四溝水庫壩址比選

□張 莉(臨汾市水利勘測設計院)

1 工程概況

四溝水庫位于蒲縣縣城西北10 km薛關鎮(zhèn)的西河溝上，西河溝屬昕水河一級支流，發(fā)源于五鹿山，由東北向西南流經(jīng)蒲縣的韓家圪塔、南窯角、后河、西河、安家?guī)X后在薛關鎮(zhèn)西匯入昕水河，流域面積93.60 km2，壩址以上控制流域面積87.60 km2，其中：黃土丘陵溝壑區(qū)69.37 km2，灰?guī)r灌叢山地7 km2，灰?guī)r土石山區(qū)11.23 km，河道長度20.62 km，河道比降20.36‰。四溝水庫是一座以城市及工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有防洪等綜合利用的小(1)型水庫，總庫容262.70萬m3，大壩為自密實混凝土重力壩，最大壩高41m。

2 庫區(qū)地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

庫區(qū)屬侵蝕構造為主的中山區(qū)。河谷兩岸絕大部分為基巖山體，上部為黃土覆蓋。地面高程左岸1005～1048m，右岸1308～1081m，溝底高程930.90～939.80m，相對高差100～110 m。西河溝總體呈EN轉(zhuǎn)ES流向。

2.2 地層巖性

三疊系下統(tǒng)劉家溝組以砂巖為主夾薄層砂質(zhì)頁巖和泥巖。第四系：①中更新統(tǒng)(Q2)低液限粘土、低液限粉土與數(shù)層古壤土，底部夾兩層鈣質(zhì)結核層。②上更新統(tǒng)(Q3)低液限粉土，砂卵礫石。③全新統(tǒng)(Q4)：沖洪積物（Q4pal）為低液限粉土及含礫細砂層；坡積物（Q4dl）為低液限粉土，碎石土層及堆石體。

2.3 地質(zhì)構造

庫區(qū)內(nèi)地質(zhì)構造簡單，為一單斜構造，未發(fā)現(xiàn)斷裂及褶皺構造。庫區(qū)基巖中以走向NE和NW向兩組高角度裂隙最比較發(fā)育，節(jié)理裂隙產(chǎn)狀：①N40°E/SE∠82°,②N70°W/NE∠80°。

2.4 物理地質(zhì)現(xiàn)象

庫區(qū)內(nèi)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要是巖體風化，局部陡岸有崩塌現(xiàn)象。在庫區(qū)內(nèi)東西兩岸未發(fā)現(xiàn)大的滑坡。

2.5 水文地質(zhì)條件

庫區(qū)地下水類型主要為松散巖層孔隙水和基巖裂隙水，地下水直接接受大氣降水的補給。

3 壩址比選

根據(jù)壩址區(qū)的工程地質(zhì)條件、建筑物布置、施工條件、征地補償和移民安置等方面進行壩址方案比選，經(jīng)過多次實地踏勘擬定兩個壩址進行比選。方案一壩址（上壩址）位于溝口上游1600m，方案二壩址（下壩址）位于溝口上游1006m，兩壩址相距594m。

3.1 工程地質(zhì)條件

方案一壩址（上壩址），河谷寬約25～40m，河槽寬10～15m，河底高程901.60～900.13m，河谷兩岸岸坡較陡，自然坡度約50～70°，基巖裸露。地貌特征屬剝蝕侵蝕低中山和山間河谷地貌特征。地層巖性為：三疊系下統(tǒng)劉家溝組第1、2、3巖組（T1l-1～T1l-3）：細砂巖，粉細砂巖，礫巖，砂質(zhì)泥巖、泥巖。巖層產(chǎn)狀：S115～110°E/SW∠5～8°。基巖面以上為中更新統(tǒng)洪、沖積物(Q2pal)：低液限粘土、低液限粉土、細砂含礫；河床基巖面以上覆蓋有砂卵礫石層厚0.50～1.50m，易于清除。基巖面高程左岸943.68～951.33m，右岸933.46～953.65m，接近或高于壩頂高程939m，左、右岸山頂高程分別為1029m和1038m，巖層較緩，傾向左岸偏下游，岸坡基本穩(wěn)定。以上條件對壩體抗滑穩(wěn)定較為有利。

方案二壩址（下壩址）距上壩址594m處，河谷寬約30～45m，河槽寬10～15m，河底高程894～892m，河谷兩岸岸坡較陡，自然坡度約45～60°，基巖裸露。地貌特征及地層巖性與方案一相同，河床覆蓋層厚0.40～1.30m，巖性為砂土、砂卵礫石。左岸基巖面高程932.79～941.67m，右岸基巖面高程915.65～922.12m，基巖面分布低于壩頂高程934m，基巖以上覆蓋有Q2低液限粘土，低液限粉土。右岸巖層傾向河床偏下游，傾角較緩約12～15°，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，砂質(zhì)泥巖、泥巖在右岸分布較厚，風化層較厚。右岸巖體破碎，山體較窄，右岸在壩址處上下游各分布的1條沖溝，與壩軸距離較近。上游沖溝距壩軸約55m，與壩軸斜交夾角22°；溝中的洪水和暴雨直沖大壩，對大壩穩(wěn)定不利。下游沖溝與壩軸距離約25m，與壩軸基本平行。右壩肩壩軸下游存在臨空面，巖層傾向河床偏下游，對壩體穩(wěn)定不利。

通過上述分析，方案一壩址（上壩址）的地形及工程地質(zhì)條件明顯優(yōu)于方案二壩址（下壩址），具有河谷窄、風化層薄，砂質(zhì)泥巖、泥巖分布薄，砂、礫巖分布厚，左、右岸基巖接近或高于壩頂，岸坡較穩(wěn)定，沒有重大的工程地質(zhì)問題影響之優(yōu)點。

3.2 建筑物布置

四溝水庫的工程任務為農(nóng)業(yè)灌溉面積1000 hm2，灌溉保證率50%；縣城及薛關村工業(yè)供水及3.50萬居民生活供水保證率95%的飲水備用水源，總需水量450萬m3。同時提高壩址下游溝道包括薛關鎮(zhèn)的防洪標準。

根據(jù)四溝水庫的供水及防洪要求四溝水庫總庫容約260萬m3，興利庫容需>95萬m3，兩壩址河谷狹窄，壩軸線短，布置較為緊湊,均能滿足工程任務要求，在庫容基本一致時，方案一、方案二的壩頂高程分別為939，934m，壩高分別為41，43.50m，兩方案均需布置泄洪排沙洞和非溢流壩段，雖方案一壩址和方案二壩址河谷長度都為100m左右，但方案二右岸基巖面出露高程比壩頂高程低十余米，需將壩體嵌入岸坡約50m，才能滿足大壩穩(wěn)定要求，減少滲流量，方案一的工程投資小于方案二。

3.3 施工條件

從施工方面考慮，兩壩址均便于施工導流，壩址附近及其下游地形相差不大，都便于布置施工場地，建材產(chǎn)地距兩壩址基本相當，且距交通干線較近，便于施工運輸，施工用電從泉子角村接入，方案一輸電線路長約1.40 km,方案二輸電線路長約2 km,投資增加18萬元。

3.4 征地補償和移民安置

四溝水庫工程的淹沒對象主要是：林地、未利用地，按照淹沒對象林地、未利用地為正常蓄水位，水庫回水位采用正常蓄水位方案一937.75m、方案二932.75m，綜合考慮風浪爬高、坍岸、滑坡等因素的影響后，水庫淹沒處理范圍確定高程分別為938m、933m以下。

根據(jù)2011年8月實物調(diào)查統(tǒng)計結果，方案一淹沒總土地面積18.68hm2，其中耕地0.01hm2，林地0.67hm2，未利用地18.00hm2（草地）。淹沒影響范圍內(nèi)有臨時施工道路2.50 km，無人口、房屋及其他設施,淹沒影響補償投資為381.53萬元。方案二淹沒總土地面積22.33 hm2，其中耕地0.01 hm2，林地1.34 hm2，未利用地20.98 hm2（草地）。淹沒影響范圍內(nèi)有臨時施工道路3.10 km，無人口、房屋及其他設施，淹沒影響補償投資為491.12萬元。

3.5 比選結論

通過壩址方案比選，工程地質(zhì)條件方案一優(yōu)于方案二；兩方案建筑物布置形式接近，方案二壩線長、投資大，方案一優(yōu)于方案二；施工條件條件相似；征地補償和移民安置方案一投資小，綜合比較選擇方案一壩址為推薦方案。

4 結語

方案分析是工程建設的重要手段，壩址方案的確定為下階段的設計工作做好了鋪墊，為工程設計提供強有力的技術依據(jù)，四溝水庫的壩址方案比選分析取得了比較符合實際成果，目前，水庫已經(jīng)進入了建設實施階段，它的建成，必將推動蒲縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展。