都勻市毛尖鎮鴛鴦湖水生態治理工程擋水建筑物優化設計

吳仕文　陳祥勇

摘要：結合工程區地質條件和水文調洪計算成果，對都勻市毛尖鎮鴛鴦湖水生態治理工程的擋水建筑物方案進行了優化比選。結果表明：重力壩方案在防滲處理、施工條件、旅游景觀及大壩使用年限等方面較土石壩方案優，推薦重力壩為擋水建筑物方案。

關鍵詞：擋水壩；工程地質；防滲帷幕；重力壩

1 工程概況

都勻市毛尖鎮鴛鴦湖水生態治理工程主要功能是改善流域水生生態環境、打造旅游開發以及兼顧流域周邊茶園灌溉，確保項目區內的田園風光不受破壞，以建設良好的生態環境為中心，大力推廣茶產業發展，發展旅游產業，提高經濟收入。工程集水面積9.08km2，正常蓄水位1372.5m，相應水域面積243畝；校核洪水位1374.71m，相應水域面積270畝。本樞紐工程為Ⅳ等工程，重力壩按30年一遇（P=3.33%）洪水設計，200年一遇（P=0.5%）洪水校核。

2 擋水建筑物優化比選

2.1 擋水建筑物擬定

擬建壩址位于坪陽村下游約450m處的關門巖狹谷處，在擬建壩河段河道長僅約150m，因此擬選壩址為唯一壩址，該壩址距上游坪陽村約450m處，河流總體呈SW流向，為垂、斜向谷，壩址以上匯水面積約9.08km2。河谷為較對稱且較開闊的“V”型河谷，正常蓄水位1372.50m，河谷為一寬緩的“V”型盆地，河谷高程1347.5～1349.0m，河床寬25～45m，多為基本農田，覆蓋層厚一般2-3m，兩岸大部分基巖裸露。左岸坡地形較陡，為陡坡，地形坡度30°～35°，基巖多裸露，壩址處卸荷裂隙較發育，強風化厚度15-20m；右岸地形較左岸稍緩，地形坡度35°～40°。局部達45°—60°卸荷裂隙發育，強風化厚度一般2-5m。壩基持力層為泥盆系中統獨山組第一段（D2d1）灰白色中厚層石英砂巖夾泥巖，強風化帶節理裂隙較發育，完整性較差；弱風化帶節理裂隙發育較弱，多呈閉合狀，裂面較平直光滑，無充填，巖體較完整。綜合地形地質條件、水生態環境及施工進度要求，優選C15常態混凝土重力壩和土石壩進行技術經濟比較。

2.2 擋水建筑物方案優選

2.2.1 重力擋水壩方案

根據水文調洪計算成果，鴛鴦湖校核洪水位1374.71m，設計洪水位1374.19m，正常蓄水位1372.50m，經計算，壩頂高程取為1376.50m。根據地質資料，河床壩基開挖至弱風化中上部，壩基開挖高程1342.00m，則擋水建筑物最大壩高度34.50m。

重力壩分非溢流壩段和溢流壩段，其中左岸非溢流壩位于樁號壩0+000.00至壩0+061.80段，右岸非溢壩位于樁號壩0+077.80至壩0+111.55段。

由壩體抗滑穩定及壩體應力條件控制擬定壩體斷面。非溢流壩段頂高程1376.5m，壩頂寬度為6.5m，壩底寬26.75m，上游面1376.5m～1354m直立、1354m～1343.5m坡比為1：0.2；下游面1376.5m～1367.7m直立、1367.7m～1343.5m坡比為1：0.75。大壩左右壩肩與上壩公路連接。擋水建筑物主體采用C15二級配常態砼，大壩不設防浪墻，壩頂上、下游面均設置大理石欄桿。大壩共設置6條橫縫，將大壩分成7個壩段，為鉛直縫。其中右岸非溢流壩段為2個壩段，河床部位溢流壩段為1個壩段，左岸非溢流壩段為4個壩段。

2.2.2 土石擋水壩方案

大壩為開挖石料填筑土石壩，最大壩高29m，壩頂高程1376m，壩頂寬度5m，壩頂長103.927m，河床壩段趾板建基面高程為1347.00m。壩頂上游側設L型混凝土防浪墻，高度為1.8m，防浪墻頂高程1377m，底部高程1375.2m，頂部寬度為0.4m，底部寬度為1.0m。大壩上游壩坡選用1：2.5，設土工膜防滲，10cm厚C15砼預制塊護坡；下游壩坡1：2.5，表層鋪30cm耕植土，設C15砼網格植草護坡。大壩左右壩肩與上壩公路連接。大壩采用上游壩坡鋪設復合土工膜防滲（二布一膜， 膜厚1mm，重量大于800g/m2），水平及周邊布置C15砼防滲齒墻。

2.3 擋水建筑物選型綜合比較

2.3.1 壩型適應性比較

壩基持力層巖性主要為淺灰色中厚層石英砂巖，強風化帶節理裂隙較發育，完整性較差；弱風化帶節理裂隙發育較弱，多呈閉合狀，裂面較平直光滑，無充填，巖體較完整。從地質條件看兩種壩型均適合。

2.3.2 地質條件比較

壩基持力層為石英砂巖，壩肩持力層為泥質粉砂巖夾砂巖，河床兩岸發育“X”節理，河床基巖完整，承載力高。重力壩對基礎承載力要求高，對壩肩抗滑要求低；土石壩對基礎承載力要求低，對壩肩抗滑要求低。地質條件看上土石壩優于重力壩。

2.3.3 防滲處理比較

重力壩防滲帷幕線長度364m，總進尺5188m，防滲面積1.65萬m2，重力壩防滲效果較好，防滲工程量小。土石壩防滲帷幕線長度501m，總進尺6302m，防滲面積1.86萬m2，壩體采用上游面鋪設復合土工膜防滲，防滲效果較重力壩差，且工程量大[1]。因此防滲處理方面重力壩優于土石壩。

2.3.4 施工條件比較

施工進度方面，重力壩可連續施工，直至大壩填筑完工；而土石壩，要先施工主體堆石區，等堆石區幾個月沉降穩定后再施工土工膜，這樣工期就延長，因此施工進度方面重力壩方案優于土石壩方案。

2.3.5 造價投資比較

經造價專業估算，重力壩擋水建筑物投資約2408.65萬元，土石壩擋水建筑物投資約2166.68萬元，土石壩優于重力壩。

2.3.6 旅游景觀及大壩使用年限

重力壩具有外形美觀的優點，而且大壩外型可作美化。土石壩較重力壩更容易出現病險水庫情況，且運行成本較高，后期病險加固投資較大，使用年限較低。因此從旅游景觀及大壩使用年限方面，重力壩優于土石壩。

3 結語

結合工程區地質條件和水文調洪計算成果，該壩址從地形條件上均具備建重力壩和土石壩條件，從地質條件、工程投資上適宜修建土石壩，但從施工工期以及大壩使用年限等角度綜合考慮，適宜修建重力壩，為此推薦重力壩為擋水建筑物方案較適宜。

參考文獻：

[1]關明，胡蓉.保爾德水利樞紐布置方案與擋水建筑物設計優化[J].陜西水利，2011，（05）：63-64.

作者簡介：吳仕文（1989-），男，貴州貴陽人，本科，助理工程師，主要從事水利工程設計。