大西溝水庫大壩設(shè)計(jì)方案綜合比選分析

張 文

(烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)有限公司，烏魯木齊 830000)

大西溝水庫大壩設(shè)計(jì)方案綜合比選分析

張 文

(烏魯木齊水業(yè)集團(tuán)有限公司，烏魯木齊 830000)

文章以新疆新建大西溝水庫為實(shí)例，對大壩的初步設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。在設(shè)計(jì)過程中，考慮流域綜合利用要求和大西溝水庫地形地質(zhì)條件，綜合比較了壩線和壩型的選取方案，從多方面、多角度對大壩初設(shè)方案進(jìn)行了比選，在比選過程中深度結(jié)合實(shí)際情況，比選結(jié)果合理可信。

水庫大壩；壩址比選；壩型設(shè)計(jì)；防洪灌溉

1 工程概況

擬建的大西溝水庫是烏魯木齊河上的龍頭水庫，水庫壩址處距烏魯木齊市68km，是一項(xiàng)以防洪為主的水利樞紐工程。本工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大(1)型，主要建筑物大壩、溢洪道和泄洪兼導(dǎo)流洞、放水洞為1級，次要建筑物為3級，臨時(shí)建筑物為4級。大西溝水庫的興建，可以將烏魯木齊市的防洪標(biāo)準(zhǔn)由目前不足30a一遇提高到200a一遇，利用其興利庫容能夠解決烏拉泊水庫上游灌區(qū)春季灌溉缺水問題。

2 壩線比選

規(guī)劃階段在烏拉泊水庫到后峽70多km的范圍內(nèi)，在同等庫容、同等效益的條件下，選擇了6個(gè)河段進(jìn)行了壩址比選分析。經(jīng)多次現(xiàn)場踏勘比較，認(rèn)為67.5-68.5 km壩段優(yōu)于其它壩段，可研階段在67.5-68.5 km壩段內(nèi)選擇了2個(gè)壩址：上壩址(68.4 km處)和下壩址(67.5 km處)，選定的上、下2個(gè)壩址相距900多米?？裳须A段已對2個(gè)壩址進(jìn)行了工程測量、地質(zhì)勘探和規(guī)劃比選，現(xiàn)從地形、地質(zhì)條件、樞紐布置條件及工程投資等方面對上、下壩址進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[1]。

2.1 地形地質(zhì)條件比選

1)地基處理對比。

上壩址右岸Ⅲ級階地基巖頂過低，需做防滲處理，可通過防滲帷幕方案解決；下壩址河床壩基有一組斷層，河床壩基沖積砂卵礫石層夾厚2-3m的粉細(xì)砂層，需要清除。

2)導(dǎo)流洞對比。

上、下壩址泄洪兼導(dǎo)流洞的長度相差不大，上壩址泄洪兼導(dǎo)流洞根據(jù)地形條件布置必須設(shè)計(jì)壓洞，若放水灌溉洞布置在右岸壩下巖體內(nèi)，為無壓洞。下壩址泄洪兼導(dǎo)流洞和放水灌溉洞均為有壓洞[2]。

上壩址較下壩址放水灌溉洞長度短320m，工程量小，但是上壩址放水灌溉洞上覆巖體薄，位于Ⅳ級巖體中，地質(zhì)條件較下壩址差；兩處壩址溢洪道布置基本相似。通過綜合比較認(rèn)為，樞紐布置條件下壩址稍優(yōu)于上壩址。

2.2 主要工程量及施工條件對比

1)主要建筑物工程量。

對于上下壩址心墻壩壩型樞紐布置方案，按同等設(shè)計(jì)條件和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行主要建筑物的設(shè)計(jì)和計(jì)算[3]。因上壩址校核洪水位對應(yīng)的壩軸線較長，壩頂長度較下壩址長近400 m，所以樞紐主要建筑物工程量和工程投資，下壩址工程總投資比上壩址少0.32億元。

2)施工條件。

在施工條件方面，由于兩個(gè)壩址距離較近，其施工導(dǎo)流方式及施工方法和施工條件無大差異，僅下壩址距料場距離稍遠(yuǎn)些；輸電線路均從上游進(jìn)入施工區(qū)，輸電線路較長。但下壩址水泥、木材等建材運(yùn)距較短。上壩址的工程量較下壩址的大，但是壩線較長，施工場地開闊，所以工期與下壩址基本相同，均為3a。從上、下壩址心墻壩壩型樞紐布置方案的施工條件看，兩個(gè)壩址基本相同。

2.3 水庫移民工程比選

由于兩個(gè)壩址距離較近，其淹沒區(qū)的地形、地貌基本相同。淹沒處理范圍：上壩址水庫淹沒影響面積205hm2，工程占地總面積71hm2，移民為116人，上壩址水庫淹沒補(bǔ)償費(fèi)和建設(shè)及施工場地征用費(fèi)為16447萬元；下壩址水庫淹沒影響面積268hm2，工程占地總面積86hm2，移民為116人，下壩址水庫淹沒補(bǔ)償費(fèi)和建設(shè)及施工場地征用費(fèi)為16458萬元。移民上、下壩址相同，上壩址比下壩址水庫淹沒補(bǔ)償費(fèi)和建設(shè)及施工場地征用費(fèi)稍多，兩個(gè)壩址水庫淹沒及移民條件基本相同。

綜合以上幾項(xiàng)比選內(nèi)容后的結(jié)果為：①地形條件上壩址校核洪水位對應(yīng)的壩線較下壩址長460m，所以上壩址的工程量較下壩址大；②地質(zhì)條件上壩址河床及古河槽砂卵礫石層深厚，上壩址防滲淺、帷幕長度長，下壩址深度較大、帷幕長度短，防滲處理工程量上壩址比下壩址?。虎凵蠅沃吩谧髩渭绶植加蠮1b與C1qr不整合接觸帶，下壩址存在左岸壩肩穩(wěn)定問題；④上壩址的工程量較下壩址大，投資相應(yīng)比下壩址多0.46億元。

通過對上、下壩址地形地質(zhì)條件、主要建筑物及工程量、施工條件和工程投資綜合比選分析，下壩址優(yōu)于上壩址。將下壩址作為推薦的壩址。

3 壩型比選

本階段對推薦的下壩址選擇黏土心墻壩、瀝青心墻壩和混凝土面板堆石壩3種當(dāng)?shù)夭牧蠅芜M(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較[4]。根據(jù)地形地質(zhì)條件，黏土心墻壩、瀝青心墻壩和混凝土面板堆石壩3種壩型各建筑物的布置基本相同，3種壩型的壩軸線基本在同一條軸線上，壩址的地形地質(zhì)條件對這3種壩型均適合。

考慮到樞紐附近有豐富的壩殼料和防滲土料，故壩型選擇要從壩肩、壩基處理難度、抗震安全性和抗凍耐久性、施工條件、工程投資等方面對3種壩型進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

表1 下壩線壩型方案比選表

從地形地質(zhì)條件、大壩抗震、施工條件、工程量及投資等方面綜合分析比較，黏土心墻砂礫石壩優(yōu)于混凝土面板砂礫石壩及瀝青心墻砂礫石壩，所以本項(xiàng)目將黏土心墻壩作為初選壩型[5]。

4 結(jié) 語

文章從綜合分析的角度，對新疆大西溝水庫大壩壩址和壩型的初選作了較為詳盡的分析。在考慮地質(zhì)條件和工程量的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工、移民補(bǔ)償、檢修維護(hù)、抗震性、投資等方面作了比較。最后表明，選用下壩址和黏土心墻壩是安全、合理、經(jīng)濟(jì)的。文章對方案比選的過程對同類工程具有一定的參考價(jià)值。

[1]伏世紅,欒俊亮,李楚君.中小型水庫改擴(kuò)建工程大壩方案研究[J].東北水利水電,2016(06):12-13.

[2]趙云雷.虹乙水庫壩型設(shè)計(jì)方案比選[J].山西水利,2015(01):37-38，52.

[3]賈斌.坪底供水工程水庫樞紐總體布置方案比選[J].山西水利,2012(08):40-41，49.

[4]姜蘇陽,李鑫,邢建營.西線一期工程混凝土面板壩與瀝青心墻壩壩型比較研究——以仁達(dá)壩址為例[J].南水北調(diào)與水利科技,2009(06):161-163.

[5]蔣建靈,何爭妍.木花坑水電站大壩設(shè)計(jì)探討[J].小水電,2007(05):30-33.

1007-7596(2017)06-0085-03

2017-05-24

張文(1979-)，男，新疆哈密人，工程師，從事水利工程管理工作。

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