基于水礦資源開發(fā)利用共存優(yōu)化的水庫(kù)壩址比選

簡(jiǎn)從義

（畢節(jié)市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 畢節(jié) 551700）

1 工程概述

櫻桃坪水庫(kù)工程選擇小河溝匯口至下游桶井坡伏流入口間約1.40 km的河段為建壩河段，結(jié)合該河段地形地貌、水資源狀況及工程地質(zhì)條件選擇了上、下兩個(gè)壩址進(jìn)行比選。所選建壩河段因右岸在建新田煤礦今后形成的采空區(qū)通過玉龍山段（T1y2）強(qiáng)巖溶灰?guī)r與庫(kù)區(qū)具有一定的水力聯(lián)系而需采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┘右员苊猓瑫r(shí)需對(duì)煤礦的開采邊界進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，而由于上、下壩址對(duì)新田礦井的位置關(guān)系與水力條件有所差異，所采用的工程措施及相應(yīng)投資和礦界調(diào)整范圍有所不同。因此，櫻桃坪水庫(kù)壩址比選又重點(diǎn)涉及到怎樣在水庫(kù)工程建設(shè)和煤礦開采之間尋求一個(gè)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)水、礦資源的開發(fā)利用共存優(yōu)化。

2 櫻桃坪水庫(kù)壩址比選分析

2.1 地形地質(zhì)條件比較

選取上、下壩址有關(guān)地形地質(zhì)條件比較內(nèi)容：地形條件、基本地質(zhì)條件（包括地質(zhì)巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶水文地質(zhì)及防滲性能等4個(gè)方面）和工程特性（包括承載力及變形穩(wěn)定、邊坡穩(wěn)定、溢洪道布置、施工布置、正常蓄水位及壩高等6個(gè)方面）等三大類，總計(jì)11個(gè)方面全面展開比較論證，經(jīng)充分對(duì)比分析后可知，上壩址因出露地層比較單一、構(gòu)造較簡(jiǎn)單，壩區(qū)穩(wěn)定性好，壩基巖層透水性弱而水文地質(zhì)條件較好，防滲工作量小；因地形相對(duì)較平緩，場(chǎng)內(nèi)交通和施工臨時(shí)設(shè)施較易布置；地形地質(zhì)條件上上壩址可優(yōu)選為櫻桃坪水庫(kù)建庫(kù)壩址。

2.2 樞紐布置條件比較

上、下壩址區(qū)出露地層均以軟質(zhì)巖為主，只適宜建柔性壩，選用混凝土面板堆石壩+岸邊式溢洪道方式。①上壩址的主壩河谷相對(duì)較寬緩，壩體工程量較大；右岸壩頂高程附近平臺(tái)適宜布置溢洪道進(jìn)口，利用右岸河灣地帶，將泄槽布置與等高線大體垂直，出口能與河道能平順連接。但因考慮與新田煤礦的影響而增設(shè)副壩、排洪隧洞等建筑物，樞紐布置較復(fù)雜。②下壩址的壩址河谷相對(duì)較陡，壩體工程量較小；左岸布置溢洪道，開挖量料可作為壩體填筑料。由于無(wú)法通過修建副壩等措施減小與新田煤礦的相互影響，而按不考慮與煤礦的影響進(jìn)行樞續(xù)布置，樞紐布置較簡(jiǎn)單。比較結(jié)果下壩址略優(yōu)。

2.3 施工條件比較

上、下壩址圍堰均為土石圍堰，條件相當(dāng)。上壩址略偏上游右岸有小河溝支流匯入、下游存在偏向右岸河灣地帶可供布置導(dǎo)流洞，長(zhǎng)度僅約270 m；下壩址無(wú)可供利用的明顯的沖溝及河灣地形，導(dǎo)流洞較長(zhǎng)，約380 m；因此，在施工導(dǎo)流方面，上壩址較優(yōu)。

上、下壩址對(duì)外交通均需新建約1 km公路從左岸長(zhǎng)槽引接現(xiàn)有通村公路。料場(chǎng)距離相當(dāng)，兩壩址與石料場(chǎng)距離相當(dāng)，與渣場(chǎng)距離以上壩址稍遠(yuǎn)；場(chǎng)內(nèi)交通因下壩址兩岸坡較陡、且距伏流入口較近而回旋余地不大，基坑開挖出渣、壩體填筑運(yùn)料公路均不易布置；臨時(shí)施工企業(yè)可就近布置于右岸下游1 250 m高程以上臺(tái)地，但需臨時(shí)占用一定的耕地及農(nóng)田；上壩址主壩則因兩岸地形在壩址上下游河岸逐漸開闊而易于布置場(chǎng)內(nèi)交通；左岸1 250 m高程以上緩坡地帶或低矮山丘平臺(tái)、埡口等，以灌木林及荒山為主，可供布置施工營(yíng)地及混凝土拌和系統(tǒng)、各類加工場(chǎng)地等施工臨時(shí)企業(yè)；上壩址副壩所在沖溝在壩線上游，地形逐漸開闊，可布置臨時(shí)施工企業(yè)，臨時(shí)施工道路可沿沖溝右岸沿等高線布置，與主壩臨時(shí)交通相接，可滿足出渣、運(yùn)料等要求。因此，場(chǎng)內(nèi)交通及臨時(shí)施工企業(yè)以上壩址較易布置。

2.4 水庫(kù)淹沒比較

經(jīng)水庫(kù)淹沒投資估算，未考慮水庫(kù)壓覆煤礦資源補(bǔ)償，上壩址淹沒及移民投資9 504萬(wàn)元，下壩址水庫(kù)淹沒及移民投資8 192 萬(wàn)元，比上壩址少1 312 萬(wàn)元。因此，僅從水庫(kù)淹沒投資補(bǔ)償方面進(jìn)行比較，下壩址較優(yōu)。由于上、下壩址均存在在建新田煤礦的壓覆，且下壩址壓覆影響面積比上壩址大，水庫(kù)淹沒投資還需考慮壓覆礦產(chǎn)資源的補(bǔ)償費(fèi)用，并加上樞紐建筑總投資后再行綜合經(jīng)濟(jì)比較，詳見綜合比較結(jié)論。

2.5 水庫(kù)壓覆及補(bǔ)償投資比較

①選擇上壩址建庫(kù)時(shí)，由于庫(kù)區(qū)在黃沙槽沖溝內(nèi)以F1 斷層為界，以南為玉龍山段（T1y2）強(qiáng)巖溶灰?guī)r，以北為透水性弱、與庫(kù)區(qū)呈連續(xù)分布的（T1y3-3）泥巖，若在黃沙槽沖溝內(nèi)建副壩，將庫(kù)區(qū)與玉龍山段（T1y2）強(qiáng)巖溶灰?guī)r及F1斷層隔開，可避免庫(kù)水與礦井發(fā)生水力聯(lián)系，極大地降低水庫(kù)與礦井的相互影響，同時(shí)也避免了庫(kù)水沿F1斷層向下游滲漏的可能性。②選擇下壩址建庫(kù)時(shí)，由于下壩址庫(kù)區(qū)除與上壩址庫(kù)區(qū)有相同的壓覆范圍—黃沙槽沖溝外，還存在孔家坡沖溝及下游右岸庫(kù)區(qū)與煤礦采區(qū)邊界直接接觸，孔家坡沖溝至壩址之間無(wú)修建副壩的條件、無(wú)法通過修建副壩防止水庫(kù)與礦井的相互影響，且由于孔家坡沖溝與黃沙槽沖溝出露地層同為玉龍山段（T1y2）強(qiáng)巖溶灰?guī)r，即使在黃沙槽沖溝內(nèi)修建副壩，也存在孔家坡沖溝附近的庫(kù)區(qū)沿巖溶管道與礦井發(fā)生水力聯(lián)系的可能，水庫(kù)與礦井的相互影響依然存在。故選用下壩址時(shí)，不能采取修建副壩等措施避免前述影響，需對(duì)礦井進(jìn)行較大范圍的限采。③新建櫻桃坪水庫(kù)需對(duì)新田煤礦實(shí)行限采的資料表明：選用上壩址建庫(kù)方案，若不建副壩，新田煤礦井田限采1.15 km2，預(yù)測(cè)壓覆資源量969萬(wàn)t，占礦井資源總量（33 829萬(wàn)t）的2.86%；若在黃沙槽沖溝內(nèi)建副壩時(shí)，新田井田限采0.27 km2，預(yù)測(cè)壓覆資源量211萬(wàn)t，占0.62%。選用下壩址建庫(kù)方案，新田井田限采2.32 km2，預(yù)測(cè)壓覆資源量2 051萬(wàn)t，占6.06%。

為便于方案比較，本次對(duì)上、下壩址對(duì)煤礦的限采，采用補(bǔ)償評(píng)估的方法，對(duì)各方案的壓覆煤礦損失進(jìn)行補(bǔ)償初步評(píng)估，計(jì)入水庫(kù)建設(shè)投資進(jìn)行方案比較。對(duì)煤礦的補(bǔ)償暫按返還礦主應(yīng)征補(bǔ)償費(fèi)的方式進(jìn)行，補(bǔ)償費(fèi)按應(yīng)費(fèi)礦產(chǎn)品銷售收入的一定比例計(jì)征。計(jì)算方式為：

應(yīng)征補(bǔ)償費(fèi)額=應(yīng)費(fèi)礦產(chǎn)品銷售收入×補(bǔ)償費(fèi)費(fèi)率×開采回采率系數(shù)。

其中，應(yīng)費(fèi)礦產(chǎn)品銷售收入此次按500元/t計(jì)算。煤礦補(bǔ)償費(fèi)費(fèi)率為1.00%。開采回采率系數(shù)為1.00。新田煤礦補(bǔ)償費(fèi)額=500×1.00%×1.00=5.00 元/t。上、下壩址對(duì)煤礦補(bǔ)償投資見表1。

表1 上、下壩址煤礦限采范圍及限采量、補(bǔ)償費(fèi)用對(duì)照表

表1顯示上、下壩址建庫(kù)方案，均需對(duì)煤礦實(shí)行一定限采，但下壩址限采范圍、限采量及補(bǔ)償投資為最大，分別達(dá)2.32 km2、2 051萬(wàn)t、10 255萬(wàn)元。上述水礦資源開發(fā)利用共存優(yōu)化分析表明上壩址較優(yōu)。

2.6 水庫(kù)樞紐投資比較

分析表明，上壩址處水庫(kù)樞紐工程投資9 177萬(wàn)元，包括煤礦壓覆補(bǔ)償?shù)乃畮?kù)淹沒投資9 525萬(wàn)元，總計(jì)投資18 702萬(wàn)元；下壩址處工程投資8 415萬(wàn)元，水庫(kù)淹沒投資18 447萬(wàn)元，（包括煤礦壓覆補(bǔ)償），總計(jì)投資26 862萬(wàn)元；顯而易見，上壩址雖增加修建副壩，但與在建新田礦井相互影響范圍大大減小，相應(yīng)壓覆補(bǔ)償投資較小，其結(jié)果該壩址樞紐投資反而較小；下壩址無(wú)法通過修建副壩等措施減小與在建新田煤礦的影響，對(duì)礦井限采范圍較大，相應(yīng)壓覆補(bǔ)償投資較大，導(dǎo)致該壩址建庫(kù)投資增大。因此，從樞紐工程投資方面比較，上壩址較優(yōu)。

3 櫻桃坪水庫(kù)壩址綜合比較

上、下壩址面板堆石壩方案從地形地質(zhì)、樞紐布置、施工、水庫(kù)淹沒、水礦資源開發(fā)利用共存優(yōu)化、工程投資和效益等方面綜合比較后可知：基于最大限度減小與在建新田煤礦的相互影響，在上壩址上游右岸黃沙槽沖溝內(nèi)修建副壩及排洪洞，水庫(kù)樞紐布置較為復(fù)雜、樞紐建筑物投資較大，下壩址因無(wú)法通過修建副壩等措施減少與新田煤礦的相互影響而按首先滿足水庫(kù)的建設(shè)而對(duì)煤礦開采區(qū)進(jìn)行限采，因而樞紐布置較簡(jiǎn)單、建筑物投資較少。但綜合考慮淹沒、煤礦壓覆及補(bǔ)償投資等因素后，上壩址投資和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)各項(xiàng)指標(biāo)均較優(yōu)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，上壩址方案與在建新田煤礦相互影響較小，建庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)小，且其水庫(kù)防滲、施工條件等均較優(yōu)。在相同供水規(guī)模下，樞紐工程投資較省，同時(shí)創(chuàng)建了水、礦資源開發(fā)利用共存優(yōu)化實(shí)踐典范，故選擇上壩址作為櫻桃坪水庫(kù)的建庫(kù)壩址。