尚希莊水庫工程布置方案比選

郭春玲

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

尚希莊水庫位于朔州市懷仁縣吳家窯鎮(zhèn)移民新村南，是萬家寨引黃工程北干線上一座年調節(jié)水庫，其主要任務是在萬家寨水庫不引水時向大同和懷仁供水，同時攔截泥沙；當輸水線路因意外事故而被迫中斷供水時利用其調蓄能力對山陰、懷仁持續(xù)供水。水庫設計總庫容1 055萬m3，其中調蓄庫容1 005萬m3，死庫容50萬m3，屬中型水庫，作為萬家寨引黃入晉北干線工程的重要組成部分，按2級建筑物設計。

庫區(qū)地形高程介于1 098～1 112 m之間，平面呈東北—西南向，近橢圓形，長約1 500 m，寬約700 m。尚希莊水庫大壩環(huán)型布置，為半挖半填的平原圍封水庫，壩軸線總長3 992.6 m，壩型為碾壓均質土壩。壩頂高程1 116 m，寬度6 m，最大壩高17 m，上游壩坡1∶2.5，下游碾壓后斷面壩坡1∶2.0。開挖余土作為壓重堆積在下游壩坡后，加固壩坡穩(wěn)定，壓重土頂寬27 m，下游邊坡 1∶3.0。

根據(jù)萬家寨水庫運行方式，尚希莊水庫每年10月開始充水，同時給大同方向供水，來水從水庫穿行，次年7月末水庫蓄水達到最高蓄水位。8—9月萬家寨水庫停止來水，利用尚希莊水庫給大同方向供水。水庫入庫設計流量7.7 m3/s，出庫設計流量7.3 m3/s，充庫設計流量0.4 m3/s。

2 建筑物布置方案比選

根據(jù)工程特性，尚希莊水庫樞紐工程包括大壩、進水口、出水口、山陰供水口、泄水口以及防洪工程等。水庫進水口、出水口、山陰供水口以及泄水口的布置考慮了兩個方案。

2.1 方案一

水庫進水口布置在庫區(qū)地形較高處的庫區(qū)西北角，位于大壩樁號1+430處。入庫設計流量7.7 m3/s，入庫水流消能型式采用陡坡消力池。

水庫出水口布置在庫區(qū)東南側，樁號3+650處。該出水口同時承擔著向大同、山陰供水和水庫放空的任務，采用壩下廊道內套管型式，出水管設計流量7.3 m3/s，最大泄水流量20.4 m3/s，采用直徑2 200 mm鋼管，出水管路上在壩前設檢修閥，壩后設工作閥。出水廊道后設岔管，向大同、山陰供水及水庫放空，三岔管上均設工作閥，3個工作閥處于同一個閥室內。

山陰供水管設計流量0.6 m3/s，輸水線路采用直徑800 mm的球墨鑄鐵管，供水線路長620 m。

水庫放空管出工作閥室后設消力池，消力池后接泄水明渠，水流就近泄入大峪河灌區(qū)的東干渠（洪灌渠道），明渠長約1.9 km。

2.2 方案二

水庫進水口布置在庫區(qū)西南側，位于大壩樁號0+500處，入庫設計流量7.7 m3/s，入庫水流消能型式采用陡坡消力池。由于該處地形較低，尚希莊調節(jié)閥室需布置在壩坡上，基礎處理采用水泥攪拌樁。

水庫供水口布置在庫區(qū)東北側，位于大壩樁號2+340處，出庫設計流量7.3 m3/s。采用壩下廊道內套管型式與下游引黃北干輸水線路相接，出水管采用直徑2 200 mm鋼管，出水管路上在壩前設檢修閥、壩后設工作閥。

山陰供水、水庫放空共用一個出水口，在庫區(qū)東南側，位于大壩樁號3+874.3處，也采用壩下廊道內套管型式，出水管采用直徑1 600 mm鋼管，出水管路上在壩前設檢修閥，出廊道后設岔管，兩岔管均設工作閥，共用一座閥室。

山陰供水管出庫設計流量0.6 m3/s，輸水線路采用直徑800 mm球墨鑄鐵管，線路長度620 m。

水庫泄水管出工作閥室后設消力池，池后接泄水明渠，水流就近泄入大峪河灌區(qū)的東干渠（洪灌渠道），明渠長約1.9 km。

2.3 方案比選

方案一中輸水線路使用PCCP管長度較方案二增加1 482 m；方案二需增加1處壩下廊道、1座出水閥室（閥室需要進行換填灰土地基處理）和1個壩前檢修閥（直徑1 600 mm），兩方案投資大體相當。

方案二將大同供水和山陰倒送兩出水口分開，各自有檢修閥和工作閥，避免了共用一套檢修設備帶來的不便。方案一中大同供水和山陰倒送共用一個檢修閥，如果該閥出現(xiàn)故障時，水庫存在風險，不能順利向外泄水；方案二中如果山陰倒送檢修閥出現(xiàn)故障，同時水庫存在風險，在不能通過泄水管道泄水的情況下，可以暫時通過供水口向大同輸水，緩解水庫壓力。

以上兩方案的進、出水口的布置均滿足水庫水交換要求，同時均可滿足供水、放空需要，兩方案投資大體相當，但方案二較方案一在運行時增加了水庫的安全性，因此方案二為優(yōu)選方案。

3 推薦方案工程布置

水庫進水口布置在靠近引黃北干輸水線路一側，位于大壩樁號0+500處。入庫設計流量7.7 m3/s，入庫水流消能型式采用陡坡消力池。

水庫出水口布置在庫區(qū)東北側、地形較低的位置，位于大壩樁號2+340處。出庫設計流量7.3 m3/s，采用壩下廊道內套管型式與下游引黃北干輸水線路相接，出水管采用直徑2 200 mm鋼管，出水線路上壩前設檢修閥、壩后設工作閥。

山陰供水口與大壩泄水口共用，位于樁號3+874.3處，采用廊道內套直徑1 600 mm鋼管型式。山陰供水設計流量0.6 m3/s，輸水管采用直徑800 mm的球墨鑄鐵管。大壩泄水口最大泄水量20.4 m3/s，水流出工作閥室后經(jīng)泄水明渠入下游大峪河灌區(qū)東干渠。

大壩外坡腳線以外設縱向排水溝，排水溝底寬1 m、深1 m、邊坡1∶1.5。排水溝外設4 m寬泥結石繞壩公路，長4 400 m。

為確保大壩安全，對庫區(qū)西側的大峪河灌區(qū)東干渠（洪灌渠）進行清淤護砌，護砌長度約1 km。