水利樞紐壩址選擇和水工建筑物布置

胡　雪，孫光禮

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550002)

1　壩址選擇和水工建筑物布置

對于不同的水利樞紐項目而言，大多對壩址河段航運要求高，針對整個樞紐的壩址選擇以及方案布置等，都需要予以重點考慮[1-2]。壩址選擇及水工建筑物布置，都會直接影響到后續施工建設，并會對后續的樞紐實際應用效果產生重大且深遠的影響[3-4]。

余慶兩岔河水庫為《水利改革發展“十三五”規劃》和《貴州省水利十三五規劃》中規劃的中型水庫，水庫主要功能是鄉鎮供水和灌溉，可有效解決松煙鎮及周邊農村生活、生產發展用水問題。水庫總庫容1363萬m3，興利庫容879萬m3，年供水量1068萬m3。工程建成后，在下放環境水量的前提下，鄉鎮供水量為550.5萬m3/a，農村生活供水量52萬m3/a，灌溉供水量為334萬m3/a，總供水量936.5萬m3/a。工程建設內容包括水源樞紐工程、供水工程和灌區工程。其中水源工程包括混凝土面板壩、右岸開敞式設閘溢洪道，左岸取水放空系統(導流洞結合)、壩后永久上壩公路等；供水工程包括一、二級提水泵站、提水管道、高位水池及供水輸水管道等。灌區工程包括輸水干管、支管及水池等。

2　案例分析

2.1　工程案例概況

余慶縣是貴州省遵義市下轄區，位于遵義市東南角，地理位置處于107°25′～108°2′，北緯27°8′～27°41′ 之間，是遵義、銅仁、黔南、黔東南四地州市結合部，東與石阡縣接壤，南接黃平縣，東南連施秉縣，西南臨甕安縣，西北界湄潭縣，東北與鳳岡縣毗鄰 。余慶縣兩岔河水庫位于余慶縣關興鎮沙堆村，兩岔河水庫距離關興鎮約7 km，距離松煙鎮約11 km。兩岔河水庫所在河流為烏江左岸一級支流覺林河，覺林河發源于湄潭縣麻壩，源頭高程約為930 m。流經縣內二龍、覺林、友禮、沙堆，在沙堆鄉馬躍水處流入鳳崗縣境內，于坪頭溪注入烏江，河口海拔高程395 m，流域面積486 km2。兩岔河水庫壩址位于上游河段，壩址以上流域集水面積52.5 km2。覺林河上游已建有李家寨水庫，為小(1)型水庫，總庫容926萬m3，設計灌面873.33萬m2。

2.2　壩址及壩線選擇

2.2.1壩址選擇

壩址河段轉彎曲程度、河床地形高低、河槽平面寬窄和直線河段長短、河岸自然邊坡陡緩等河道空間形態與尺度等地形因素，對河水主流態勢、樞紐布置、施工組織設計、交通等有重大影響。針對該項目的實際情況，兩岔河水庫工程主要任務是鄉鎮、農村生活供水和灌溉。水庫規模采用“供需結合”原則確定，經過技術經濟綜合比較確定水庫規模。根據初步擬定的上、下壩址的地形地質條件，選擇適宜的具有代表性的方案，結合水文、地形地質條件、樞紐布置、移民安置、施工條件、運行管理、工程效益及工程總投資等對上、下壩址進行綜合技術經濟比較，選擇推薦壩址。

2.2.2壩線比選

經對兩岔河水庫規劃建壩河段及受水區域等進行現場綜合踏勘，結合水文條件、地形地質條件、水庫淹沒、樞紐布置條件及施工條件等因素后，在所選建壩河段初擬兩個壩址。上、下壩址相距約600 m，兩壩址位置的地層巖性、地質構造、巖溶水文地質條件基本一致，屬于同一水文地質單元。下壩址位于覺林河沙堆村三岔河以上0.5 km處。該工程共3個河段，根據對3個河段進行比較發現，河段①在保證興利庫容的條件下，將淹沒余家寨及白楊壩，淹沒損失較大。河段③地質條件惡劣，且右岸將淹沒支流三岔河及沙堆村，淹沒投資巨大，不能滿足建壩要求。故本階段推薦河段②，與規劃階段一致。兩岔河水庫規劃建壩河段位置示意圖如圖1所示。

圖1　兩岔河水庫規劃建壩河段位置示意圖

2.2.3壩型比選

按本工程選定的壩址，根據其地形、地質和建筑材料等條件，不適合建剛性壩，適合修建當地材料壩，本工程壩高在50 m左右，屬于中壩，經現場踏勘，壩址附近不具備儲量和質量較好的壩體土料場，因此結合當地料原情況，僅考慮采用面板堆石壩。

2.2.4工程總布置

兩岔河水庫工程由水源樞紐工程、供水工程、灌區工程三部分組成。其中水源樞紐工程包括混凝土面板堆石壩、右岸開敞式設閘溢洪道、左岸取水放空系統(導流洞改建)、壩后永久上壩公路等；供水工程包括一級提水泵站、二級提水泵站、提水管道、高位水池及供水輸水管道等，輸水管道總長13 km；灌區工程包括灌區灌溉支干管、支管及水池等，灌溉支干管長10 km，各支管總長5.0 km。

2.3　水工建筑物型式及布置

2.3.1樞紐建筑物

大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂長140.05 m，壩頂寬6.00 m。防浪墻頂高程855.50 m，壩頂高程854.30 m，河床建基面開挖高程806.00 m，最大壩高48.30 m。根據地形地質條件，溢洪道布置于右壩肩，為有閘控制的開敞式溢洪道，堰頂高程846.00 m，溢流前沿凈寬12.50 m，后面逐步收縮至10.00 m，泄槽最大單寬流量為43.60 m3/(s·m)。溢流堰型式采用WES實用堰，溢流堰上游進水口底板高程840.00 m，下游堰底高程840.30 m，后接緩坡側槽段，側槽縱向坡度為1∶20，側槽末端設20.00 m長的平坡段，末端設一消能尾坎，坎高0.50 m，后為陡坡泄槽段，泄槽底坡1∶1.4，泄槽邊墻高度4.00 m；消能方式采用挑流消能，挑距60.00 m，沖坑深度15.80 m。

根據工程特點，導流、取水、放空采用“合三為一”的布置方案，設置于岸。取水口采用龍抬頭方式與導流洞結合，取水口閘門井尺寸7.0 m×6.0 m，頂部高程855.50 m(防浪墻高程)。取水口閘門井依次設置攔污柵、事故檢修閘門；閘門后下彎接入導流洞，后設堵頭，鋼管伸入堵頭取水，堵頭后采用洞內鋪管輸水，鋼管管徑1.4 m，隧洞出口閘閥室設出口放空管(DN1400)、一級泵站取水管(DN900)及生態放水管(DN500)組成，取水放空隧洞總長279.39 m。

2.3.2供水建筑物

兩岔河水庫供水總量936.5萬m3/a，鋼管從取水放空隧洞閘閥室出口取水，通過輸水管自流方式，將水輸送到一級泵站，管道平面長70 m，一級泵站提水管平面長750 m，提水70 m輸送至一級高位水池(設計水位900 m)，然后通過關興干管和松什總管輸水，松什總管自流輸水，分出松煙干管和什字灌溉干管，分別用于松煙鎮、松煙返鄉農名創業園、松煙種豬養殖場和灌區灌溉；關興干管自流輸水，沿途布置灌溉支管，末端設置二級泵站提水至關興水池，二級泵站提水管平面長1.13 m，提水70 m輸送至關興水池。供水管線采用球墨鑄鐵管和PE管，松什干管管徑800 mm，松煙干管管徑600 mm，關興干管管徑500 mm、355 mm及200 mm，單管鋪設，輸水線路總長13 km。

2.3.3灌區建筑物

灌區總供水量為334萬m3/a，設計流量0.311～0.048 m3/s，由于灌區流量較小，結合灌區地形條件，考慮到輸水的靈活性，經分析研究決定采用供水和灌溉結合輸水方式。灌溉管道長16.3 km，管徑為0.28～0.6 m。

2.3.4邊坡工程

水源樞紐工程中的邊坡工程主要包括大壩開挖邊坡。供水工程中的邊坡工程主要是提水泵站開挖邊坡、高位水池開挖邊坡及管槽開挖時的臨時邊坡工程。灌區工程中的邊坡工程主要是管槽開挖時的臨時邊坡工程。經邊坡穩定分析，邊坡開挖支護后均無穩定問題[5-6]。

3　總　結

水利樞紐工程大多在地形環境較復雜的丘陵山區通航河流河谷段尋選壩址，壩址河道空間形態和不利地形條件等環境因素及其限制，可能給樞紐工程及水工建筑物布置等設計增加難度。針對本次案例項目進行分析，參照一定的比選原則，最終明確了相應的壩址選擇方案以及水工建筑物布置情況。