尚莊爐水庫增容方案綜合分析比選

王周奇，黃婷

（水發(fā)規(guī)劃設(shè)計有限公司，山東 泰安 271000）

1 工程概況

尚莊爐水庫作為肥城市最大的水庫和重點水源，2010 年12 月水庫除險加固竣工驗收。水庫死水位86.30 m，死庫容6 萬m3；興利水位95.50 m，興利庫容1 014 萬m3；設(shè)計洪水位98.50 m，校核洪水位100.23 m，總庫容3 422 萬m3。壩頂高程101.10 m，防浪墻頂高程102.10 m，高于除險加固復(fù)核計算值101.86 m。水庫增容不影響大壩、溢洪道及放水洞等工程安全。

尚莊爐水庫增容工程將興利水位由95.50 m抬高至96 m。除險加固后5 年一遇洪水位96.33 m，20 年一遇洪水位97.30 m，30 年一遇洪水位97.57 m；增容后5 年一遇洪水位96.51 m，20年一遇洪水位97.48 m，30年一遇洪水位97.80 m。壩址處較增容前分別抬高了0.18、0.18和0.23 m。

2 水庫增容方案設(shè)計原則與步驟

①滿足水庫增容目標(biāo)；減少占地；節(jié)約投資；運行安全。②首先，重點考慮水源問題。其次，復(fù)核原有壩體的滲流、建筑物結(jié)構(gòu)、高程、尺寸及過流能力，確定方案。再次，復(fù)核增容后的水庫淹沒范圍，分析問題，采取措施。最后，增容方案設(shè)計。

3 水庫增容的方案選擇

3.1 庫盆擴挖（方案一）

維持現(xiàn)狀正常蓄水位95.50 m，對正常蓄水位以下庫盆擴挖。擴挖土方273 萬m3，抬田土方15 萬m3。增加興利庫容264 萬m3，年新增供水量229 萬m3，可滿足用水需求。結(jié)合工程實際運行情況，工程建設(shè)內(nèi)容為庫盆擴挖工程，工程無永久征地，臨時占地156.67 hm2，工程投資估算1.70億元，新增單方庫容投資64.39元，新增單方水投資74.24 元。

3.2 提高興利水位0.50 m（方案二）

將現(xiàn)狀正常蓄水位提高0.50 m至96 m，抬田95.50～96.50 m，入庫河道不做抬田，抬田面積92.13 hm2，抬田區(qū)臨庫側(cè)邊坡1∶5，采用生態(tài)植被護坡。

溢洪道閘門擋水高度不足，需加高閘門。抬田土方54萬m3，取自庫區(qū)，均為水上開挖。死庫容清淤擴挖土方5.60萬m3，采用長臂挖掘機水下開挖。該方案增加興利庫容194萬m3，新增供水量159萬m3，不滿足用水需求。

結(jié)合工程實際運行情況，工程建設(shè)內(nèi)容包括庫盆擴挖工程、抬田工程以及溢洪道閘門加高工程，工程無永久征地，臨時占地96.80 hm2。工程投資估算0.70 億元，新增單方庫容投資36.08元，新增單方水投資44.03元。

3.3 提高興利水位0.50 m+庫盆擴挖（方案三）

根據(jù)方案二調(diào)算情況，僅提高正常蓄水位0.50 m不能滿足供水對象的用水需求，在正常蓄水位提高0.50 m的基礎(chǔ)上，對庫盆適當(dāng)擴挖。提高正常蓄水位方案同方案二，即將現(xiàn)狀正常蓄水位提高0.50 m 至96 m，抬田95.50～96.50 m，入庫河道不做抬田，抬田面積92.13 hm2，抬田區(qū)臨庫側(cè)邊坡1∶5，采用生態(tài)植被護坡。庫盆擴挖范圍為水庫高程90～95.50 m。

抬田土方54.10 萬m3，開挖土方223 萬m3，均為水上開挖。死庫容清淤擴挖土方5.60 萬m3，采用長臂挖掘機水下開挖。該方案增加興利庫容367 萬m3。新增供水314萬m3，可滿足供水對象用水需求。

結(jié)合工程實際運行情況，工程建設(shè)內(nèi)容包括抬田工程、庫盆擴挖工程以及溢洪道閘門加高工程等，工程無永久征地，臨時占地165.40 hm2，其中抬田92.13 hm2。工程投資估算1.17億元，新增單方庫容投資31.94元，新增單方水投資37.33元。

3.4 提高正常蓄水位1 m（方案四）

將現(xiàn)狀正常蓄水位提高1 m至96.50 m，抬田95.50～97.00 m，入庫河道不做抬田，抬田面積131.87 hm2，抬田區(qū)臨庫側(cè)邊坡1∶5，采用生態(tài)植被護坡。但溢洪道閘門擋水高度不足，需加高閘門1.00 m。抬田土方101 萬m3，取自庫區(qū)，均為水上開挖。死庫容清淤擴挖土方5.60 萬m3，采用長臂挖掘機水下開挖。該方案增加興利庫容400萬m3。新增供水量316萬m3，滿足供水對象用水需求。

結(jié)合工程實際運行情況，工程建設(shè)內(nèi)容包括抬田工程及溢洪道閘門加高工程等，無永久征地，臨時占地136.53 hm2。工程投資估算1.24 億元。新增單方庫容投資31 元，新增單方水投資39.24元。

3.5 方案綜合比選

各方案綜合比選結(jié)果見表1。方案二新增庫容和水量較少，增容后的調(diào)蓄能力不滿足供水對象用水需求，暫不推薦。方案一部分土方需水下開挖，施工難度較大，且單方庫容投資及單方水投資最大；方案三和方案四抬田所需土方均為水上開挖，單方庫容投資相差不大，但由于庫區(qū)周圍地勢平緩，方案四抬田區(qū)面積較大，但新增供水量較方案三無顯著優(yōu)勢，地方政府不同意該方案；方案三抬田區(qū)面積相對較小，且臨近庫區(qū)，棄土區(qū)為地方指定的位置，現(xiàn)狀耕作條件較差，通過復(fù)耕措施可改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，地方政府較為支持。

表1 尚莊爐水庫增容方案綜合比選表

對新增興利庫容、供水量、工程量等諸多方面綜合比較，水庫增容推薦方案三，即提高興利水位0.5 m+庫盆擴挖方案。

4 增容推薦方案設(shè)計

以增容工程設(shè)計中的溢洪道復(fù)核為例。現(xiàn)狀工作閘門高4 m，門頂高程96 m，此次水庫增容工程正常蓄水位抬高至96 m，閘門頂與正常蓄水位齊平，不滿足《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》露頂式閘門頂部應(yīng)在可能出現(xiàn)的最高擋水位以上0.30～0.50 m 安全加高要求。現(xiàn)狀溢洪道上閘門擋水提高正常高水位,主要通過對控制段改造，加高溢洪道原設(shè)計閘門0.30 m，同時增加1節(jié)7 m×1.20 m檢修門，其余部位盡量利用并滿足加固設(shè)計方案。

5 結(jié)語

增容工程實施后可從根本上化解水資源短缺矛盾，充分利用當(dāng)?shù)赜旰樗Y源，調(diào)蓄引汶調(diào)水水源，提高水庫供水能力和保障程度，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。