松子坑水庫壩線選定分析

董世偉

（深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳518000）

0 引言

在選定壩線階段，評價各壩址的建壩條件，按照技術經濟指標作為約束條件合理確定方案，確保水庫高效優質［1］。依據水庫規劃要求，考慮地形地質條件、結合樞紐布置和投資因素是壩線確定的考量要素。根據規劃，松子坑水庫功能以調蓄為主，作為整個深圳市的供水調蓄系統的一部分，擔負著全市的供水調蓄任務，其年平均天然徑流量不到水庫總庫容的1/7，調蓄水量主要通過東部供水水源工程引取的境外水源補充。因此，選定壩線首要考量的便是增大松子坑水庫的興利調節庫容，調蓄儲備天然來水及境外調水，確保整個東部地區的用水安全及增大全市的調蓄庫容。

1 工程概況

松子坑水庫位于深圳市龍崗區所轄區域內，工程區原狀為三座緊鄰的小（1）型水庫，分別是松子坑水庫、獺湖水庫和三角樓水庫，相互之間僅為山梁分隔。為滿足深圳市用水調蓄要求，對松子坑水庫進行擴建。擴建工程的主要任務是在現有三角樓水庫大壩上游庫區內新建大壩以增加總庫容，與松子坑水庫（一期）共同組成一個總庫容為3952.90萬m3的新水庫，以配合其它工程措施來共同滿足東部水源工程境外水入境對水庫調蓄庫容的要求，保證整個東部地區的供水需求。

松子坑水庫擴建后依據總庫容、供水對象的重要性確定其屬中型水庫，工程等級為III等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，且水庫主要功能仍是調蓄，水庫布置見圖1。

圖1 松子坑水庫擴建工程位置示意圖

2 壩線選定

水庫改擴建擬定了上、下壩線兩個方案，本工程從上、下壩線成庫的庫容、地形地質條件、地基處理、工程投資等方面進行比較，以水庫主要建筑為主線綜合確定壩線方案。

2.1 庫容條件比較

上壩線位于三角樓水庫原壩址上游約400 m處，兩岸壩肩分別與2#副壩、4#副壩之間的山丘相連，為直線布置，壩軸線長730 m；下壩線兩岸與上壩線為同一山丘，即兩岸壩肩同樣與2#、4#副壩之間的山丘相連，同時結合現狀地形，利用兩壩軸線之間的低矮山丘，壩軸線分成左右兩段呈折線布置，兩端軸線之間采用圓弧連接，壩軸線長804 m。下壩線河床段距三角樓水庫原壩址約280 m處。

下壩線由于折向下游布置，較上壩線增加148.0萬m3的庫容，兩壩線方案基本情況見表1。

表1 上、下壩線的基本特性比較表

2.2 地形、地質條件比較

兩方案壩肩位置基本相同，與上壩線方案的壩軸線呈直線不同，下壩線壩軸線呈折線，以充分增加水庫調蓄庫容。兩壩線的地質條件見表2。

表2 兩壩線的地質條件比較表

由表2可知，兩壩線方案在右壩段地質條件比較相似。上壩線左側河床段覆蓋層較厚，為5 m～10 m厚的軟塑狀粉質粘土，地質條件稍差于下壩線。

2.3 地基處理比較

地基處理上，兩壩線方案的左、右壩段、河床段地基處理方法基本相同。均需進行清基處理，上壩線河床段覆蓋較厚，單位長度清除土方量較大，下壩線河床段覆蓋相對較薄，單位長度清除土方量較小。

壩基防滲處理：根據壩址區的地質剖面圖，壩體防滲體基礎大部分坐落在全風化土層上，小部分坐落在強風化層上，全風化土層的滲透系數為1×10-5cm/s～5×10-5cm/s，強風化層的滲透性為3 Lu～5 Lu，全風化層及強風化層總體均屬于弱透水層，因此不再進行基礎防滲處理。在壩基局部壩段，壩體防滲體底部全風化層及強風化層中，局部透水區域滲透性大于10 Lu，但因其上部均有厚度8 m～20 m，滲透系數為1×10-5cm/s～5×10-5cm/s的全風化覆蓋層，因此也不再進行基礎防滲處理。對于F3和F4斷層，斷層清基完成后，采用砼進行封填，并對其沿線及兩側20m范圍內進行灌漿處理。

2.4 樞紐工程布置比較

兩方案在工程具體布局方面基本相似，都需布置泄洪建筑物及導流設施，其中導流采用隧洞，大壩竣工后隧洞兼作泄洪管。

2.5 投資比較

兩方案均按初擬的心墻土石壩的壩型進行比較，心墻均坐落在全風化土或強風化巖上，具體費用情況見表3。

表3 方案投資比較表

2.6 壩線比選結論

綜上所述，從地質條件上考慮，下壩線方案的壩基處理只是常規挖除處理，挖除深度在1 m～3 m，難度較小；而上壩線河床段壩基挖除厚約5 m～10 m的軟弱土層，形成高邊坡，同時增加回填工作量，施工難度較大，對岸坡穩定不利；從投資上考慮，下壩線大壩工程總投資較上壩線大壩工程總造價多348.35萬元，水庫總庫容增加了148萬m3。折合成單位庫容投資，下壩線單位庫容投資小于上壩線方案，下壩線較上壩線方案增加的148萬m3庫容，折合成單位庫容投資為2.35元，下壩線單位庫容投資優勢會更為顯著。因此，推薦采用下壩線方案。另一方面，從增加深圳市聯網水庫調蓄庫容方面考慮，松子坑水庫擴建規模應是在其地形條件允許、經濟可行的情況下興利庫容越大越好，因此在兩方案工程投資相差不大的情況下，推薦興利庫容大、單位庫容投資小的下壩線方案。兩壩線特點綜合比較見表4。

表4 上下壩線綜合比較

3 結語

基于松子坑水庫改擴建工程，在壩線選定階段從工程投資、施工難度及庫容效益方面綜合比選了上、下壩線方案。下壩線方案較上壩線方案工程投資增加了348.35萬元，庫容增加了148.0萬m3，增加的單位庫容成本為2.35元；從地質條件上考慮，下壩線方案的壩基處理挖除淤泥以及軟塑狀的粉質粘土層難度較小；而上壩線河床壩基挖除軟弱土層易形成高邊坡，同時增加回填工作量，施工難度較大，對岸坡穩定不利。綜上因素，下壩址具有庫容相對較大、單位庫容投資小，壩基處理難度低的優點，基于此最終推薦采用下壩線方案。