產狀N46°～60°E /SE∠10°～28°，河谷為縱向谷，走向N69°E，河床段河流與巖層的走向交角為9°。壩址裂隙面多平直光滑，未見錯動痕跡，部分裂隙面粗糙較起伏。裂隙面表層至強風化帶裂隙面多受風化影響夾泥或無充填，張開1 mm～6 mm不等。經鉆孔揭露，向深度發展，弱風化層裂隙多數張開較小至閉合，普遍0～2 mm，且均為方解石充填，深部裂隙未發現泥質充填現象。

3 壩型選擇及樞紐布置

3.1 適宜壩型分析

根據選定的下壩線選擇適宜的代表壩型進行比選。根據壩區地形地貌及地層巖性，左壩肩峰頂高程932.81 m，高于河谷30.6m，河谷至峰頂坡度16°～32°。左岸坡存在負地形埡口，埡口高程925.03 m，左岸地形平緩，坡度2°～ 12°，左岸坡峰頂高程937.49 m。右壩肩峰頂高程955.00 m，高于河谷52.75 m，右壩肩地形坡度45°，岸坡地形坡度4°～19°。右壩肩山體較雄厚，不存在埡口地形。兩岸地形坡度總體為32°～45°，左岸相對高差22.3 m～30.6 m，右岸相對高差52.75 m，壩址高程902.25 m～955.00 m。

左岸地形較單薄存在地形埡口，總體地形不完整。巖體質量分類上為較硬巖，并夾軟質巖，巖層較不均一。據現場裂隙調查及鉆孔聲波、孔壁攝影揭示，壩址巖體較破碎。

綜上，該壩線不具有建設拱壩的地質地形條件，因此只能建剛性壩及當地材料壩，綜合以上條件本階段擬選擇C15砼埋石重力壩和面板堆石壩進行比較。

3.2 C15砼埋石重力壩方案

工程主要建筑物有：C15砼埋石重力壩+右岸取水兼放空底孔+壩頂溢洪道+左岸埡口截流墻。大壩正常蓄水位922.00 m；設計洪水位923.75 m，設計洪水標準為30年一遇（P=3.33%）；校核洪水位924.22m，校核洪水標準為200年一遇（P=0.5%）。工程平面布置見圖1。

圖1 重力壩方案樞紐平面布置圖

3.2.1 大壩C15砼埋石重力壩

大壩河床段建基面高程897.00 n，壩軸線方位角NE159°，壩頂寬為4.0 m，壩頂高程925.00 m，最大壩高28 m，壩頂長度101.0 m。

上游防滲面板為C25的二級配常態混凝土，908.00 m高程以下厚0.8 m，908.00 m高程以上厚為0.5 m，抗凍等級F50，抗滲等級W6；基礎設置1 m厚的三級配C15常態混凝土墊層（90天齡期）。壩體設置7條橫縫，間距15 m～20 m寬。均在橫縫上游側防滲面板處設置一道銅片止水，止水銅片厚1.2 mm，銅片兩側埋入混凝土內的長度均為25 cm。

壩基基礎處理采用固結灌漿，固結灌漿孔按梅花型布置，孔排距為3 m，固結深度暫按6 m計算，初擬固結灌漿范圍2442 m2，固結灌漿孔268孔，進尺約1608 m。

防滲帷幕線沿壩中心線布置，兩岸向山內延伸與地下水位連接，防滲帷幕線長682 m。預計防滲面積約18416 m2，總進尺14483 m，有效進尺10858 m。

3.2.2 C15砼截流墻

截流墻位于左岸埡口處，該埡口地面高程約925.00 m。該處覆蓋層厚約5.0m，截流墻中心線同大壩帷幕灌漿線布置一致，截流墻頂高程925.00 m，基礎勘巖1.0 m，基礎高程為919.00 m；截流墻最大高度為6.0 m，截面設計為矩形，墻厚2.0m，采用C15三級配常態混凝土澆筑，抗凍等級F50，抗滲等級W4。截流墻中心線長度為56.0 m，設三條伸縮縫，伸縮縫上游側各設一道銅片止水。

3.2.3 壩頂溢洪道

大壩溢洪道布置在河床靠左岸壩段，溢流壩段長6 m，樁號壩橫B0+054.0至橫B0+060.0，采用單孔布置，凈寬為4.0 m。設計為開敞式無閘門表孔自由溢流，堰頂高程922.00 m，堰型設計為實用堰（WES型），消能方式采用底流消能，反弧段半徑為8.0 m，圓心角53.13°，消力池底板高程為899.50 m，消力池寬4.0 m，長14.0 m。溢洪道及消力池底板及側墻均采用C30的鋼筋混凝土澆筑。

3.2.4 取水兼放空底孔

根據壩址處地形地質條件，結合供水情況，且受水區在大壩下游，因此將取水及放空建筑區布置在大壩右岸。該水庫庫容量不大，為節約投資和方便管理，將取水及放空底孔合二為一，布置如下：

取水兼放空底孔中心線樁號為B0+028，參照類似工程經驗，取水建筑物設計為兩層取水，上層取水口進口底板高程為916.00 m，底層取水口進口底板高程為906.00 m。進口均為喇叭形布置，進口尺寸為2.8 m×1.4 m（寬×高），進口段邊墻圓弧半徑為0.5m，進口段后設有攔污柵，閘槽尺寸為1.8 m×1.4 m（寬×高）。攔污柵后接事故檢修閘門，該段取水孔頂曲線和邊曲線采用橢圓曲線，經頂曲線和邊曲線漸變后取水孔尺寸漸變為1.0 m寬×1.4 m高，取水孔在與大壩連接處開始由矩形斷面漸變為圓形斷面，漸變段長3.0 m，漸變段后接DN600 mm鋼管。壩體部分取水管采用C20二級配混凝土包管，厚50 cm。在大壩下游設一根DN50的生態水下放管，接入消力池，在取水管Q0+035.00處設叉管，分叉一根DN600的放空管，接入消力池，分叉一根DN300的供水管用作人畜飲水和一根DN200的灌溉供水管。

3.3 面板堆石壩方案

面板堆石壩方案擬定為：主壩面板堆石壩+左岸埡口溢洪道+右岸導流兼放空取水隧洞。

3.3.1 大壩

在面板壩方案中大壩按30年一遇洪水設計（P=3.33%），300年一遇洪水校核（P=0.33%）。設計面板堆石壩壩軸線方位角為NW21°，壩頂高程924.00 m，防浪墻頂高程為925.20 m，河床趾板建基面高程為896.00 m，最大壩高28.0 m，壩頂軸線長為98.0 m。根據規范并結合大壩施工、運行及構造要求，壩頂路面寬度設計為5.0 m，加上上、下游防浪墻厚度，即壩頂總寬度為5.7 m。上、下游壩坡設計均為1∶1.4，上游鋼筋混凝土面板設計為0.4 m等厚；下游壩坡908.30 m高程設一級馬道，馬道寬2.0 m。混凝土趾板置于弱風化巖體上部，厚度為0.5 m，寬度為6.0 m，趾板及907.00 m以下面板設有上游鋪蓋及蓋重堆石區。面板下游依次為墊層區（水平寬3.0 m）、過渡區（水平寬4.0 m）、主堆石區、下游次堆石區、下游堆石排水區及下游護坡，下游干砌石護坡為0.5 m厚。堆石材料均應采用料場開挖的新鮮的厚層石料填筑。

3.3.2 溢洪道

溢洪道布置于左岸埡口處，由控制段（寬頂堰）、泄槽段、反弧段及消力池段組成。溢流堰堰頂高程922.00 m，為寬頂堰，溢流堰凈寬為4 m，等寬度布置，過流斷面為矩形。堰頂上設置5 m寬單跨交通橋。溢洪道總長度160.0 m。溢洪道底板及側墻均采用C30鋼筋混凝土澆筑。

3.3.3 導流兼取水隧洞

導流兼取水隧洞總長120.0 m，洞線平面布置設有一個轉彎段，半徑為10 m。前期導流洞為無壓的城門洞型，斷面尺寸為2.0 m（寬）×2.0 m（高），進口底板高程905.5 m，進口段待下閘蓄水前進行封堵兼作無壓取水隧洞。取水隧洞的設計同C15砼埋石重力壩方案的取水兼放空底孔設計。

4 壩型比選結論

金盆水庫是羊場鎮重要的人畜飲水及灌溉水源之一。根據選定壩線的地形、地質條件，經過對代表壩型重力壩和面板堆石壩的整體布置設計和詳細的論證比較，及投資情況分析，重力壩壩區樞紐土建部分主要工程量投資為2438.24萬元，面板堆石壩壩區樞紐土建部分主要工程量投資為2523.31萬元，重力壩壩區投資概算優于面板堆石壩壩區樞紐樞紐投資85.07萬元。綜上，優選技術合理、經濟優越的C15埋石重力壩作為代表壩型。