交口县南河水库坝址比选

谢 念

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西水务交口供水开发建设管理有限公司，山西 交口 032400）

1 工程概况

南河水库位于交口县东部大麦郊河支流南河上，水库控制流域面积31.3km2，坝址以上主河道长13.2km。流域平均宽度2.38 km，流域形状系数0.181，属山区长形流域。南河水库工程，为交口县域供水工程规划中已确定的重点调蓄水库工程。南河水库从中部引黄工程交、汾、灵支线隧洞取水，经大麦郊地下泵站提水注入库内，水库大坝拟修筑在大麦郊河支流南河沟段上，南河上游沟谷较狭窄，下游沟谷较开阔，多呈“U”型，沟底平缓，主河道河床坡降较大，岸坡不对称，库区侵蚀切割作用强烈，沟谷纵横，属于典型的厚层黄土覆盖的中低山丘陵地貌。

2 坝址比选

2.1 比选坝址拟定

经过现场查勘，考虑地形地质、成库条件、泵送提水扬程、兴利库容、淹没移民占地、工程量及工程投资等限制因素，南河村上游1 km的河段内地形地质条件、成库条件相对较好。

在建坝河段内拟定比较坝址，应充分考虑以下因素：根据《交口县县域供水规划报告》等成果，根据地形地质条件，选定满足库容要求坝址范围；针对南河洪水洪峰流量相对较小，常年无地表径流的及调蓄性水库特点，协调解决水库库容和挡水建筑物高度之间的关系；选定地形、地质条件较好，有利于枢纽建筑物的布设，使枢纽工程量最省；尽量减小因建库造成的淹没、浸没、占地、移民对当地的影响。

综合考虑上述因素，拟定上、下两个坝址。上坝址位于南河村上游约750 m处，下坝址位于南河村上游约490 m处，两坝址相距约260 m。对上、下坝址布置方案从地形地质条件、工程布置、施工条件、水库淹没、移民占地、工程量及投资等方面进行综合比较。

2.2 上坝址布置方案

2.2.1 地形条件

河道总体呈北东向，较顺直，谷底宽平，河道断面呈“U”形，谷底宽约100 m，高程1 130 m，河谷内无阶地。左岸为阶梯形山坡，山坡坡度20°～39°，右岸为一缓坡，山坡坡度20°～25°，两岸山体无较单薄的鞍部地形存在。左岸上游约60 m处有一冲沟，为南东走向，沟长1.1 km，为“V”形谷，谷宽5～40 m不等，切割深度均浅于河道。

2.2.2 地质条件

河床覆盖层主要为砂砾石，左岸为黄土状粉质壤土，具有中等湿陷性，右岸为砾石土、粘土，下伏奥陶系中统峰峰组白云质灰岩夹泥质灰岩，两岸岩体较破碎，河床岩体较完整，岩溶较发育。

2.2.3 工程布置

上坝址主要建筑物包括均质土坝、岸边溢洪道、取水口、取水兼导流放空管道、库区防渗等。

均质土坝。最大坝高45.6 m，坝顶长度344.0 m，设计坝顶高程1 172.60 m，防浪墙顶高程为1 173.80 m，坝顶宽度6.0 m。库区水平防渗沿坝基敷设至坝体内60 m。下游坝面护坡采用300 mm厚干砌石护坡，从坝顶1 172.60 m高程护至排水棱体顶部1 133.00 m高程。在坝轴线上游侧设截水槽，底宽10.0 m，截水槽底高程位于强风化岩基上。

岸边溢洪道。布置在大坝右坝肩，为开敞式岸边溢洪道，采用无闸门控制，由进水渠、控制段、泄槽、消力池及海漫段组成。进水渠中心线长48.0 m，底宽16.0 m，渠底高程1 168.50 m，两侧边墙采用衡重式挡墙。溢流堰采用WES实用堰，堰顶高程同正常蓄水位1 171.00 m。溢洪道采用底流消能方式，设置下挖式消力池，消力池底高程1 124.50 m，长30.0 m，池宽4.0 m，池深1.5 m。消力池末端接浆砌石海漫，引水至主河槽。

取水口。布置于大坝右岸，与导流放空建筑合建而成，采用分层取水形式，共设2层孔口。孔口底部高程分别为1 149.50 m、1 160.00 m，顺水流方向设置拦污栅和工作闸门，2层取水口孔口尺寸均为2.5 m×2.5 m（宽×高），底部取水口兼有放空之用。取水口采用闸井岸塔式结构，闸井高45.1 m，长9.8 m，两侧边墩为1.0 m厚。取水口工作平台通过工作桥相连可至坝顶。

取水兼导流放空管道。取水口后接取水兼导流放空管道，坝基刻槽开挖至基岩，铺设DN 1.0 m钢管，总长210.0 m，纵向底坡i为0.01，管道外包0.5 m厚C25钢筋混凝土。钢管末端设置工作阀井，通过阀门实现供水和放空。放空管中心线高程1128.30m，阀井长7.08m，宽4.8 m，为C25钢筋混凝土结构。放空管出口设置消力池，用于施工导流及放空水库时消能，消力池长10.0 m，其中斜坡段长3.2 m，坡比1∶4，水平段长6.8 m，为C25钢筋混凝土结构。消力池后接护坦，平顺接入主河槽，护坦长30.0 m，为浆砌石结构。

2.3 下坝址布置方案

2.3.1 地形条件

与上坝址比较，谷底较宽，约160 m，高程1 120 m。左岸上陡下缓，山坡坡度25°～45°，右岸下陡上缓，山坡坡度26°～37°。两岸均无冲沟发育，其余与上坝址条件相同。

2.3.2 地质条件

下坝址距上坝址260 m，地质条件与上坝址基本相似。下坝址砂砾石、黄土状粉质壤土及碎石土覆盖层均较上坝址厚。

2.3.3 工程布置

工程主要建筑物包括均质土坝、岸边溢洪道、取水口、取流兼放空管道、库区防渗等。

均质土坝。最大坝高53.8 m，坝顶长度330.0 m，设计坝顶高程1 167.00 m，防浪墙顶高程为1 168.20 m，坝顶宽度6.0 m。库区水平防渗沿坝基敷设至坝体内60 m。下游坝面护坡采用300 mm厚干砌石护坡，从坝顶1 167.00 m高程，护至排水棱体顶部1 126.00 m高程。在坝轴线上游侧设截水槽，底宽10.0 m，截水槽底高程位于强风化岩基上。

岸边溢洪道。布置在大坝右坝肩,为开敞式岸边溢洪道，采用无闸门控制，由进水渠、控制段、泄槽、消力池及海漫段组成。进水渠中心线长65.8 m，底宽16.0 m，渠底高程1 162.85 m，两侧边墙采用衡重式挡墙。溢流堰采用WES实用堰，堰顶高程同正常蓄水位1 165.35 m。溢洪道采用底流消能方式，设置下挖式消力池，消力池底高程1 117.00 m，长30.0 m，池宽4.0 m，池深1.5 m。消力池末端接浆砌石海漫，引水至主河槽。

取水口。布置于大坝左岸，与导流放空建筑合建而成，采用分层取水形式，共设2层孔口。孔口底部高程分别为1 143.50 m、1 155.00 m，顺水流方向设置拦污栅和工作闸门，2层取水口孔口尺寸均为2.5m×2.5m（宽×高），底部取水口兼有放空之用。取水口采用闸井岸塔式结构，闸井高46.05 m，长9.8 m，两侧边墩厚度为1.0 m。取水口工作平台通过工作桥相连可至坝顶。

取水兼导流放空管道。取水口后接取水兼导流放空管道，坝基刻槽开挖至基岩，铺设DN 1.0 m钢管，总长210.0 m，纵向底坡i=0.01，管道外包0.5 m厚C25钢筋混凝土。钢管末端设置工作阀井，通过阀门实现供水和放空。放空管中心线高程1 121.75 m，阀井长7.08 m，宽4.8 m，为C25钢筋混凝土结构。放空管出口设置消力池，用于施工导流及放空水库时消能，消力池长10.0m，其中斜坡段长3.2 m，坡比 1∶4，水平段长6.8 m，为C25钢筋混凝土结构。消力池后接护坦，平顺接入主河槽，护坦长30.0 m，为浆砌石结构。

2.4 坝址比选及结论

从地形地质条件、工程布置、水库淹没、工程量及工程投资等方面对两坝址方案进行技术经济比较。

2.4.1 地形地质条件

两坝址相距260 m，从地形地貌、地层岩性、区域构造上基本相同，上坝址河谷略宽于下坝址；两坝址左岸上部岸坡为5～25 m厚的粉质壤土覆盖，并具有中等压缩和中等湿陷性，本阶段采用开挖处理，下坝址覆盖层厚度较厚，土石方开挖回填量较大；坝址岩溶发育程度，上坝址优于下坝址。因此，从地形地质条件来看，上坝址较优。

2.4.2 工程布置

上、下坝址河床挡水建筑物均为均质土坝，溢洪道均位于右坝肩，上坝址取水兼导流放空管道位于右岸，下坝址取水兼导流放空管道位于左岸，两坝址工程布置型式基本相同。

2.4.3 库区淹没

因上下坝址采用同等水库规模下的进行比较，在正常蓄水位下，上坝址比下坝址的水库淹没实物指标基本相同。经测算，水库淹没投资，上坝址较下坝址多156万元，下坝址略占优。

2.4.4 施工条件

上下坝址均质土坝方案中施工条件及施工布置基本相同，采用围堰挡水，岸坡导流放空管导流，在施工的技术和经验方面均是可行的。

2.4.5 工程量及投资

在相同工程规模条件下，经测算，上、下坝址主要建筑工程投资相差约300万元，下坝址投资较高。

3 结论

经过比较后，上、下坝址在地形地质条件、工程布置、施工条件等方面基本相当。上坝址在主要建筑物工程量和投资上占优，虽下坝址投资略少，但上坝址工程总投资较省，推荐上坝址作为南河水库的坝址。