某水庫(kù)樞紐大壩工程壩線壩型比選分析

張 鵬

（貴州水投水庫(kù)管理有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550001）

1 工程概況

五嘎沖水庫(kù)工程位于雪蒲鄉(xiāng)與盤縣新民鎮(zhèn)交界的馬別河上游隔界河段，壩址區(qū)有簡(jiǎn)易公路相通。馬別河屬珠江流域南盤江水系的一級(jí)支流，壩址以上集水面積619 km2。壩址處多年平均流量14.00 m3/s。工程任務(wù)是城鄉(xiāng)生活和工業(yè)供水、灌溉、發(fā)電等綜合利用。已經(jīng)推薦上壩址方案進(jìn)行勘察工作。

2 壩線壩型比選方案擬定

2.1 壩線壩型擬定地形地質(zhì)條件分析

根據(jù)可研階段成果，五嘎沖推薦壩址為上壩址，壩址位于隔界河電站上游約1.90 km的舌狀地形上游段。根據(jù)壩址地形地質(zhì)條件初步擬定比選壩型為拱壩、重力壩和面板堆石壩。整個(gè)壩址區(qū)段均可布置拱壩，綜合考慮選擇上下壩線比較，上壩線布置于右岸L3裂縫所處陡巖下游，盡量避免右岸壩肩開挖觸及L3所處陡巖，下壩線布置由右側(cè)山體厚度確定；重力壩方案考慮到壩后廠房進(jìn)場(chǎng)回車場(chǎng)地布置，選擇布置在上壩線，左岸有一緩坡地帶便于布置進(jìn)廠回車場(chǎng)；面板堆石壩布置主要考慮兩岸山坡的地形連續(xù)形和對(duì)稱性，因此布置于下壩線拱壩軸線的下游，盡量靠近河灣，可減小下游堆石區(qū)的填筑量。雖然面板堆石壩軸線與下壩線拱壩軸線距離較遠(yuǎn)，為便于描述，統(tǒng)稱為下壩線方案，重力壩與上壩線拱壩統(tǒng)稱為上壩線方案。

壩址可選壩線區(qū)段及壩線布置圖（略）。據(jù)上壩址地形地質(zhì)條件采用拱壩、重力壩和面板堆石壩方案比選，見表1。

表1 比選方案主要建筑物布置

2.2 上壩線碾壓混凝土拱壩方案

上壩線拱壩樞紐方案由碾壓混凝土拱壩、壩頂溢洪道、壩身底孔、電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房和樞紐交通等部分組成。大壩為碾壓混凝土拋物線雙曲拱壩，溢洪道采用壩身表孔溢流，共設(shè)3 孔，左岸引水發(fā)電系統(tǒng)由進(jìn)水口、引水隧洞和電站廠房組成，同時(shí)灌溉取水鋼管沿發(fā)電引水隧洞底部取水。上壩公路位于左岸，電站進(jìn)廠公路為岸邊明路+交通洞，交通洞凈寬6 m，長(zhǎng)165 m。導(dǎo)流洞位于右岸，長(zhǎng)416.20 m，凈寬4 m，高5 m。

2.3 上壩線碾壓混凝土重力壩方案

碾壓混凝土重力壩方案樞紐包括碾壓混凝土重力壩、壩頂溢洪道、右岸壩身泄洪沖沙底孔、左岸電站引水系統(tǒng)、壩后發(fā)電廠房和樞紐交通等部分組成。碾壓混凝土重力壩壩頂高程為1 340 m，河床建基面為1 236 m，最大壩高104 m，壩頂寬度8 m，河床段最大壩底寬度95.45 m。左岸引水發(fā)電系統(tǒng)由分層取水進(jìn)水口、發(fā)電引水鋼管和電站廠房組成，同時(shí)灌溉取水鋼管沿發(fā)電引水鋼管上部取水。底孔布置型式同拱壩方案，區(qū)別在于重力壩方案泄洪沖沙底孔布置于右岸非溢流壩段，穿過壩體部分較長(zhǎng)，底孔總長(zhǎng)92.39 m，出口消能為避免沖刷右岸，采用平面5°水平轉(zhuǎn)角。上壩公路位于左岸，為坡面開挖明路，電站進(jìn)廠公路為岸邊明路+交通洞，交通洞凈寬6 m，長(zhǎng)275 m。

2.4 下壩線碾壓混凝土拱壩方案

下壩線拱壩樞紐區(qū)由碾壓混凝土拱壩、壩頂溢洪道、壩身底孔、電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房和樞紐交通等部分組成。大壩為碾壓混凝土拋物線雙曲拱壩，溢洪道采用壩身表孔溢流，沿徑向布置在拱冠梁兩側(cè)，共設(shè)3 孔，發(fā)電引水系統(tǒng)位于左岸山體，總體布置型式同上壩線拱壩方案，區(qū)別在于電站布置于河灣下游，引水隧洞也相應(yīng)的更長(zhǎng)。上壩公路位于左岸，為坡面開挖明路，電站進(jìn)廠公路為岸邊明路。導(dǎo)流洞位于右岸，長(zhǎng)346.30 m，凈寬4 m，高5 m。

2.5 下壩線面板堆石壩方案

該方案由混凝土面板堆石壩、右岸洞式溢洪道、右岸泄洪放空隧洞、右岸發(fā)電引水隧洞、壓力鋼管、地面廠房及升壓站等建筑物組成。混凝土面板堆石壩大壩壩頂長(zhǎng)143.14 m，壩頂高程1 339 m，防浪墻頂高程1 340.20 m，河床趾墻底高程1 245.00 m，最大壩高94 m。為利用河道轉(zhuǎn)彎的有利地形，將溢洪道布置在右岸，緊靠壩肩。泄洪隧洞總長(zhǎng)186.35 m，洞身為無(wú)壓城門洞型，斷面尺寸為9.00×13.20 m（寬×高），在校核洪水時(shí)的下泄流量為2 000 m3/s。水庫(kù)泄洪放空隧洞布置于右岸，采用上平段和下游結(jié)合導(dǎo)流洞的型式，進(jìn)口底板高程1 285.00 m。泄洪放空隧洞采用進(jìn)口設(shè)置檢修閘門，轉(zhuǎn)彎后在山體內(nèi)設(shè)置工作閘門，下游段接導(dǎo)流洞出口的型式。發(fā)電引水隧洞布置在右岸，洞線長(zhǎng)228 m，進(jìn)口底板高程1 297 m，采用圓形隧洞，洞徑3.50 m。

3 壩線壩型方案比選分析

3.1 水文條件

從水文水能方面看，兩壩線相距很近，水庫(kù)特征參數(shù)一樣。

3.2 地形地質(zhì)條件

上、下壩線距離很近，軸線在河床位置僅相距約60 m。基本地質(zhì)條件方面由于兩壩線工程地質(zhì)條件沒有根本性的差別，僅地形條件上壩線略優(yōu)于下壩線；而建壩主要工程地質(zhì)條件方面各種問題上、下壩線均存在，且下壩線右岸下游抗力巖體較單薄，防滲帷幕線上壩線較下壩線略短，建壩條件上壩線亦略優(yōu)于下壩線。

3.3 工程布置

兩個(gè)壩線拱壩方案總布置格局基本一致，上壩線大壩距離電站廠房距離較近，泄洪對(duì)電站運(yùn)行有一定影響；下壩線廠房距離大壩較遠(yuǎn)，引水隧洞較長(zhǎng)，工程量大且水輪機(jī)運(yùn)行工況較差；上壩線重力壩方案布置緊湊，電站引水線路短，水力學(xué)條件較好，泄洪對(duì)電站影響較?。幌聣尉€堆石壩方案大壩布置條件較差，取水口布置條件差，引水隧洞內(nèi)壓力鋼管部分較長(zhǎng)，電站基礎(chǔ)回填量大，導(dǎo)流隧洞長(zhǎng)且斷面大，開敞式岸邊溢洪道布置困難，采用洞式溢洪道，溢洪道泄洪對(duì)電站無(wú)影響；灌溉取水管線布置型式相同，長(zhǎng)度有一定差異。各水工建筑物設(shè)計(jì)和布置在技術(shù)上是可行的，總體來(lái)說(shuō)上壩線重力壩方案布置最優(yōu),受河谷狹窄影響，下壩線面板堆石壩布置條件最差。

3.4 施工條件比較

縱觀2 個(gè)壩線施工條件，下壩線距主要施工臨時(shí)設(shè)施稍近，交通條件略優(yōu)?？傊?，2個(gè)壩線施工條件大體相當(dāng)。

3.5 環(huán)境影響比較

棄渣量上拱壩方案最大，堆石壩方案最?。涣蠄?chǎng)開采量上堆石壩方案最大，拱壩方案最??；環(huán)境影響各方案相當(dāng)。

3.6 工程占地投資比較

堆石壩方案樞紐占地大、上料公路多、料場(chǎng)開采面大，占地費(fèi)用最多；重力壩方案樞紐布置緊湊，但料場(chǎng)開采較多，因此與拱壩方案占地投資相當(dāng)。

3.7 工程投資

綜合考慮各方案投資特點(diǎn)，對(duì)比結(jié)果表（略）。上壩線碾壓混凝土拱壩方案投資最省，重力壩方案投資最高。

4 壩線壩型方案比選結(jié)果

各壩線代表壩型方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比情況見表2。上壩線與下壩線距離較近，地形地質(zhì)條件基本相同，上壩線略好，樞紐布置重力壩最好，但投資太高；拱壩方案綜合條件較好，投資最優(yōu)。因此，確定上壩線碾壓混凝土拱壩壩型。

表2 壩線壩型綜合比較表

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在已定壩線區(qū)段內(nèi)，擬定并優(yōu)化壩線壩型方案，得出壩線壩型方案優(yōu)化結(jié)果。