高紅水庫攔河樞紐選址方案綜述

冀永強

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

柳林縣水資源嚴重短缺，極大地制約了經濟社會的正常發展。為滿足柳林縣城高紅工業項目區的水資源需求量，擬在三川河干流上修建高紅水庫。水庫所在的三川河為多沙河流，洪水期含沙量很大，為在保證洪水的前提下盡量避免攔河水庫泥沙淤積問題，考慮汛期放空水庫排沙沖沙，因而，汛期會有一段時間不能直接從攔河水庫引水，需修建旁引水庫以滿足要求，所以規劃采用旁引水庫和攔河水庫聯合運用進行年調節。由于工程區地處黃土高原丘陵區，小支溝縱橫發育，極少有平坦地區，從天然地形來看，無建設旁引水庫的條件。經研究，在前大成村下游通過裁彎取直將三川河改道，利用原河床在上、下游筑壩攔水形成旁引水庫。根據工程運行管理和實際需要，高紅水庫工程由攔河水庫、旁引水庫、供水線路、改河工程等組成。

攔河水庫總庫容202萬m3，最大閘墩高21 m。旁引水庫總庫容240萬m3，黏土心墻堆石壩最大壩高34.5 m。供水線路布置在三川河左岸，總長5 565 m，其中供水隧洞分為兩部分：前一部分從攔河水庫壩后水源泵站至旁引水庫，后一部分從旁引水庫提水泵站至高紅工業園區，改河工程總長485 m。

2 攔河樞紐選址

由于三川河泥沙含量很大，為保證運行中洪水期能夠放空水庫進行沖沙排沙，壩址選擇側重考慮布置攔河水閘的地形、地質條件。綜合考慮各方面因素，在三川河下游河段河峁村至麥家塔村之間初選上、下兩個攔河水庫壩址。

上壩址位于三川河干流河峁村下游750 m處，河谷較對稱；下壩址位于麥家塔村附近三川河干流上，河谷對稱。上、下壩址相距800 m。

2.1 地形及地質條件

上壩址左岸發育50 m寬的上更新沖積（Q3pl）河漫灘，平均層厚9.5 m，岸坡基巖面頂高程705 m，寬敞的地形和較少的挖方適宜布置壩后水源泵站；右岸基巖裸露，岸坡基巖面頂高程695 m。左岸坡稍緩，坡度15°；右岸坡稍陡，坡度 45°。河谷為不對稱“U”型河谷，河谷底寬100 m，上口寬250 m，河床覆蓋層最大厚度達5.5 m。右岸坡覆蓋淺薄，大多地區巖石裸露，為三疊系砂巖和泥巖互層，巖性較完整，適宜布置建筑物。上壩址出露地層主要為三疊系砂巖、泥巖互層和第四系全新統、中更新統洪沖積物以及混合土卵石。

下壩址左、右岸坡基巖均裸露，左岸坡基巖面頂高程680 m，右岸坡基巖面頂高程710 m，左右岸坡對稱，坡度 40°～45°。河谷呈“U”型，底寬 120 m，上口寬200 m，河床覆蓋層最大厚度4.8 m。由于左右岸地形陡直，布置壩后泵站挖方較大。岸坡巖石裸露，為三疊系砂巖和泥巖互層，巖性較完整。下壩址出露地層主要為三疊系砂巖、泥巖互層和第四系全新統洪沖積物以及混合土卵石。

上、下壩址位于同一巖層，均未發現特殊地質構造。兩壩址壩基均為淺覆蓋層，庫區范圍內平行于三川河的鄰谷不發育，三川河兩岸山體雄厚，下部主要由三疊系中統二馬營組以及下統和尚溝組砂巖夾薄層泥巖組成；上部主要為第四系全新統洪沖積（Q4pal）和第四系中更新統洪沖積（Q2pal）以及人工堆積（Qs）。庫區上游有柳林泉泉水出露，并向三川河河谷排泄，兩岸地下水補給河水，為補給型河谷，庫區水文地質條件較好，水庫庫岸及庫底不存在永久性滲漏問題。

上、下壩址距離較近，工程地質條件相近，但又各具特點，一是上壩址庫區未發現通向庫外的斷裂構造，分析水庫無永久滲漏問題，但上、下壩址之間存在F1、F2、F3通向閘址下游沖溝，可能存在少量庫區滲漏。二是上壩址壩基覆蓋層下為10～15 m厚的砂巖，工程性質較好，而下壩址覆蓋層下為3～5 m的泥巖，工程性質較差。三是上壩址攔河水閘樞紐校核洪水位681.08 m，兩岸基巖頂面高程均在705 m以上，下壩址攔河水閘樞紐校核洪水位679.95 m，而左岸基巖頂面高程僅681～682 m，工程地質條件不佳。

綜上所述，從地形地質條件來看，上壩址要優于下壩址。

2.2 建筑物布置

2.2.1 上壩址攔河水閘樞紐方案

上壩址攔河水閘樞紐位于三川河干流河峁村下游750 m，攔河水閘樞紐的軸線為交通橋的中心線。攔河水閘樞紐長211.4 m，其中樁號0+091.5～0+196.5為攔河水閘段，長105 m；左岸樁號0+000～0+091.5為左岸坡連接段，右岸樁號0+196.5～0+211.4為右岸坡連接段，采用混凝土重力式結構。左岸樁號0+089.25處設泵站取水管道DN1 600，管道中心線高程670.80 m，進水管中心線距離閘室邊墩2.25 m。

閘室底板座落在基巖上，河底高程669.0 m，建基面高程664～667 m。樞紐攔河布置7孔凈寬12 m的大型水閘，閘頂交通橋高程685 m。閘室進口為無底坎寬頂堰，堰頂高程670 m。閘室進口設置檢修疊梁閘門槽，其后設置弧形工作鋼閘門，工作門在保證無壓泄流前提下按潛孔設計，胸墻底高程678.5 m。交通橋布置在閘室下游側，橋面高程685.25 m，凈寬6 m。閘室底板采用C25鋼筋混凝土結構，長30 m，厚6～2.5 m。閘室上游齒墻處設單排防滲帷幕并與擋水壩段帷幕連成一體，以延長滲徑，減少閘室基底揚壓力。

左岸樁號0+089.25處設水源泵站取水口，取水口設置主副兩道攔污柵，第二道主攔污柵下設疊梁擋沙，二者共用一個閘門槽，壩下埋設DN1 600的壓力鋼管。

在閘后左岸河灘地布置水源泵站，廠區布置方正，主廠房長30 m，寬12 m，順河向布置；副廠房布置在出水壓力管道側。由于泵站長期運行流量0.5 m3/s，最大供水流量2.5 m3/s，因此布置5臺單級雙吸離心水泵。

閘室后設1∶4斜坡接消力池，消力池采用C25鋼筋混凝土結構，厚1.5 m，坎高3.5 m，總長42 m，其中斜坡段長14 m，水平段長28 m；消力池后設12 m長的漿砌石海漫，厚0.6 m；漿砌石海漫后為20 m長的塑料格柵石籠，厚1 m；塑料格柵石籠后接12.5 m長的拋石防沖槽，底寬4.5 m，深2.0 m，上游邊坡1∶4，下游邊坡 1∶2。

2.2.2 下壩址攔河水閘樞紐方案

下壩址攔河水閘樞紐位于麥家塔村的三川河干流上，河流流向E40°N，主河床偏左岸。攔河水閘樞紐長171.5 m，閘室段布置與上壩址布置方案相同。

壩后左岸順河岸布置水源泵站，廠區布置狹長，主廠房長30 m，寬12 m，順河向布置；副廠房布置在主廠房下游側。

從建筑物布置來看，上、下壩址樞紐條件相當，上壩址比下壩址長40 m；而壩后水源泵站布置條件，上壩址比下壩址布置寬敞。

因此，從建筑物布置方面來看，上壩址略優于下壩址。

2.3 施工條件

樞紐工程混凝土用粗骨料及水泥在柳林縣城上游5 km處，距離上壩址樞紐30 km；砂料位于庫區右岸山上，距離上壩址樞紐2 km。從柳林縣至工程區右岸有縣級公路，交通比較便利。下壩址比上壩址骨料運距僅長800 m，故二者沒有明顯差別，但上壩址河谷比下壩址相對寬闊，便于組織施工設計和分期導流。

從施工條件來說，上壩址略優于下壩址。

2.4 工程量與投資

雖然上壩址比下壩址長40 m，但上壩址建基面最低為664.0 m，基巖面在左岸迅速抬升至667.0 m；而下壩址建基面為662.0 m，且基巖面所在河底比較平緩，沒有起伏。此外，上壩址壩后水源泵站布置寬敞，并且挖方較小；下壩址左右岸地形陡直，布置壩后泵站挖方較大。故導致下壩址工程量比上壩址略高。

上壩址攔河水閘樞紐方案比下壩址攔河水閘樞紐方案節省投資952.71萬元，庫區淹沒、環保、水保及占地總投資均為3 856.09萬元。

從工程量和投資來說，上壩址優于下壩址。

3 結語

綜上所述，對柳林縣高紅水庫攔河樞紐上壩址與下壩址在工程技術和經濟等方面的分析比較，最終選擇上壩址作為推薦壩址。