復(fù)興水庫大壩壩址壩型比選

周國凱

（山西中部引黃水務(wù)開發(fā)有限公司，山西 太原 030000）

1 工程概況

復(fù)興水庫是山西大水網(wǎng)中部引黃柳林縣供水工程的調(diào)蓄水庫之一，位于柳林縣留譽(yù)鎮(zhèn)南一支溝內(nèi)，流域上歸屬于屈產(chǎn)河支流土門河。樞紐位于留譽(yù)鎮(zhèn)復(fù)興村西約0.8 km，距離溝口約1.5 km。水庫自大水網(wǎng)中部引黃工程的柳林生態(tài)園取水口取水，通過加壓泵站和輸水隧洞將水輸送到復(fù)興水庫，經(jīng)水庫調(diào)蓄后向柳林縣留譽(yù)生態(tài)園、嘉善工業(yè)園區(qū)、金家莊、山西福龍煤化有限公司、晨輝集團(tuán)、浩博煤焦等用戶提供工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水。

2 水庫選址

山西大水網(wǎng)中部引黃柳林縣供水工程，為中部引黃工程的配套工程，根據(jù)《山西大水網(wǎng)中部引黃工程柳林縣供水規(guī)劃》，南北兩大供水片區(qū)，通過成家莊、郝鄢坡、復(fù)興3 座調(diào)蓄水庫進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，復(fù)興水庫作為南片供水區(qū)的調(diào)蓄水庫，主要任務(wù)是調(diào)節(jié)中部引黃工程柳林生態(tài)園分水口的來水量，通過水庫調(diào)蓄，滿足中部引黃工程年中不供水時(shí)段內(nèi)，柳林生態(tài)園及金家莊鄉(xiāng)居民生活用水需求。生態(tài)園分水口位于中陽縣暖泉鎮(zhèn)，根據(jù)取水口位置和工農(nóng)業(yè)用水戶位置，水庫位置選擇遵循以下原則：

一是水庫位置綜合考慮生態(tài)園分水口和用水戶的位置，盡可能避開復(fù)雜地形、不良地質(zhì)區(qū)、采空區(qū)，和環(huán)境敏感區(qū)；二是庫容滿足調(diào)蓄要求，庫區(qū)條件較好，建壩條件較好，庫區(qū)淹沒范圍小，工程移民、征地少；三是調(diào)蓄水庫供水時(shí)盡可能具備自流條件；四是調(diào)蓄水庫與供水對象之間的距離盡可能短，方便控制；五是流域面積盡可能小，入庫洪水和泥沙少。

復(fù)興水庫供水區(qū)域地形總體呈東南高、西北低，聯(lián)盛生態(tài)園區(qū)年用水量為1 000 萬m3，是生態(tài)園分水口的主要供水對象，故調(diào)蓄水庫的位置選擇在該區(qū)域東南方向。該區(qū)域位于柳林縣東南部，緊鄰中陽縣和交口縣，附近可以修建水庫的溝雖眾多，但涉及村莊也多，移民搬遷復(fù)雜，流域面積較大，洪水和泥沙問題較大。

綜合考慮，調(diào)蓄水庫位置選在柳林縣留譽(yù)鎮(zhèn)復(fù)興村西側(cè)約0.8 km 的屈產(chǎn)河支流土門河上，根據(jù)地形條件初擬上、下兩個壩址。上壩址位于復(fù)興村上游約0.3 km 的5 號淤地壩處，下壩址位于復(fù)興村下游1.1 km 處的成羅咀和復(fù)興村之間。

3 壩址比選

3.1 地形條件

上壩址位于5 號淤地壩處，壩址處河谷斷面呈“V”型。淤地壩壩頂高程1047.5～1049 m，壩長80 m。淤地壩下游溝底地面高程1027.4～1028.5 m，寬20 m，溝槽偏向左側(cè)。淤地壩上游地面高程為1045.6～1046.0 m，為平整好的耕地。壩址左、右岸均為土質(zhì)岸坡，左岸坡度一般為22°～52°，下部稍緩，上部陡立，坡頂最高點(diǎn)高程1 190 m；右岸坡度一般在33°～58°，下部陡立，上部較緩，坡頂高程1 213 m，右岸設(shè)計(jì)壩軸線上游90 m、下游75 m 處各發(fā)育一條沖溝，兩沖溝延伸長度約400 m，走向近平行于壩軸線，方向?yàn)镾20°W，較為順直，溝底較平緩，兩岸陡直。

下壩址位于留譽(yù)鎮(zhèn)復(fù)興村西約0.8 km，距離溝口約1.5 km。河谷斷面呈“V”型。該處溝谷總體走向?yàn)镹46°E，谷底寬16 m。谷底地形呈臺階狀，溝槽偏向左側(cè)，溝底地面高程為996.5～1 001.3 m。壩址左、右岸均為土質(zhì)岸坡，左岸坡度一般為29°～56°，下部稍緩，上部陡立，坡頂最高點(diǎn)高程1 128 m；右岸坡度一般為14°～29°，坡頂高程在1 096 m 以上，右岸設(shè)計(jì)壩軸線上游25 m、下游150 m 處各發(fā)育一條沖溝，兩沖溝延伸長度約250 m，走向近平行于壩軸線，方向?yàn)镾20°W，較為順直，溝底較平緩，兩岸陡直。

從地形條件看，兩個壩址比較相近，均不具備修建溢洪道的條件，均需在壩肩修建泄洪洞泄洪，且長度相差不大。但是由于上壩址位于淤地壩處，淤地壩壩體及淤積層不滿足修筑土壩的要求，在此施工需要全部挖除該淤地壩，較下壩址開挖量大；由于挖除淤地壩保留淤積層造成大壩建基面和庫底高程的不一致，導(dǎo)致滿足調(diào)蓄庫容所要求的壩高較大、壩長較長，大壩填筑的工程量較下壩址大。

3.2 地質(zhì)條件

上壩址溝底地表為低液限粉土、粘土等，構(gòu)造松散，厚度為2.5～20.0 m。下部為卵石混合土，厚度0～3.0 m，具中等透水性；其下部為厚10.0～12.6 m 的低液限粘（粉）土，相對隔水。兩岸巖性為厚度12.6～39.0 m的具弱～微透水性的上第三系上新統(tǒng)（N2）低液限粘（粉）土夾鈣質(zhì)結(jié)核層。下伏基巖為三疊系中統(tǒng)二馬營組（T2er）砂巖與砂質(zhì)泥巖互層。壩基滲漏主要為庫水從溝底向壩下滲漏，壩基存在滲漏問題。左右壩肩上第三系上新統(tǒng)（N2）低液限粘（粉）土夾鈣質(zhì)結(jié)核層上覆中更新統(tǒng)含細(xì)粒土礫具中等～強(qiáng)透水性，左右壩肩存在繞壩滲漏問題。

下壩址處谷底由厚0～3.0 m 的第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級配不良砂組成。兩岸及河谷底部局部露出基巖，巖性為三疊系中統(tǒng)二馬營組黃綠色中細(xì)粒長石砂巖夾紫紅色泥巖及少量頁巖、砂巖巖性比較硬，泥巖及頁巖巖性較軟。兩岸出露第四系中更新統(tǒng)低液限粘土、第四系上更新統(tǒng)坡洪積低液限粉土以及低液限粘土，厚度80～150 m?；鶐r產(chǎn)狀較平緩，為單斜巖層，斷裂構(gòu)造不發(fā)育。庫底和庫周為上第三系上新統(tǒng)（N2）低液限粘土具弱～微透水性，為相對隔水層。水庫蓄水后，庫底不存在滲漏問題。左右壩肩及庫區(qū)岸坡上部的中上部第四系中更新統(tǒng)洪積低液限粘土層底部有一層厚度為2.0～3.0 m 的含細(xì)粒土礫石層，屬強(qiáng)透水層，尤其在沖溝內(nèi)裸露，構(gòu)成滲漏層位，左右壩肩及庫區(qū)存在滲漏問題。

從地質(zhì)條件看，兩個壩址地層相似，筑壩條件相同，上下壩址均存在滲漏問題和庫岸坍岸的問題，但上壩址建庫需要拆除現(xiàn)有淤地壩，工程費(fèi)用較大。

3.3 庫容條件

建庫后，兩個壩址的庫容均可以滿足調(diào)蓄要求，但下壩址處流域面積較大。而且下壩址的庫尾以復(fù)興村上游5 號淤地壩為界，除復(fù)興村主溝外，還有3 條較大的支溝，流域面積較大，地形高差明顯，植被條件較差，洪水的泥沙含量較多，建庫后淤積庫容較大。

3.4 占地問題

上壩址以上5 號淤地壩和4 號淤地壩形成了大片耕地，在上壩址建庫后占用耕地較多。下壩址形成的庫區(qū)同樣存在淤地壩造出的耕地，但均在左岸支溝內(nèi)，面積相對較小，約占上壩址庫區(qū)耕地面積的25%。

3.5 移民問題

下壩址建庫后，復(fù)興村位于庫區(qū)淹沒范圍內(nèi)，存在整村移民和搬遷。上壩址位于復(fù)興村上游，但村莊部分處于泄洪區(qū)，也存在一定數(shù)量的移民和搬遷。

綜上所述，上、下壩址地形條件類似，均不具備修建溢洪道的條件，而且存在左右壩肩繞壩滲漏的問題。下壩址控制流域面積大，泥沙量相對較大，復(fù)興村需整村移民；上壩址雖然移民量相對較少，但淹沒耕地較多，庫容滿足調(diào)蓄要求時(shí)壩高較大，同時(shí)在上壩址建庫需要拆除5#淤地壩，開挖工程量大。故本階段推薦采用下壩址方案。

4 壩型確定

壩基河床地層巖性為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）級配不良礫、卵石混合土，第四系中更新統(tǒng)洪積（Q2pl）低液限粘土及第三系上新統(tǒng)（N2）低液限粘（粉）土夾鈣質(zhì)結(jié)核層，該層厚0～3.0 m。下部為巖性為灰色中～厚層含長石硬砂質(zhì)砂巖與灰紫色砂質(zhì)泥巖、頁巖互層，最大揭露厚度35.2 m。強(qiáng)風(fēng)化層厚度2～3 m，具弱透水性，為相對隔水層。左右兩壩肩廣泛出露紅黃、淺紅黃色低液限粘土，夾紅黃色古土壤和鈣質(zhì)結(jié)核層，厚度4.9～89.2 m；垂直節(jié)理發(fā)育，底部為一層厚約2～4 m 的含細(xì)粒土礫石層，膠結(jié)、半膠結(jié)，膠結(jié)物為泥質(zhì)或鈣質(zhì)，局部夾粘土層。

河床及河漫灘有厚度0～3.0 m 的第四系全新統(tǒng)洪沖積和中更新統(tǒng)洪沖積級配不良礫、卵石混合土堆積；左、右兩岸均為覆蓋層深厚的土質(zhì)岸坡，都不具備建重力壩和面板壩的條件。從壩址所處地區(qū)的建筑材料來看，土料更加豐富，適合修建土壩，考慮現(xiàn)階段國內(nèi)土壩的施工工藝，本階段推薦碾壓均質(zhì)土壩。

5 結(jié)論

從地形條件、地質(zhì)地貌、移民占地、施工難度及工程投資等方面綜合來看，推薦下壩址方案，壩型采用碾壓均質(zhì)土壩。