楊宜祥

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

黎城縣南村水庫工程設(shè)計方案簡述

楊宜祥

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

南村水庫是辛安泉改擴建工程的調(diào)蓄水庫，通過對南村水庫壩址、壩型、泄洪建筑物設(shè)計進行比選，結(jié)合工程區(qū)地形地質(zhì)特點，闡述了水利設(shè)計中應(yīng)遵循的一般規(guī)律。

壩址比選；壩型比選；泄洪建筑物選擇

南村水庫是辛安泉改擴建工程的調(diào)蓄水庫，其主要任務(wù)是向黎城縣1666.67hm2耕地提供灌溉用水，年供水量604萬m3，同時可用于特大干旱年的生活應(yīng)急用水。水庫作為辛安泉改擴建工程向黎城縣供水的4座調(diào)蓄水庫之一（其余3座已建成），可調(diào)蓄辛安泉供水改擴建工程向黎城縣提供的農(nóng)業(yè)灌溉用水，提高灌溉取水可靠性和保證率，對黎城縣農(nóng)業(yè)發(fā)展以及黎城縣“十二五”規(guī)劃的順利實施和完成起著重要的作用。

1 壩址選擇

1.1沖溝比選

在大水網(wǎng)黎城縣供水規(guī)劃當(dāng)中，南村水庫負(fù)責(zé)的供水區(qū)域范圍內(nèi)，以及辛安泉供水改擴建工程向黎城縣的供水管線附近，分布有大小不等的數(shù)十條沖溝，比較大的沖溝有擬選沖溝，同時在其東邊與西邊分布有2條沖溝。

在擬選沖溝西邊與東邊的兩條沖溝中，西邊沖溝偏處灌區(qū)西隅，離供水對象較遠(yuǎn)；東邊沖溝雖地處灌區(qū)中部偏西，離供水對象較近，但是庫容條件不夠。

擬選沖溝位于黎城縣上桂花村北側(cè)、南村東南側(cè)，為小東河的一級支溝，具有滿足庫容要求的建庫條件。該溝上游并聯(lián)建三座塘壩（當(dāng)?shù)赜址Q“三聯(lián)壩水庫”），具有一定的蓄洪攔沙能力，可以減少南村水庫的入庫洪量和入庫泥沙量。

南村水庫設(shè)在此條沖溝上入庫洪水和泥沙量會很少，因此所需的死庫容和調(diào)洪庫容很小，在此修建調(diào)蓄水庫可節(jié)省工程投資，辛安泉供水改擴建工程向黎城縣提供供水的管線沿勇進渠自西南向東北穿過該沖溝，可在供水管線管身上設(shè)取水口，水流可經(jīng)消能后自流入庫，故將南村水庫布置在擬選沖溝內(nèi)。

1.2 壩址比選

上下根據(jù)擬選沖溝沿線的地形及庫容條件，本階段初選了兩個壩址。

上壩址位于黎城縣南村下游約700m、上桂花村西北80m處沖溝上。壩址距上游已建的三聯(lián)壩水庫約1.8km，距沿勇進渠布置的辛安泉供水管線約1.6km。主河床靠近右岸，左側(cè)為河漫灘。谷底寬85m，地形較為平緩，地面高程782m～785m。左右兩岸均為土質(zhì)岸坡，岸頂高程在815m以上，河谷斷面呈“U”型。

下壩址位于黎城縣城上桂花村北側(cè)沖溝“S”形彎處，谷底寬約35m。河床地形較為平緩，地面高程為774.5m左右，岸頂高程在800m左右，河谷斷面呈“U”型，主河槽位于左側(cè)，右側(cè)為河漫灘。

下壩址河谷較窄，庫容條件好，但其右岸緊鄰上桂花村，大壩右壩肩施工場地極其有限，施工時會危及民房。村西北側(cè)民房在庫區(qū)淹沒影響范圍內(nèi)，水庫蓄水后岸坡坍塌和浸沒等問題會危及村莊的安全，再加上水庫處于居民生活區(qū)，生活垃圾及污水會影響水庫水質(zhì)。

上壩址河谷比較開闊，壩長較長，庫容條件較差，左岸沖溝發(fā)育，右岸距離上桂花村較近，泄洪設(shè)施布置受限制。但庫區(qū)位于上桂花村上游，相對下壩址來說，距村莊較遠(yuǎn)，施工對村民影響小，也可避免居民生活垃圾對水庫水質(zhì)的影響。庫容不足的問題可通過開挖庫區(qū)內(nèi)山包上壩解決：即利用庫區(qū)內(nèi)壩軸線上游約60m處的一個馬鞍形土質(zhì)山包作為土料場，該料場土料的儲量、質(zhì)量均能滿足大壩填筑土料的要求。通過開挖該山包土料上壩來達到既增加水庫庫容又減小工程棄渣量的目的，同時土料上壩運距短，可降低工程投資。因此選用上壩址作為推薦壩址。

2 壩型選擇

壩址區(qū)主要發(fā)育地層有第四系中更新統(tǒng)洪積物，巖性主要為淺紅～紅褐色低液限粘土為主，局部發(fā)育有鈣質(zhì)結(jié)核層，夾卵石混合土透鏡體，垂直節(jié)理發(fā)育，主要分布于溝谷兩岸及谷底下部，厚度大于50m，壩址左、右兩岸均為土質(zhì)岸坡。

從地質(zhì)條件來說，無建設(shè)重力壩的條件。從筑壩材料的角度來說，壩址區(qū)較大范圍內(nèi)均無巖石出露，最近的石料場距壩址5km以上，砂礫料則需外購，修建面板壩的條件也不具備。水庫壩址范圍內(nèi)土料豐富，各項指標(biāo)均滿足土壩的筑壩需求，修建土壩具有天然的優(yōu)勢。

選定壩址的庫容條件較差，需對現(xiàn)狀庫區(qū)進行開挖以增加庫容，選擇修建土壩時，以庫區(qū)內(nèi)壩軸線上游約60m處的一個馬鞍形土質(zhì)山包作為土料場，開挖料作為筑壩土料直接上壩，開挖后不僅能增加10多萬m3庫容，減少了工程棄料，且具有上壩運距短的優(yōu)勢，多方面降低了工程造價。

根據(jù)壩址區(qū)土料的物理力學(xué)特性，考慮現(xiàn)階段國內(nèi)土壩的施工工藝，推薦采用碾壓均質(zhì)土壩方案。

3 泄洪方案選擇

南村水庫壩址以上總控制流域面積10.1km2，其上游1.8km處“三聯(lián)壩水庫”控制流域面積6.6km2，“三聯(lián)壩水庫”～南村水庫區(qū)間流域面積3.5km2。南村水庫因上游有“三聯(lián)壩水庫”攔蓄部分洪水，入庫洪量及泥沙量均不大，泄洪建筑物的規(guī)模所需較小，此為興建南村水庫的有利條件。但“三聯(lián)壩水庫”實為勇進渠過溝渠基攔賽溝道形成的水庫，水庫從建成以來，一直處于較低水位運行，未出現(xiàn)過重大險情，但大壩也未做過安全鑒定，目前壩體質(zhì)量如何不得而知，另外，“三聯(lián)壩水庫”無泄洪設(shè)施，無法保證汛期運行水位，存在垮壩風(fēng)險，該水庫一旦發(fā)生破壞則直接危及南村水庫的安全。此為興建南村水庫的不利條件。

南村水庫的泄洪方案設(shè)計必須結(jié)合“三聯(lián)壩水庫”的實際情況統(tǒng)一考慮。為了水庫安全，考慮在“三聯(lián)壩水庫”設(shè)置泄洪洞。因三聯(lián)壩水庫實為勇進渠管理范圍且距南村水庫較遠(yuǎn)，為避免后期管理糾紛及減小維護難度，“三聯(lián)壩水庫”泄洪洞不設(shè)泄洪控制機構(gòu)?！叭?lián)壩水庫”泄洪洞建成后，南村水庫的入庫洪水為“三聯(lián)壩水庫”～南村水庫壩址的區(qū)間洪水和經(jīng)過“三聯(lián)壩水庫”調(diào)蓄過后的洪水，其洪峰流量、洪量值均很小。

根據(jù)水文調(diào)算結(jié)果，南村水庫僅采用泄洪洞就可滿足泄洪要求，無需布置溢洪道；且根據(jù)水庫投入運行后放空水庫及排沙需求，結(jié)合南村水庫供水對象，一部分處于水庫兩岸臺地需提水灌溉，一部分通過水庫放水就可自流入灌區(qū)的工程實際，綜合考慮采用泄洪洞泄洪。泄洪洞可兼做供水洞，灌溉用水通過泄洪洞自流入下游灌區(qū)。需提水灌溉的部分，提水管線取水口可設(shè)在泄洪洞進水塔塔身上，而管線則埋設(shè)于泄洪洞底部沿泄洪洞布置，這樣就較好地利用了泄洪洞的便利條件，減少了供水管線的投資。

因大壩右岸緊鄰上桂花村，泄洪洞布置困難且施工及運行中會對村莊產(chǎn)生一定不安全因素，故將泄洪洞布置在大壩上游左側(cè)主溝的岸坡內(nèi)。此布置結(jié)合施工導(dǎo)流設(shè)計考慮，施工期可利用大壩上游左側(cè)沖溝過溝路基作為圍堰，暫時封堵路基下涵洞，攔蓄左側(cè)主溝的施工期洪水，大壩上游右側(cè)兩支溝洪水則采取修筑圍堰攔蓄施工期洪水。因此泄洪洞無施工期導(dǎo)流要求，泄洪洞施工不受施工期洪水影響，可較從容地安排工期，減小施工強度，保證施工進度，消除一定的安全隱患。

4 結(jié)語

水利建設(shè)是關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)性工程，是與各種限制性條件矛盾、統(tǒng)一的綜合體。例如水庫選址在選定的沖溝內(nèi)時具有較好的地理區(qū)位優(yōu)勢，但是附帶有壩址選址范圍窄、庫容條件不足的問題。水庫上游因有“三聯(lián)壩水庫”攔蓄部分洪水與泥沙，南村水庫入庫洪水與泥沙量小，所需泄洪建筑物規(guī)模較小的優(yōu)勢，但存在“三聯(lián)壩水庫”壩體質(zhì)量未知、無泄洪設(shè)施，一旦失事將危及南村及下游黎城縣城區(qū)安全的問題。下壩址雖壩長短、庫容條件好，但在大壩施工及后續(xù)管理中，又不可避免會發(fā)生與附近村莊沖突的問題。水利設(shè)計就是要把這些有利和不利因素綜合統(tǒng)一起來，是一個綜合考慮利弊得失、有取有舍的過程。在具體的設(shè)計過程中，要做好水庫樞紐各部分功能建筑的統(tǒng)一布置、合理利用，避免重復(fù)建設(shè)，以減小工程投資。有時又需根據(jù)社會發(fā)展趨勢，淘汰一些落后的工程做法，采取一些形式新穎、結(jié)構(gòu)美觀的結(jié)構(gòu)，雖然一定程度上會增加工程投資，但可以為后續(xù)開發(fā)利用打好基礎(chǔ)。

TV62

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楊宜祥（1983-），男，2006年畢業(yè)于河海大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2017-03-18；

2017-04-24