龍云灌區蟠龍水庫壩址方案比選

胡京川

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況[1]

龍云灌區地處珠江流域西江支流北流河和獨流入海的南流江中上游，工程從水量相對較豐富的北流河引水至南流江，合理配置區域水資源，為改善玉林市周邊地區農業灌溉條件、發展熱帶特色農業提供基礎，可保障城鄉生活及工業用水需求，促進區域經濟社會發展。蟠龍水庫作為龍云灌區水源工程的起點水庫，壩址控制集雨面積為985 km2，水庫總庫容1644 萬m3，屬中型水庫，水庫工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級。擋水壩上、下游最大水頭差約11 m，工程洪水標準按山區、丘陵區確定，設計洪水標準為50 a 一遇，校核洪水標準為500 a一遇。

2 蟠龍水庫壩址選擇

2.1 蟠龍水庫壩址選擇原則

（1）集雨面積和庫容足夠大，建壩工程量較小，水庫庫容滿足工程要求。

（2）水庫地質條件基本滿足成庫要求。

（3）壩址布置應盡可能減少水庫淹沒村莊、民房、耕地。

（4）壩址區地質條件應能適應建壩要求，地形條件滿足大壩樞紐布置要求。

2.2 蟠龍水庫壩址選擇

可研設計蟠龍水庫的壩址主要在規劃初定壩址的基礎上，進一步分析初定壩址上、下游河道地形地質條件、成庫條件、庫區淹沒等因素，經綜合技術、經濟比較，從而基本確定壩址位置。

蟠龍水庫作為龍云灌區水源工程的起點水庫，水庫的正常蓄水位應盡可能滿足往南流江流域范圍內的兩座調蓄水庫自流輸水的水力學要求，其次要求蟠龍水庫的有效庫容達到規劃設計要求，且要求水庫淹沒盡量少影響上游清水口鎮區，則正常蓄水位在106 m左右較為合適。結合北流河蟠龍抽水站附近的地形地質條件及水庫淹沒來看，現狀蟠龍抽水站下游兩岸分布有大片村屯，左岸為蟠龍、石龍、道付坡等，右岸為杉山腳、竹園、荔枝灣等，且各村屯地勢較低，若在此河段建壩，要達到規劃的有效庫容將淹沒大量的房屋，因此蟠龍抽水站下游河段不宜作為蟠龍水庫的壩址；而根據水文規劃專業的計算成果，若蟠龍水庫壩址上移至下蟠龍屯上游河段，要達到規劃的有效庫容將淹沒大片清水口鎮區，淹沒投資巨大，因此蟠龍水庫壩址也不宜上移至下蟠龍屯上游河段。根據以上初步分析，蟠龍水庫適宜的壩址位置主要為蟠龍抽水站至下蟠龍屯約1.7 km長河道范圍。

結合河道兩岸的地形、地質條件及現場查勘的情況，可研設計擬選擇上、下兩處壩址，聯合蟠龍～中甘嶺引水渠的布置進行綜合比選，以確定相對較優的壩址方案。上壩址位于蟠龍抽水站上游約800 m 處，下壩址位于現有蟠龍抽水站處。兩壩址位置示意圖見圖1。

圖1 蟠龍水庫上、下壩址位置示意圖

3 樞紐方案布置

3.1 上壩址方案

壩址位于蟠龍抽水站上游約800 m 處，左岸山坡較陡，山坡中下部坡度35°～45°，山坡上部坡度25°～30°，山頂高程約147 m 有北流至清水口X441公路穿過。右岸階地發育，寬140～200 m，大多開發成耕地。壩址上游200 m至下游300 m范圍內河道較順直，流向為N10°W，河床寬54～68 m，河床高程95.5～97.0 m，河底較平順、縱坡小。壩址覆蓋層主要有第四系填土、沖積層和殘坡積層。壩址區基巖主要為志留系下統第一組（S1a）地層，壩區巖層受區域性構造影響，整體倒轉，但巖層產狀總體穩定，局部位置有褶皺及小斷層等構造發育。壩址全強風化及弱風化上部巖體節理較為發育，巖體破碎～較破碎，弱風化下部～微風化巖體節理發育一般，巖體較為完整?？傮w來看，河床及兩岸地形地貌條件較好，可滿足修建低水頭混凝土閘壩的工程地質要求。

水庫正常蓄水位106 m，設計洪水位（P=2%）108.75 m，校核洪水位（P=0.33%）110.77 m，死水位99 m，水庫總庫容1644萬m3，有效庫容501萬m3，為中型水庫。

攔河壩采用混凝土閘壩型式，攔河壩從左至右分別為左岸接頭重力壩段、泄洪閘壩段、右岸接頭重力壩段和右岸接頭土壩。大壩壩頂高程113.0 m，最大壩高23 m，壩頂寬5 m，壩體總長256 m，其中左岸接頭重力壩段長21 m、泄洪閘壩段長83.5 m、右岸接頭重力壩段長17.5 m、右岸接頭土壩段長134 m。

泄洪閘壩段共布置5孔，每孔凈寬12 m，按每孔1個閘壩段布置，1#閘壩段長17 m，5#閘壩段長18.5 m，其余閘壩段長16 m。閘底溢流堰按折線型實用堰布置，堰頂高程98 m，下游設1∶3斜坡與消力池底板銜接，堰體順水流向長度25 m。堰頂設置5 孔5扇工作閘門，工作閘門采用直升式平板鋼閘門，固定式卷揚機啟閉；工作閘門上游設置檢修閘門，檢修閘門為5 孔共用1 扇，采用移動式門機啟閉。閘頂交通橋布置于閘室檢修閘門槽上游側，采用現澆T型梁結構，橋面總寬5 m。溢流堰下游接底流消能式消力池，消力池底高程為95 m，池長20 m（含尾坎），池深2 m。消力池后設格賓網石籠海漫，長40 m。兩岸接頭重力壩采用混凝土重力壩結構，壩頂高程113.0 m，壩頂寬5 m。右岸接頭土壩采用均質土壩型式，壩頂寬5 m，上、下游壩坡坡比1∶1.5，上游坡面采用干砌石防護，下游坡面采用草皮護坡。

魚道采用橫隔板式魚道，為適應過魚季節水位變幅及過魚要求，魚道共設1 個進口、2 個出口，坡度采用1∶60。大壩下游明渠軸線長為412 m，穿壩孔高程102.0 m，上游明渠至高出口軸線長137 m。魚道進口設檢修閘門，高低出口設工作閘門，穿壩段設防洪閘。

上壩址方案蟠龍～中甘嶺引水渠設計引水規模8 m3/s，采用無壓重力式引水方式。引水渠進口控制閘位于壩址左岸上游約50 m 處沖溝內山體邊。引水渠建筑物主要由明渠、無壓隧洞、箱涵、倒虹吸及控制閘等組成，其中明渠長25 m，隧洞長4560 m、箱涵長2096 m，倒虹吸長1890 m，引水渠總長8585 m。引水渠首端控制閘進口底高程102.7 m，引水渠出口底高程98.5 m，隧洞采用城門洞型式，寬2.7 m，高3.5 m，箱涵采用矩形斷面結構型式，斷面尺寸2.7 m×3.5 m，倒虹吸采用矩形斷面結構型式，斷面尺寸2.5 m×2.5 m。

3.2 下壩址方案

壩址位于現有蟠龍抽水站處，對現有閘壩和電站拆除后新建閘壩和電站。壩址區河段較彎曲，左右岸階地不發育，河床寬55～70 m，河床高程約95 m，河底較平順、縱坡小。壩址覆蓋層主要有第四系填土、沖積層和殘坡積層，下部基巖為泥盆系中統郁江階（D2y）泥巖夾粉砂巖、泥質灰巖，往下游砂巖含量漸多，至舊壩下游呈泥巖、砂巖互層狀，以薄層狀為主，部分中厚～厚層狀。受區域性構造影響，壩區褶皺及小斷層等構造較發育。河床及兩岸地形地貌條件較好，可滿足修建低水頭混凝土閘壩的工程地質要求。

水庫正常蓄水位106 m，設計洪水位（P=2%）107.23 m，校核洪水位（P=0.33%）109.26 m，死水位98 m，水庫總庫容1245萬m3，有效庫容559萬m3，為中型水庫。攔河壩采用混凝土閘壩型式，攔河壩從左至右分別為左岸接頭重力壩段、泄洪閘壩段和右岸接頭重力壩段。大壩壩頂高程111.5 m，最大壩高22.5 m，壩頂寬5 m，壩體總長134 m，其中左岸接頭重力壩段長30 m、泄洪閘壩段長81 m、右岸接頭重力壩段長23 m。

泄洪閘壩段共布置5孔，每孔凈寬12 m，按每孔1 個壩塊布置，除1#閘壩長17 m 外，其余每個壩塊長16 m。閘底溢流堰按折線型實用堰布置，堰頂高程97 m，下游設1∶3斜坡與消力池底板銜接，堰體順水流向長度25 m。堰頂設置5 孔5 扇工作閘門，工作閘門采用直升式平板鋼閘門，固定式卷揚機啟閉；工作閘門上游設置檢修閘門，檢修閘門為5孔共用1 扇，采用移動式門機啟閉。閘頂交通橋布置于閘室檢修閘門槽上游側，采用現澆T型梁結構，橋面總寬5 m。溢流堰下游接底流消能式消力池，消力池底高程為94 m，池長40 m（含尾坎），池深1 m。消力池后設格賓網石籠海漫，長60 m。兩岸接頭重力壩采用混凝土重力壩結構，各為一個壩塊，壩頂高程111.5 m，壩頂寬5 m。

魚道采用橫隔板式魚道，為適應過魚季節水位變幅及過魚要求，魚道共設1 個進口、2 個出口，坡度采用1∶60。大壩下游魚道明渠軸線長約為550 m，，穿壩孔高程102.0 m，上游明渠至高出口軸線長140 m。魚道進口設檢修閘門，高低出口設工作閘門，穿壩段設防洪閘。

下壩址方案蟠龍～中甘嶺引水渠設計引水規模與上壩址方案相同，引水線路及建筑物布置與上壩址方案引水渠差別不大，僅對進口段進行調整。引水渠進口位于壩址左岸上游約100 m處沖溝內山體邊，通過架空橋涵連接庫區與壓力前池。引水渠建筑物主要由有壓隧洞、箱涵及控制閘等組成，其中隧洞長5250 m、箱涵長2700 m，引水渠總長7950 m。

4 壩址比選

壩址比選需以有效庫容基本相當及灌區面積相同作為前提，本次設計選定的兩壩址方案有效庫容差距不大，設計灌區面積相同，基本滿足比選的前提條件。兩壩址方案主要工程量及投資比較見表1。

表1 蟠龍水庫上、下壩址方案主要工程量及投資比較表[1]

兩壩址方案技術經濟分析比較如下：

（1）地形地質條件。上壩址上游200 m至下游300 m范圍內河道較順直，壩址處左岸山體雄厚，但右岸山包單薄，階地較寬，需設置接頭土壩；壩址基巖為砂巖、砂質礫巖夾少量頁巖，左岸及河床段巖體風化較淺，右岸相對較深；下壩址河流稍彎曲，流態不順直，右岸山包較單薄，下游為平坦階地；壩址基巖主要為泥巖、粉砂巖、泥質灰巖，壩址巖體風化較上壩址深。結合地質章節對兩壩址地形、地質條件的對比分析，上壩址稍優于下壩址，但總體差距不大。

（2）工程布置方面。上下壩址方案攔河壩均采用混凝土閘壩+接頭重力壩型式。上壩址相較于下壩址，壩體總長122 m，其中泄洪閘段長度相當，右岸設有接頭土壩（長134 m），但兩岸接頭重力壩較短，另外上壩址最大壩高略大。兩壩址方案總體土建投資相當。

因上壩址較下壩址上移約800 m，蟠龍～中甘嶺引水渠長度較下壩址方案長約350 m，而上壩址地形較下壩址略寬，工程布置上略優，因此兩壩址方案工程布置總體相當。

（3）移民征地投資方面。兩壩址方案正常蓄水位相同，經水力學計算及水庫調洪計算，庫區淹沒水面線差別不大，兩壩址庫區淹沒差別主要體現在兩壩址區間內的淹沒。其中，上壩址方案移民搬遷人口1345人、壩區庫區總占地面積3006畝，下壩址方案移民搬遷人口1454 人、壩區庫區總占地面積3167畝，上壩址方案的庫區淹沒及壩區占地投資總額較下壩址少約6548 萬元。從水庫移民征地投資方面來看，上壩址方案較優。

（4）施工方面。兩壩址方案左岸均有X441 縣道通過，右岸階地地勢平坦，可布置施工場地，施工條件基本相當。但上壩址地形較為開闊，更有利于施工導流等施工組織設計。從施工方面看，上壩址方案略優。

（5）工程運行管理方面。上壩址方案與下壩址方案基本相當。

（6）工程投資方面。上壩址方案綜合投資較下壩址節省約4016萬元，上壩址方案具有一定優勢。

綜合以上各方面分析結果，上壩址方案、下壩址方案工程布置和工程運行管理上基本相當，但上壩址方案在移民征地、施工條件和工程投資等方面均優于下壩址方案。因此本階段推薦采用上壩址方案。

5 結語

對上下壩址方案進行詳細布置，多角度對兩個方案進行對比，結果表明上壩址設計方案具有投資省、布置合理、施工方便的優勢。本項目建成后，將統籌解決該區域的水資源問題，為改善玉林市周邊地區農業灌溉條件、發展熱帶特色農業提供基礎，保障城鄉生活及工業用水需求，促進區域經濟社會發展，還可改善南流江水生態環境，為玉林市的發展帶來可觀的社會經濟效益。