觀音灘水庫壩址及壩型比選

石惠芳

（山西省汾河水庫管理局，山西 太原 030006）

觀音灘水庫壩址及壩型比選

石惠芳

（山西省汾河水庫管理局，山西 太原 030006）

觀音灘水庫位于貴州省銅仁地區(qū)西部德江縣烏江左岸一級支流馬蹄河干流上，經(jīng)過大量的現(xiàn)場踏勘和測量，選出上壩址星繡巖河段及下壩址黃家堡河段。從供水能力、地形條件、地質(zhì)條件、工程投資、運行費用等方面進行綜合比選，推薦選用下壩址。通過面板堆石壩和重力壩兩種壩型比選，決定采用面板堆石壩。

壩址比選；壩型比選；面板堆石壩；重力壩；觀音灘水庫

1 工程概述

觀音灘水庫位于貴州省銅仁地區(qū)西部德江縣烏江左岸一級支流馬蹄河干流上，壩高57m，總庫容3651萬m3，調(diào)節(jié)庫容2706萬m3，水庫的主要任務(wù)是向德江縣城年供水總量3630萬m3（占德江縣年供水量的95%），調(diào)節(jié)環(huán)境水量564.4萬m3。

2 壩址比選

2.1 壩址基本情況

經(jīng)過大量的現(xiàn)場踏勘和測量，選出上壩址星繡巖河段及下壩址黃家堡河段進行壩址比選，上、下壩址之間的距離約3.0km。

上壩址位于馬蹄河星秀巖河段，河谷為不對稱“V”型斜向谷，谷底高程478.0m，寬37.5m，河水位478.9m，平水期水深0.5～1m，正常蓄水位527.5m，河谷寬191.8m，寬高比3.87。右岸沖溝發(fā)育，地形破碎，山脊單薄，有一低矮埡口，地表高程514.6m，比正常蓄水位低12.9m。兩岸黏土夾碎石零星分布，厚0～2m，左岸崩塌體厚5～20m，河床砂卵礫石層厚6～7m，下伏基巖為白云巖及灰質(zhì)白云巖，垂直強風(fēng)化層厚左岸5～10m，河床2～3m，右岸5～18m。右岸有F2斷層通過，巖層產(chǎn)狀5°∠4°，傾下游偏左岸。右岸埡口高程不夠，需建副壩，且存在繞壩滲漏問題。

下壩址位于馬蹄河黃家堡河段，河谷為不對稱“V”型縱向谷，谷底高程462.8m，寬10～15m，河水位463.75m，平水期水深0.5～0.8m，正常蓄水位511.0m，河谷寬165.8m，寬高比3.44。兩岸沖溝發(fā)育，受沖溝切割影響，地形破碎，左岸埡口高程528.21m，右岸埡口高程516.4m。兩岸黏土夾碎石廣布，一般厚0～2m，最厚4.7m，河床砂卵礫石層厚1～3m，基巖與上壩線相同，垂直強風(fēng)化層厚：左岸5～15m，河床2～3m，右岸4～10m。左岸有F2斷層通過，右岸有F3斷層通過，巖層產(chǎn)狀82°∠15°，傾右岸略偏下游。

2.2 壩址比選

2.2.1 供水能力

上壩址正常蓄水位為527.5m，相應(yīng)興利庫容為2790萬m3，供水總量2978萬m3，水量利用系數(shù)（不含環(huán)境水）59.4%，考慮輸水損失（0.95）和水廠自用水損失（1.05），年可供水總量2694萬m3。

下壩址正常蓄水位為511m，相應(yīng)興利庫容為2706萬m3，供水總量3630萬m3，水量利用系數(shù)（不含環(huán)境水）59.4%，考慮輸水損失（0.95）和水廠自用水損失（1.05），年可供水總量3284萬m3。

根據(jù)需水量預(yù)測，設(shè)計水平年2030年德江縣城年缺水量為3323萬m3/a，考慮輸水損失和水廠自用水量，需水量為3673萬m3。上壩址可供水量低于需水量約630萬m3，而下壩址低于需水量約40萬m3，下壩址基本滿足供需平衡。從供水量方面來看，下壩址優(yōu)于上壩址。

2.2.2 地形條件

上壩址地形沖溝較發(fā)育，需增加一座高25.5m、長98m的副壩，其余建筑物條件相當(dāng)。

上壩址正常蓄水位527.5m，下壩正常蓄水位511m，比上壩址低16.5m，而縣城供水高程相同，下壩址比上壩址提水揚程多16.5m。但上壩址水庫回水高程比下壩址高16.5m，將帶來較大的淹沒損失。

從地形條件看，上壩址工程建筑物稍顯復(fù)雜，多出一座副壩，泵站位置地形條件不如下壩址平緩?？傮w來看，下壩址地形條件較優(yōu)。

2.2.3 地質(zhì)條件

上、下壩址壩基均為白云巖，地基條件相當(dāng)，上、下壩址地質(zhì)條件均滿足建壩要求，不存在制約因素。但上壩址左岸為崩塌堆積體，對建壩不利，需清除。

2.2.4 天然建材

上、下壩址砂石料全部來自同一砂石料場，運距分別5km和4km，上壩址砂石料運距稍遠，上壩址運輸?shù)缆沸柰ㄟ^村寨，施工期干擾較大。

2.2.5 建筑工程投資

上壩址面板堆石壩方案工程直接投資8532萬元，下壩址面板堆石壩方案工程直接投資7490萬元，工程直接投資相差1042萬元。下壩址較優(yōu)。

2.2.6 運行費用

上、下壩址正常蓄水位、死水位各不相同，根據(jù)水泵機組選型成果，上壩址裝機容量3×375kW，下壩址裝機容量3×400kW，均為兩用一備，長期是兩臺水泵運行。按電機功率計算一年的耗電量，上壩址每年耗電657萬kW·h，按0.8元/kW·h計，合電費525.6萬元，下壩址每年耗電700.8萬kW·h，合電費560.64萬元。上壩址費用相對較少。

綜上所述，上、下壩址的工程地質(zhì)條件均滿足建壩成庫要求，但下壩址工程地質(zhì)條件優(yōu)于上壩址，供水效益有較大優(yōu)勢，工程建筑物比上壩址少一座副壩，從水庫淹沒投資和建筑工程投資上看，下壩址節(jié)約投資約4742萬元。雖然下壩址年運行費比上壩址多35萬元，但下壩址提水量大。綜合比較，下壩址優(yōu)于上壩址，故選用下壩址作為推薦壩址。

3 壩型比選

3.1 壩址地形地質(zhì)條件

根據(jù)下壩址地形、地質(zhì)條件，適合的壩型為面板堆石壩和重力壩，無論哪種壩型，樞紐布置和溢洪布置均較為方便。選擇面板堆石壩和重力壩兩種壩型進行比選，初選推薦壩型。

推薦壩址位置河道彎曲，兩岸地形不對稱，左岸為緩坡，地形坡度26°左右，右岸510m高程以下為陡坡，地形坡度55°左右，基巖裸露，510m以上為緩坡地帶，地形坡度1°～5°。河床水面寬度20m左右。壩址位置河道彎曲，庫首兩岸正常蓄水位以上地形平緩，右岸臺地高程大部分為515～520m，為保證下游安全，溢洪道宜寬度適中，保證足夠的泄流能力，使校核洪水位處于515m高程以下，以保證兩岸地面不漫水，保證下游安全。

從壩址地形上看，右岸地形平緩，距右壩肩100m處發(fā)育一沖溝，結(jié)合樞紐布置，溢洪道擬布置此沖溝內(nèi)。沖溝分水嶺位置地面高程519m，高出水庫正常蓄水位8m，需開挖至正常水位高程附近。

3.2 壩型比選

3.2.1 地形地質(zhì)條件

從地形地質(zhì)條件來看，面板堆石壩和重力壩兩種壩型均比較合適，不存在制約因素。壩基為白云巖，巖層傾下游，且壩基裂隙發(fā)育，裂隙面有夾泥現(xiàn)象，力學(xué)參數(shù)較低，對重力壩不利。根據(jù)穩(wěn)定計算結(jié)果，雖可滿足重力壩穩(wěn)定要求，但重力壩體型較胖，從地質(zhì)條件上看，面板壩優(yōu)。

3.2.2 樞紐布置

重力壩方案樞紐布置緊湊，泄洪可自身解決，溢流表孔可布置在河流主洪道上，水流有一定限制，但通過對消能工詳細設(shè)計后可避免水流對岸坡的沖刷影響；面板堆石壩方案樞紐布置相對分散，溢洪道布置在岸邊的天然沖溝內(nèi)，泄洪條件比重力壩略好。從樞紐布置上看，面板壩方案優(yōu)。

3.2.3 施工布置

根據(jù)首部樞紐建筑物的布置，地形開闊平緩，導(dǎo)流隧洞布置位置相同，兩種壩型的布置方便程度相當(dāng)。

3.2.4 工程投資

重力壩和面板堆石壩兩個方案淹沒占地投資基本相當(dāng)，圍堰工程、交通工程、泵站及出水管、高位水池、管理房等工程投資和布置差異較小，大壩、溢洪道、放空沖沙隧洞、取水管等建筑工程投資存在差異，投資比較見表1。

表1 下壩址投資比較

由表1可以看出，面板堆石壩方案比重力壩方案建筑工程投資1347.1萬元，面板堆石壩方案較優(yōu)。

綜上分析，工程地質(zhì)條件、樞紐布置、工程投資等方面，面板堆石壩方案優(yōu)于重力壩方案，且面板壩不受壩基緩傾角巖層的影響，從工程安全角度考慮，面板具有更大優(yōu)勢，因此，本階段選擇面板堆石壩方案作為推薦壩型。

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石惠芳（1979-），女，1998年畢業(yè)于山西省水利學(xué)校水利工程管理專業(yè)，工程師。

2016-09-17；

2016-10-22