導(dǎo)語(yǔ)：水庫(kù)工程壩型方案比選分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師土墩子農(nóng)場(chǎng)甘河子水庫(kù)工程項(xiàng)目實(shí)施中，結(jié)合甘河子水庫(kù)工程地形地質(zhì)條件、施工條件、樞紐布置、筑壩材料等現(xiàn)狀因素，對(duì)適宜修建的瀝青混凝土心墻砂礫石壩、黏土心墻砂礫石壩和混凝土面板砂礫石壩3種壩型方案特點(diǎn)進(jìn)行逐一比選，全面論證分析了3種水庫(kù)工程壩型方案優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，最終確定合理的壩型方案，優(yōu)化了壩體結(jié)構(gòu)形式，有助于工程效益顯現(xiàn)，同時(shí)比選分析成果可為小（Ⅰ）型山區(qū)控制性水庫(kù)工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)工程；壩型方案；比選分析

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師五家渠市位于新疆昌吉州境內(nèi)下游沙漠化邊緣地帶，生態(tài)環(huán)境較為惡劣，屬于嚴(yán)重干旱缺水地區(qū)。其下轄的14個(gè)農(nóng)牧團(tuán)場(chǎng)農(nóng)業(yè)灌溉主要依賴于上游河水和地下水。目前，上游河水逐年減少，地下水超采嚴(yán)重，現(xiàn)有的水資源嚴(yán)重緊缺，水資源的供需矛盾日益突出，難以滿足團(tuán)場(chǎng)農(nóng)業(yè)灌溉用水需求。隨著引額濟(jì)烏的調(diào)水進(jìn)入阜康市和第六師，這2個(gè)地區(qū)的水資源量將發(fā)生較大的變化，為了充分利用調(diào)水和本地區(qū)有限的水資源，需要對(duì)水資源重新進(jìn)行合理配置。在低水低用、高水高用、近水近用；近期、遠(yuǎn)期相結(jié)合；以供定需和以需定供相結(jié)合等原則下，需要新建甘河子水庫(kù)來(lái)解決甘河子河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉季節(jié)性缺水問(wèn)題以及工業(yè)發(fā)展的用水問(wèn)題，甘河子水庫(kù)為提升灌區(qū)水資源有效利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和職工群眾生活條件改善發(fā)揮重要作用［1］。

1工程概況

甘河子水庫(kù)位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師土墩子農(nóng)場(chǎng)上游的甘河子河河谷上，壩址距下游甘河子鎮(zhèn)5km，距阜康市38km，距烏魯木齊市95km。甘河子水庫(kù)為甘河子河上的山區(qū)控制性工程，承擔(dān)下游農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水的調(diào)節(jié)任務(wù)，改善調(diào)節(jié)灌溉面積5500hm2。2017年，第六師申請(qǐng)國(guó)家水利專項(xiàng)資金，實(shí)施甘河子水庫(kù)工程建設(shè)，重點(diǎn)解決甘河子河灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉季節(jié)性缺水問(wèn)題以及工業(yè)發(fā)展的用水問(wèn)題。甘河子水庫(kù)工程由混凝土面板砂礫石壩、壩身溢洪道及導(dǎo)流泄洪灌溉供水洞組成，工程等別為IV等，工程規(guī)模屬小（1）型，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。水庫(kù)總庫(kù)容616萬(wàn)m3，其中死庫(kù)容100萬(wàn)m3、興利庫(kù)容431萬(wàn)m3、調(diào)洪庫(kù)容151萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)最大壩高53.7m。甘河子水庫(kù)工程建成后，年供水量為2980.50萬(wàn)m3，可以有效緩解下游農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水之間的矛盾，為項(xiàng)目區(qū)水資源有效利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和職工群眾生活條件改善發(fā)揮重要作用。

2工程布置

在右岸布置導(dǎo)流洞，導(dǎo)流洞出口設(shè)置1個(gè)臨時(shí)引水口，解決施工期灌區(qū)引水問(wèn)題。在導(dǎo)流結(jié)束后，將導(dǎo)流洞改建成表孔泄洪洞，閘門控制段布置在導(dǎo)流洞彎道上方。在河道左岸布置泄洪放水洞，隧洞出口分水入引水渠道中。泄洪放水洞總長(zhǎng)468.3m，為有壓隧洞，由引渠段、有壓短管段、檢修閘井段、洞身段、工作閘室段、出口消能段及放水管組成，校核洪水位時(shí)要求最大泄流能力86.71m3/s。右岸表孔溢洪洞由導(dǎo)流洞改建，由引渠段、控制段、斜洞段、平洞段、出口消能段組成，校核洪水情況下要求最大泄流能力167.87m3/s［2，3］。

3壩型方案比選分析

3.1壩型選擇

根據(jù)甘河子水庫(kù)工程地形地質(zhì)條件、施工條件、樞紐布置、工程投資等方面的綜合分析，第六師土墩子農(nóng)場(chǎng)上游甘河子河河谷上適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危唧w條件如下。（1）甘河子水庫(kù)下壩址區(qū)河谷呈“U”形，壩基斷層不發(fā)育，裂隙延伸長(zhǎng)度大，對(duì)壩基滲透不利，壩基巖石為堅(jiān)硬巖。（2）土石壩對(duì)壩址地質(zhì)條件要求較低，砂礫石壩壩殼持力層可置于砂卵礫石層或強(qiáng)風(fēng)化巖體上，開(kāi)挖深度較小，施工方便，便于實(shí)施。（3）壩型選擇受天然建筑材料的制約性較少，查明工程區(qū)砂礫石儲(chǔ)量725萬(wàn)m3，運(yùn)距1.5～9km，可作為筑壩材料；防滲土料查明儲(chǔ)量120萬(wàn)m3，運(yùn)距4～10km，可作為心墻料使用。（4）瀝青混凝土心墻壩施工經(jīng)驗(yàn)在水工大壩建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，效果明顯。（5）在深覆蓋層上建面板壩的技術(shù)日趨成熟。基于上述條件，結(jié)合瀝青混凝土心墻砂礫石壩、黏土心墻砂礫石壩及混凝土面板砂礫石壩3種壩型特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定推薦壩型方案［4-6］。水庫(kù)壩型方案特性指標(biāo)參數(shù)，詳見(jiàn)表1。

3.2壩型方案特點(diǎn)分析

3.2.1瀝青混凝土心墻砂礫石壩大壩主體采用當(dāng)?shù)厣暗[石料進(jìn)行填筑，壩殼兩側(cè)砂礫石透水性較強(qiáng)；壩體中部設(shè)置瀝青混凝土墻作為防滲體，瀝青混凝土主要組成材料有瀝青、骨料、填充料，具有良好的防滲及適應(yīng)變形的性能。其特點(diǎn)分析如下。（1）地形地質(zhì)條件。兩岸基巖的自然邊坡滿足瀝青混凝土心墻砂礫石壩對(duì)岸坡的要求，壩基處理簡(jiǎn)單，施工方便，安全可靠。（2）筑壩材料。壩體實(shí)施中，筑壩材料種類較少；瀝青混凝土是一種黏彈塑性材料，抗震性能好，防滲性好，不會(huì)產(chǎn)生水力剪裂及沖蝕問(wèn)題，壩型壩體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、筑壩材料種類少。（3）壩體滲透穩(wěn)定性。瀝青混凝土是一種黏彈塑性材料，當(dāng)瀝青含量在6%以上，瀝青混凝土很容易壓實(shí)到孔隙率在3%以下，這樣的孔隙率即使在很高的水頭下也不滲透水。（4）壩體抗震性能和壩坡穩(wěn)定。壩體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壩料比較單一，且不存在產(chǎn)生地震液化的可能性；構(gòu)成壩體的壩殼料透水性較大，周期性荷載產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力能夠很快消散，在發(fā)生地震時(shí)孔隙水壓力不會(huì)聚集得很大，壩體穩(wěn)定性較好。（5）壩體應(yīng)力、變形。壩體的應(yīng)力和變形均可滿足設(shè)計(jì)要求，壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可行，大壩安全性較高。（6）壩基處理及滲透穩(wěn)定性。瀝青混凝土心墻砂礫石壩基礎(chǔ)河床段卵礫石最大深度為42.4m，混凝土防滲墻最大深度41m，對(duì)壩基滲透不利。（7）施工條件。項(xiàng)目區(qū)處于山區(qū)河谷上游，氣溫較低，壩體施工中受氣溫影響較大，全年有效施工期為8個(gè)月，施工期較短；施工用料運(yùn)輸方便；圍堰可與壩體相結(jié)合，但圍堰填筑較高；施工進(jìn)度慢。（8）工程量。擋水建筑物工程量較大，臨時(shí)建筑物（包括上游圍堰和截流堤）工程量較少，總體工程量較大。（9）工程投資。建筑工程費(fèi)6000.55萬(wàn)元，工程投資較多。3.2.2黏土心墻砂礫石壩大壩主體采用當(dāng)?shù)厣暗[石料進(jìn)行填筑，壩殼兩側(cè)砂礫石透水性較強(qiáng)；壩體中部以防滲性較好的黏性土作為防滲體設(shè)在壩的剖面中心位置，心墻材料可以用黏土，心墻占總的體積比重不大。其特點(diǎn)分析如下。（1）地形地質(zhì)條件。壩基開(kāi)挖寬度很寬，現(xiàn)有的兩岸基巖的自然邊坡開(kāi)挖難以滿足。壩基為砂卵礫石，厚度20～40m，采用混凝土防滲墻，基礎(chǔ)處理可靠。（2）筑壩材料。壩體實(shí)施中，筑壩材料種類較少；黏土心墻易產(chǎn)生裂縫和水力劈裂現(xiàn)象，土料的抗沖蝕能力較低。壩體結(jié)構(gòu)的滲流保護(hù)尤其是在地震條件下的滲流保護(hù)，稍有不慎將會(huì)對(duì)工程埋下隱患，工程運(yùn)行期的安全性小于瀝青混凝土心墻。（3）壩體滲透穩(wěn)定性。黏土心墻的抗沖蝕能力遠(yuǎn)低于瀝青混凝土心墻，土料的黏粒含量低，在運(yùn)行期或地震時(shí)心墻易產(chǎn)生裂縫，故壩體的滲透穩(wěn)定特性遠(yuǎn)小于瀝青混凝土心墻壩。（4）壩體抗震性能和壩坡穩(wěn)定。在強(qiáng)震時(shí)心墻易產(chǎn)生裂縫，砂反濾層易產(chǎn)生液化，這對(duì)壩體的滲透穩(wěn)定和整體穩(wěn)定都是不利的，在壩體外形輪廓相同的條件下，由于壩料的差異，黏土心墻壩的抗震性能不如瀝青混凝土心墻壩好。（5）壩體應(yīng)力、變形。壩體的應(yīng)力和變形均可滿足設(shè)計(jì)要求，壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可行，大壩安全性較高。（6）壩基處理及滲透穩(wěn)定性。心墻壩基礎(chǔ)河床段卵礫石最大深度為42.4m，混凝土防滲墻最大深度41m，裂隙延伸長(zhǎng)度大，對(duì)壩基滲透不利。（7）施工條件。項(xiàng)目區(qū)處于山區(qū)河谷上游，氣溫較低，壩體施工中受氣溫影響較大，全年有效施工期為8個(gè)月，施工期較短；壩料運(yùn)輸方便，圍堰可與壩體相結(jié)合，但圍堰填筑較高；施工進(jìn)度較慢。（8）工程量。擋水建筑物工程量最大，臨時(shí)建筑物（包括上游圍堰和截流堤）工程量較少，總體工程量最大。（9）工程投資。建筑工程費(fèi)6102.07萬(wàn)元，工程投資最多。3.2.3混凝土面板砂礫石壩大壩主體采用當(dāng)?shù)厣暗[石料進(jìn)行填筑，壩殼兩側(cè)砂礫石透水性較強(qiáng)；壩體前側(cè)護(hù)坡由水泥、碎石、中砂、水按照一定比例混合澆筑到模具上，形成長(zhǎng)寬尺寸大于厚度的大體積混凝土板進(jìn)行防滲護(hù)砌，施工工藝簡(jiǎn)單、進(jìn)度快。其特點(diǎn)分析如下。（1）地形地質(zhì)條件。兩岸趾板基礎(chǔ)開(kāi)挖會(huì)存在較高的邊坡，開(kāi)挖量大，右岸趾板靠河床部位巖體較薄。基礎(chǔ)采用混凝土防滲墻，基礎(chǔ)處理可靠。（2）筑壩材料。壩體實(shí)施中，筑壩材料種類較多，但需要制備的壩料主要有墊層料和過(guò)渡料，現(xiàn)場(chǎng)篩分；混凝土面板在施工時(shí)要密切注意養(yǎng)護(hù)，防止產(chǎn)生裂縫。（3）壩體滲透穩(wěn)定性。作為一種剛性結(jié)構(gòu)，混凝土面板及伸縮縫在施工期、運(yùn)行期或地震時(shí)易產(chǎn)生破壞，使防滲系統(tǒng)產(chǎn)生大量漏水，另外砂礫料的滲透穩(wěn)定性差，壩體的滲透穩(wěn)定條件遠(yuǎn)低于瀝青混凝土心墻壩。（4）壩體抗震性能和壩坡穩(wěn)定。壩體具有良好的抗震性能，堆石體在混凝土防滲面板的保護(hù)下處于干燥狀態(tài)，能抵抗強(qiáng)震而產(chǎn)生小的變形，壩體穩(wěn)定性好。（5）壩體應(yīng)力、變形。壩體的應(yīng)力和變形均可滿足設(shè)計(jì)要求，壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理可行，大壩安全性較高。（6）壩基處理及滲透穩(wěn)定性。面板壩趾板河床部位卵礫石最大深度為31m，混凝土防滲墻最大深度27m，防滲墻深度較心墻壩淺，基巖防滲處理也比心墻壩容易。（7）施工條件。壩體施工中受氣溫影響最小；壩料運(yùn)輸難度較大；圍堰與壩體分離，由于受地形條件的限制，圍堰填筑較低；施工進(jìn)度較快。（8）工程量。擋水建筑物工程量較小，臨時(shí)建筑物（包括上游圍堰和截流堤）工程量較多，總體工程量最小。（9）工程投資。建筑工程費(fèi)5800.26萬(wàn)元，工程投資最少。

3.3結(jié)論

通過(guò)對(duì)瀝青混凝土心墻砂礫石壩、黏土心墻砂礫石壩、混凝土面板砂礫石壩3種壩型方案進(jìn)行對(duì)比，從地形地質(zhì)條件、筑壩材料、壩體滲透穩(wěn)定性、壩體抗震性能和壩坡穩(wěn)定、壩體應(yīng)力及變形、壩基處理及滲透穩(wěn)定性、施工條件、工程量、工程投資方面分析比較，分析成果詳見(jiàn)表2.綜合上述分析成果，混凝土面板砂礫石壩方案最優(yōu)，工程建設(shè)實(shí)施中施工技術(shù)簡(jiǎn)單，施工技術(shù)難度較低，穩(wěn)定性強(qiáng)，整體工程施工進(jìn)度快，投資最少；瀝青混凝土心墻砂礫石壩方案一般，施工技術(shù)和施工難度較大，穩(wěn)定性差，整體工程施工進(jìn)度慢，投資較大；黏土心墻砂礫石壩方案最差，施工技術(shù)和施工難度較大，穩(wěn)定性差，整體工程施工進(jìn)度慢，且投資最高。鑒于上述分析結(jié)論，最終確定土墩子農(nóng)場(chǎng)甘河子水庫(kù)工程壩型采用混凝土面板砂礫石壩方案［7，8］。

4結(jié)語(yǔ)

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第六師土墩子農(nóng)場(chǎng)水利基礎(chǔ)條件薄弱，在甘河子水庫(kù)工程項(xiàng)目實(shí)施中，通過(guò)優(yōu)化水庫(kù)壩型設(shè)計(jì)方案，提升了工程建設(shè)質(zhì)量，降低了工程建設(shè)投資，便于實(shí)施管理，對(duì)改善項(xiàng)目區(qū)水資源有效利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和職工群眾生活條件具有重要意義。項(xiàng)目建設(shè)中對(duì)瀝青混凝土心墻砂礫石壩、黏土心墻砂礫石壩和混凝土面板砂礫石壩3種壩型方案進(jìn)行比選、分析，是基于水庫(kù)為小（1）型山區(qū)控制性工程、庫(kù)容較小、壩線較短、壩體較高且現(xiàn)有地形地質(zhì)條件比較優(yōu)越的情況進(jìn)行的，非上述情況的水庫(kù)工程壩型方案選擇還需結(jié)合實(shí)際重新論證、分析，最終才能確定最佳工程壩型方案形式。

參考文獻(xiàn)

[1]張?jiān)?關(guān)于加強(qiáng)、保障、改善民生水利的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2019（12）：12-13，99.

[2]田友文，皮玉紅.枹木寨水庫(kù)大壩壩址、壩線及壩型的選擇與設(shè)計(jì)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2015，21（11）：21-23.

[3]陳凱.某水庫(kù)壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析與壩址比選[J].廣西水利水電，2020（4）：152-153.

[4]趙海軍.太平水庫(kù)壩型方案比選[J].山西水利，2011（1）：127-128.

[5]萬(wàn)宏偉.蘇巴什水庫(kù)壩址、壩線及壩型的選擇與設(shè)計(jì)[J].陜西水利，2019（12）：151-153.

[6]曾立新.蘇河水庫(kù)工程地質(zhì)問(wèn)題分析研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（6）：56-57.

[7]諸青來(lái)，姜蘇陽(yáng)，李艷，等.河口村水庫(kù)工程壩線壩型方案比選[J].人民黃河，2014（10）：100-105.

[8]大石門水利樞紐工程項(xiàng)目組.新疆車爾臣河大石門水利樞紐工程壩型比選論證專題報(bào)告[R].烏魯木齊：新疆維吾爾自治區(qū)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2015

作者：張龍 單位：五家渠市水政監(jiān)察支隊(duì)