蒙山縣壬山水庫壩址比選

覃 艷

（廣西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 概述

壬山水庫為蒙山城區(qū)第二供水水源、應(yīng)急供水水源。壬山水庫推薦正常蓄水位為265 m，總庫容699萬m3，引水流量0.43 m3/s。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017），確定壬山水庫為小（1）型水庫，Ⅳ等工程。擋水壩、溢流壩等主要建筑物，按4 級建筑物設(shè)計(jì)；其余為次要建筑物，按5級建筑物設(shè)計(jì)。混凝土重力壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200 年一遇；消能防沖建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。

輸水管道屬于供水工程部分，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017），工業(yè)、城鎮(zhèn)供水工程的等別應(yīng)根據(jù)其供水對象的重要性確定。根據(jù)蒙山縣縣城總體規(guī)劃，2020年蒙山縣城區(qū)總?cè)丝跀?shù)量達(dá)到8萬人，預(yù)測2030年蒙山縣城區(qū)總?cè)丝跀?shù)量達(dá)到11.5 萬人，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-2014）蒙山縣城的城市等級為Ⅳ級，其重要性為一般城鎮(zhèn)，因此本工程供水管道為Ⅳ等工程，建筑物級別為4級，供水管道建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水設(shè)計(jì)，30年一遇洪水校核。

根據(jù)《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL654-2014），按水庫庫容、灌溉及供水規(guī)模，綜合確定本工程的合理使用年限為50 年，本工程大壩的合理使用年限為50年，供水工程合理使用年限為30年。

2 壩址方案選擇

2.1 壩址選擇原則

在選擇壩址時(shí)應(yīng)根據(jù)樞紐附近的地形地質(zhì)條件，水流河勢條件和建筑材料，施工條件，樞紐布置等綜合研究決定。本工程屬新建水庫工程，工程壩址的選擇及選線應(yīng)遵循以下幾條基本原則：

（1）地形條件。壩址一般選在狹窄河谷處，壩軸線短，壩體工程量小；并且壩址上游應(yīng)有一定河谷開闊地帶以獲取足夠的庫容。

（2）地質(zhì)條件。應(yīng)選擇地質(zhì)條件良好地段，壩址處的岸坡要穩(wěn)定，以減少壩基處理及岸坡處理的工程量。

（3）河勢條件。壩軸線應(yīng)盡量與河流流向正交，以利于布置泄洪建筑物保證下泄洪水流順暢；當(dāng)必須與河流斜交時(shí)，交角不宜過小，否則既增加了壩體工程量，又會使泄洪水流不順。

（4）建筑材料。壩址附近應(yīng)有足夠符合要求的建筑材料。

（5）施工條件。壩址附近應(yīng)有適宜的地形布置施工場地，距離交通干線近便于交通運(yùn)輸。

（6）水庫淹沒。合理選擇壩址，盡量減少庫區(qū)村屯、耕地的淹沒，減少征地移民難度，維護(hù)社會穩(wěn)定。

（7）本工程為蒙山縣城區(qū)第二供水水源、應(yīng)急供水水源工程，壩址比選時(shí)應(yīng)選取滿足供水需求的相同庫容方案進(jìn)行比較。

2.2 壩址比選

壬山河為茶山河右岸一級支流，發(fā)源于新圩鎮(zhèn)貌儀村枧沖屯西500 m，河流自北向南流，依次流經(jīng)新圩鎮(zhèn)的六桂、六樟村，西河鎮(zhèn)的壬山村，蒙山鎮(zhèn)的德梗村，于蒙山鎮(zhèn)高堆垌口屯匯入茶山河。河長20.31 km，流域面積52.63 km2，平均坡降14.67‰，多年平均來水量1.51 m3/s。流域上游六桂村以上河段植被茂密，無村落存在，六桂村至六樟村一帶河段，河道兩岸沿河村莊零星分布，耕地以臨河零散田地為主，植被覆蓋較好，流域地形多為中低山。六樟村至那卜坪河段，幾乎沒有村屯存在。整個(gè)流域森林茂盛，雨量豐富，少有村莊，人類活動少，無工礦企業(yè)，水土流失少。

壬山水庫為蒙山縣城區(qū)供水水源，工程主要任務(wù)是向垌口水廠供水和農(nóng)田灌溉用水。為滿足供水庫容需求，壩址須選在壬山河支溝王戈沖下游河段，那卜坪屯以下的下游河段地形逐漸開闊，地勢平坦，且有村屯，不宜修建水庫，所以，壩址選在王戈沖下游至那卜坪屯上游河谷約1.6 km范圍，該范圍內(nèi)兩岸山體雄厚，河谷狹窄，適合建壩，根據(jù)地形初步選擇相對順直兩段河道作為上下壩址，具體位置見圖1。

圖1 上、下壩址方案布置

2.2.1 上壩址

上壩址位于壬山村上游、王戈沖下游約400 m處的壬山河上，壩址附近無村莊民房，屬低山丘陵地貌，微地貌為陡坡地帶，河谷呈基本對稱“V”型，枯水期河床寬約8.0 m，水面高程215.0 m，水深一般為0.2～0.7 m，硬化路在壩址區(qū)右岸通過，路面高程258.0 m，壩址部位兩岸山體較雄厚，山頂高程479～769 m。壩區(qū)左岸坡度30°～50°，近河邊坡度陡，局部呈陡壁，近河段基巖零星出露，壩區(qū)巖層整體傾向左側(cè)下游，為斜向谷。壩址下伏基巖為泥盆系蓮花山組下段第二小段（D1l12）地層，淺變質(zhì)細(xì)砂巖與板巖互層，中厚層狀，為硬～中硬巖，其中弱風(fēng)化巖體較完整，巖體強(qiáng)度滿足建筑物荷載要求，適宜修建攔河壩。壩區(qū)附近土料不足，不宜修建土壩；當(dāng)?shù)厥县S富，可建面板堆石壩。但由于兩岸壩坡很陡，若修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危贾冒镀乱绾榈罆r(shí)開挖工程量很大，投資大，壩址從地形條件看不適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危簧蠅沃诽幒庸泉M窄，基本呈“V”型對稱，但兩岸巖石風(fēng)化層較深，右壩肩拱座山體較為單薄、且下游臨空面，對拱座穩(wěn)定不利，不適宜修建拱壩；因此，上壩址推薦采用混凝土重力壩做為代表壩型。

上壩址方案樞紐主要包括擋、泄水建筑物、取水系統(tǒng)以及導(dǎo)流隧洞等。初定水庫正常蓄水位為265 m，壩頂高程270 m，最大壩高60 m，壩頂長180 m，壩頂寬5 m。

泄水建筑物布置在河床中部，溢洪道控制段為無閘控制開敞式實(shí)用堰，堰頂高程265 m，堰頂孔口凈寬30 m。取水系統(tǒng)布設(shè)在右岸擋水壩壩體內(nèi)，壩體內(nèi)埋設(shè)管內(nèi)徑為0.8 m 取水鋼管，鋼管順?biāo)鞣较蚵裨O(shè)，在壩腳分出環(huán)境基流及灌溉管、送至垌口水廠的輸水管道。

上壩址方案需新建上壩公路長0.63 km，右岸壩頭改建進(jìn)庫道路長1.9 km。

上壩址方案工程施工初選采用隧洞導(dǎo)流、河床一次斷流的導(dǎo)流方式。導(dǎo)流隧洞布置在右岸，采用無壓城門洞型，凈寬3.5 m，高4.5 m，隧洞全長303 m，隧洞縱坡為2.5%。導(dǎo)流隧洞蓄水前完成封堵，封堵段設(shè)在導(dǎo)流隧洞中部，擋水建筑物的下方，長度為10 m。

上壩址混凝土重力壩方案樞紐布置見圖2。

圖2 上壩址方案工程平面布置圖

2.2.2 下壩址

下壩址位于壬山村，在上壩址下游約320 m處，壩址附近無村莊民房，屬低山丘陵地貌，微地貌為陡坡地帶，河谷呈基本對稱“V”型，枯水期河床寬約10 m，水面高程207.0 m，水深一般為0.2～0.7 m，硬化路在壩址區(qū)右岸通過，路面高程225.0 m，壩址部位兩岸山體較雄厚，兩岸最高山頂高程479～769 m。壩區(qū)左岸坡度30°～50°，近河邊坡度陡，局部呈陡壁，近河段基巖零星出露，壩區(qū)巖層整體傾向左側(cè)下游，為斜向谷。未見其他滑坡、崩塌等不良地質(zhì)作用。下壩址地層巖性與上壩址相似，下伏基巖為泥盆系蓮花山組下段第三小段（D1l13）、第二小段（D1l12）地層，淺變質(zhì)細(xì)砂巖與板巖互層，中厚層狀，為硬～中硬巖，其中弱風(fēng)化巖體較完整，巖體強(qiáng)度滿足建筑物荷載要求，適宜修建攔河壩。同上壩址一樣，因壩區(qū)附近土料不足，不宜修建土壩；當(dāng)?shù)厥县S富，可建面板堆石壩。但由于兩岸壩坡很陡，若修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危贾冒镀乱绾榈罆r(shí)開挖工程量很大，投資大，壩址從地形條件看也不適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危幌聣沃诽幒庸泉M窄，基本呈“V”型對稱，但兩岸巖石風(fēng)化層較深，巖層傾向下游左岸，傾角20°～60°，對壩基穩(wěn)定不利，不適宜修建拱壩；因此，下壩址推薦采用混凝土重力壩做為代表壩型。

下壩址方案樞紐主要包括擋、泄水建筑物、取水系統(tǒng)以及導(dǎo)流隧洞等。根據(jù)同庫容比選的原則，初擬下壩址水庫正常蓄水位為256 m，壩頂高程261 m，最大壩高63 m，壩頂長190 m，壩頂寬5 m。

泄水建筑物布置在河床中部，溢洪道控制段為無閘控制開敞式實(shí)用堰，堰頂高程256 m，堰頂孔口凈寬30 m。取水系統(tǒng)布設(shè)在右岸擋水壩壩體內(nèi)，壩體內(nèi)埋設(shè)管內(nèi)徑為0.8 m 取水鋼管，鋼管順?biāo)鞣较蚵裨O(shè)，在壩腳分出環(huán)境基流及灌溉管、送至垌口水廠的輸水管道。

下壩址方案需新建上壩公路長0.6 km，右岸壩頭改建進(jìn)庫道路長2.8 km。

下壩址方案工程施工初選采用隧洞導(dǎo)流、河床一次斷流的導(dǎo)流方式。導(dǎo)流隧洞布置在右岸，采用無壓城門洞型，凈寬3.5 m，高4.5 m，隧洞全長280 m，隧洞縱坡為1.8%。導(dǎo)流隧洞蓄水前完成封堵，封堵段設(shè)在導(dǎo)流隧洞中部，擋水建筑物的下方，長度為10 m。

下壩址混凝土重力壩方案樞紐布置見圖3。

圖3 下壩址方案工程平面布置圖

2.2.3 上下壩址比較及選擇

根據(jù)供水需求，上、下壩址的有效庫容均為538萬m3，上壩址的正常蓄水位為265 m，下壩址的正常蓄水位為256 m。

壩址比選主要依據(jù)上壩址、下壩址兩壩址方案的工程地質(zhì)、工程布置、施工條件、主要工程量、工程投資、工程用地及水庫淹沒投資等多方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較論證，選定壩址。

（1）上、下壩址河道相距約735 m（直線距離為320 m），屬同一地質(zhì)地貌單元，工程地質(zhì)條件無本質(zhì)區(qū)別，地層巖性、風(fēng)化程度基本相近，均滿足筑壩地質(zhì)條件。上壩址區(qū)有一組褶皺，斷層主要有f6，規(guī)模小；下壩址壩址區(qū)發(fā)育多組褶皺，斷層主要有f3、f4、f10，規(guī)模小，巖層產(chǎn)狀紊亂，表部巖體破碎。下壩址左壩肩下游側(cè)有1 條沖溝，沖刷壩腳，對壩基穩(wěn)定不利。因此，從地質(zhì)條件來看，上壩址地質(zhì)條件較優(yōu)。

（2）從地形上看，下壩址河道較上壩址彎曲，河床較為開闊，而上壩址河床相對狹窄，有利于工程布置，縮短壩軸線，下壩址壩頂長度比上壩址長10 m，下壩址巖石風(fēng)化層較深，最大壩高63 m，比上壩址最大壩高60 m高3 m，下壩址方案的工程量較大。

（3）從施工導(dǎo)流布置上看，兩方案均采用一次攔斷河流隧洞導(dǎo)流，導(dǎo)流條件和導(dǎo)流工程布置基本相同，下壩址導(dǎo)流洞長度比上壩址導(dǎo)流洞稍短，導(dǎo)流工程量較上壩址稍小；下壩址距離下游村莊及現(xiàn)有道路較近，施工場地等施工條件較上壩址稍好；但相同施工工期的條件下，下壩址方案的工程量大，施工期強(qiáng)度比上壩址方案大。

（4）上壩址方案輸水管道總長7900 m，下壩址方案輸水管道總長7295 m。上壩址方案輸水管道前段約900 m，基本沿河谷及河邊灘地敷設(shè)，下壩址方案輸水管道僅250 m 的河谷敷設(shè)段，河谷段輸水管道長度較上壩址方案短了650 m，管道工程量及施工難度較上壩址方案小。

（5）上壩址方案上壩公路長0.6 km，庫區(qū)改建道路長1.9 km；下壩址方案上壩公路長0.6 km，庫區(qū)改建道路長2.8 km，且下游壩址地形陡，下游山腳原道路到壩頂僅有200 m 直線距離，需要爬升約51 m高度，故上壩公路需呈“之”字型折返上壩頂，道路改建難度非常大，上壩址道路改建難度相對較小，在道路交通方面，上壩址條件較下壩址要好。

（6）從淹沒賠償條件上看，上壩址正常蓄水位265 m，下壩址正常蓄水位256 m，上下壩址相距約735 m，下壩址淹沒范圍較上壩址稍大，淹沒賠償投資稍大于上壩址。

上、下壩址的主要工程量及工程直接投資、水庫和工程用地投資比較見表1。

表1 上、下壩址主要工程量及工程直接投資、水庫和工程用地投資比較表

經(jīng)比較，上壩址方案的工程直接投資及占地投資均較下壩址方案少，工程總投資比下壩址方案省3262萬元，因此壬山水庫工程推薦上壩址方案。

3 結(jié)語

結(jié)合工程地質(zhì)、工程布置、施工條件及工程投資等方面綜合考慮，壬山水庫工程推薦壩址為上壩址。