大坝沟门水库工程坝址比选确定

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　　摘要：大坝沟门水库是滦河干流上拟建的一座以承德市供水为主，兼顾发电等综合利用的大（Ⅱ）型水利水电枢纽水库。通过对大坝沟门和鱼亮子两个坝址从地形地质条件、枢纽布置、库区淹没、施工条件、筑坝材料、对环境的影响、工程投资、工程管理和安全等多方面进行技术经济比较后，推荐采用大坝沟门坝址。
　　关键词：水库；坝址；比选
　　中图分类号：TV2文献标识码： A
　　
　　1工程概况
　　拟建的大坝沟门水库是一座大（Ⅱ）型水库，位于滦河干流的承德市隆化县大坝沟门附近，距承德市直线距离81km，是一座以承德市供水为主，兼顾发电等综合利用的水利水电枢纽工程。水库设计总库容4.447亿m3，控制流域面积14720 Km2。
　　滦河发源于河北省丰宁县西北大滩界牌梁，经沽源县东北部向北流至内蒙古多伦境，至外沟门子又入河北省境内，蜿蜒于峡谷之间，经丰宁、隆化、滦平等县进入承德市区，经潘家口、大黑汀两大水库厚，于滦县进入平原区，最后于乐亭县注入渤海，河流全长888Km，流域总面积44750 Km2。
　　大坝沟门水库主要任务以解决承德市城市及下游农田供水为主，兼顾防洪、发电功能的综合性水库工程。水库建设完成后，95%保证率可供承德市中心城区工业生活供水1.8亿m3，75%保证率除满足工业、生活供水1.8亿m3外，还能满足大坝沟门水库以下的滦河干流农业灌溉4733万m3。
　　2工程选址
　　滦河干流大坝沟门至鱼亮子区间无较大支流汇入，河床宽度约200～300m该区间范围内在任何位置建坝控制的流域面积相当，年径流量也无明显变化。大坝沟门坝址上游汇入大部分支流，且上游河道宽度明显加大，坝址不宜向大坝沟门上游移动；鱼亮子坝址位于旧屯乡上游约2.5km，坝址下游河床宽度呈喇叭形扩宽，达850m左右，因此将水库工程坝址选择在大坝沟门和鱼亮子之间。
　　水库坝址初选大坝沟门、小对山和鱼亮子三个坝址作为比选坝址，其中大坝沟门坝址位于隆化县湾沟门乡大坝沟门村南约1km处的滦河干流，坝址以上控制流域面积14720km2；小对山坝址位于隆化县旧屯乡小对山村附近，在大坝沟门水库坝址下游约7.8km处，坝址以上控制流域面积14742km2；鱼亮子坝址位于隆化县旧屯乡鱼亮子村东南约1.0km处，距上游的大坝沟门坝址约16km，控制流域面积14780km2。上述三个坝址的地质条件变化不大，两岸地形基本相同，其中大坝沟门和小对山坝址河谷宽度分别为160m和250m左右，两者相差较小，但小对山坝址至大坝沟门坝址间河道狭长，蓄水容积较小，移民占迁与大坝沟门坝址基本相同，因此选择大坝沟门和鱼亮子两个坝址进行比选，不再考虑小对山坝址。
　　3大坝沟门坝址
　　3.1 地形地质条件
　　大坝沟门坝址区为低山河谷地貌，为“U”型河谷，宽度约160m。河床宽度50～60m，高程690.0～700.0m。左、右岸山体较为陡峻，陡坎发育，岩体较破碎。河床覆盖层主要为卵石，呈密实状态，局部中密，层厚0.5～7m。河床覆盖层下伏全、强、弱风化混合岩，其中全、强风化层厚均为0～0.5m，弱风化基岩埋深较浅。弱风化岩体大部较完整，强度较高。
　　3.2枢纽布置及建筑物
　　枢纽工程由拦河坝、和水电站等组成。拦河坝坝型为碾压混凝土重力坝，由左岸非溢流坝段、电站坝段、底孔坝段、右岸非溢流坝段等组成，坝顶全长312m，最大坝高61m，坝顶宽7.0m。
　　左岸非溢流坝段共5个坝段，每个坝段长24m；右岸非溢流坝段共3个坝段，每个坝段长23m。河床非溢流坝段为1段，长20m。溢流坝段布置在河床中部，共3个坝段。溢流坝分5孔，单孔净宽9m，堰顶高程733m，闸墩厚3.0m，堰面曲线采用WES幂曲线，消能型式为挑流消能。泄洪底孔共2孔，孔口断面尺寸3×3m，采用有压短管进口后接明流无压洞型式，进口设检修门和弧形工作闸门，出口采用底流消能。电站引水管直径均为3m，进口底高程高于淤积高程1.0m，进口设快速工作闸门，下游设坝后式发电站，装机3台，装机容量10500KW。
　　坝体内部为三级配碾压混凝土，上游采用二级配混凝土防渗，表层采用变态混凝土。坝基坐落在弱风化岩上部，坝基设固结灌浆和帷幕灌浆。
　　4鱼亮子坝址
　　4.1 地形地质条件
　　鱼亮子坝址区为低山河谷地貌，河谷呈“U”型，宽度约400m。河床宽度30～60m。漫滩左岸狭窄，右岸开阔。左岸山体陡峻，陡坎发育。右坝肩山体宽厚，山顶高程超过800.0m，相对高差超过150m。
　　河床覆盖层主要为卵石，多呈密实状态，层厚4.8～12.5m。河床覆盖层下伏强、弱、微风化混合岩，其中强风化层厚7.4～11.1m，岩体普遍破碎，节理裂隙发育；弱风化岩体大部较完整，不存在断层破碎带、节理密集带等地质问题,强度较高。
　　4.2枢纽布置及建筑物
　　枢纽工程由拦河坝、溢洪道、泄洪隧洞、引水隧洞和电站等组成。拦河坝坝型为混凝土面板堆石坝，坝顶高程716.5m，最大坝高86.5m，坝顶宽度8.0m，坝顶长约720m，上游侧设高5.8m混凝土防浪墙。坝体上、下游坝坡坡比均为1:1.4。坝体上游混凝土防渗面板厚度0.35～0.70m,下部设混凝土趾板宽10m，厚1.0m，趾板下基础进行固结灌浆和帷幕灌浆，上游坝脚设有粘土压坡盖重。防渗面板以下依次为垫层区、过渡区、主堆石区和下游堆石区。
　　溢洪道布置在左岸侧，步滦公路开挖的垭口处，总长895m。堰顶高程707.0m，共5孔，单孔净宽10.0m。堰体采用WES实用堰，顶部设弧形工作闸门。控制段上游为引渠段，下游设泄槽段和消能段，采用挑流消能。
　　电站位于拦河坝下游左岸，采用隧洞引水，隧洞全长800m，直径3.0m，进口设进水塔，塔内设拦污栅和事故门，洞身均采用厚50cm的混凝土进行衬砌。出隧洞后采用直径为3m的压力钢管并分四根岔管接入电站的四台水轮机。
　　泄洪隧洞亦布置在左岸，由导流洞在工程导流完成后不进行封堵改建而成，隧洞全长750m，洞身断面尺寸根据导流需要确定为6×6.8m（宽×高），城门洞型，采用进口为有压短管后接无压洞型式，进口设进水塔，内设并设事故检修闸门和弧形工作闸门。
　　5坝址比选
　　5.1工程地质条件
　　①鱼亮子坝址河谷宽度较大，且覆盖层分布广而厚，做为重力坝开挖工作量较大；做为当地材料坝，坝基渗漏及渗透稳定问题相对严重。②鱼亮子坝址强风化岩最大厚度11.1m，弱风化岩埋藏普遍比大坝沟门坝址深约5～6m，且鱼亮子坝址大坝坝高100m左右，对地基要求比大坝沟门要高，建重力坝条件较大坝沟门坝址差。③鱼亮子坝址左坝肩低矮陡立，岩体较破碎，岩面高程低于设计坝顶高程，需修建副坝，且副坝区沟谷纵横，地形复杂；右坝肩山体宽厚，完整性及稳定性较好。大坝沟门坝址左坝肩陡峻破碎，人工爆破开采严重，岩体完整性及稳定性较差；右坝肩宽厚，但有多条断层分布。两坝址左坝肩地质条件均属不良，右坝肩地质条件鱼亮子坝址略优。④两坝址绕坝渗漏方面地质条件相当，库岸整体均较稳定，鱼亮子坝址水库淤积量较大。
　　5.2枢纽布置及主体工程投资
　　大坝沟门坝址推荐坝型为碾压混凝土重力坝，挡水、泄水、供水、发电引水建筑物均在河道内布置；鱼亮子坝址为混凝土面板堆石坝，仅挡水建筑物拦河坝布置于河道内，溢洪道布置在左岸布滦公路开挖垭口处，泄洪洞和发电引水洞、电站布置在左岸。从投资看，鱼亮子坝址主体工程投资比大坝沟门多5.8亿元。
　　5.3建筑材料及施工条件
　　大坝沟门坝址推荐的碾压混凝土重力坝水泥三材用量大，开挖块石、砂砾石等难以充分利用。重力坝施工工艺较为复杂，但施工质量容易保证，施工进度快。由于混凝土坝身可以过水，施工度汛和导流问题较好解决。
　　鱼亮子坝址推荐的混凝土面板堆石坝可充分利用溢洪道和泄洪洞等开挖的石料及基础开挖的砂砾石，但最大坝高达80多米，需要坝体料体量巨大，开挖料远难以满足要求。混凝土面板、上游趾板及坝体填筑对施工质量要求高，施工难度相对较大。受地形条件限制，施工度汛及导流布置困难。
　　5.4移民迁建比较
　　从两坝址淹没实物指标比较，大坝沟门坝址库区淹没涉及耕地、房屋和人口分别为2.17万亩、61.3万m2、14943人，专项中公路改线35.87km；鱼亮子坝址分别为2.21万亩、44.4万m2、10840人，公路改线38.34km。大坝沟门坝址征迁安置估算投资为28.90亿元，鱼亮子坝址26.35亿元，鱼亮子坝址比大坝沟门坝址节省投资2.55亿元。
　　5.5对环境的影响
　　大坝沟门坝址碾压混凝土重力坝取料基本不占用耕地，也不需要开挖溢洪道，可有效减少地表植被破坏，对环境产生的不利影响小。鱼亮子坝址混凝土面板堆石坝土石方开挖量远满足不了坝体填筑需要，料场规模及其开挖对当地环境不利影响要远大于大坝沟门坝址。
　　5.6运行管理与安全
　　大坝沟门碾压混凝土重力坝筑坝材料强度高，耐久性好，工程各建筑物布置紧凑，便于管理，且混凝土重力坝具有较强的抵御超标准洪水的能力。鱼亮子坝址混凝土面板堆石坝电站、溢洪道、泄洪建筑物等布置分散，工程管理不便，抵御超标准洪水能力也较弱；由于坝址区接近严寒地区，混凝土面板坝运行可能出现冻融破坏、裂缝和渗漏等问题，影响坝体安全。
　　6结论
　　两坝址的各项投资比较详见表1。
　　表1 两坝址投资比较表单位：万元
　　
　　
　　
　　通过对两坝址的多方面比较，可以看出在两坝址建坝均是可行的，没有明显的、难以解决的技术难点。从地质条件和枢纽布置方面看，大坝沟门坝址占优。从施工条件、对环境的影响、工程运行管理和安全等方面，大坝沟门坝址均优于鱼亮子，工程总投资也节省约3.3亿元。综合比较分析，水库坝址推荐采用大坝沟门坝址。
　　 [参考文献]
　　[1] 河北省水利水电勘测设计研究院.承德市大坝沟门水库工程项目建议书.2013
　　[2]孙慧兰.松塔水库可行性设计中坝型的选择.山西水利科技，2008.2（1）
　　[3]付彦.花园水库枢纽工程坝址选择.黑龙江水利科技，2011（4）
　　[4]李贵智.观音阁水库坝址选择与枢纽布置.水利水电技术，1995（8）
　　【作者简介】康丽（1981～），女，河北沧州人，工学学士，工程师，主要从事水利工程设计工作。

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