高红水库拦河枢纽选址方案综述

2010-04-14冀永强

山西水利 2010年9期

冀永强

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

1 工程概况

柳林县水资源严重短缺，极大地制约了经济社会的正常发展。为满足柳林县城高红工业项目区的水资源需求量，拟在三川河干流上修建高红水库。水库所在的三川河为多沙河流，洪水期含沙量很大，为在保证洪水的前提下尽量避免拦河水库泥沙淤积问题，考虑汛期放空水库排沙冲沙，因而，汛期会有一段时间不能直接从拦河水库引水，需修建旁引水库以满足要求，所以规划采用旁引水库和拦河水库联合运用进行年调节。由于工程区地处黄土高原丘陵区，小支沟纵横发育，极少有平坦地区，从天然地形来看，无建设旁引水库的条件。经研究，在前大成村下游通过裁弯取直将三川河改道，利用原河床在上、下游筑坝拦水形成旁引水库。根据工程运行管理和实际需要，高红水库工程由拦河水库、旁引水库、供水线路、改河工程等组成。

拦河水库总库容202万m3，最大闸墩高21 m。旁引水库总库容240万m3，黏土心墙堆石坝最大坝高34.5 m。供水线路布置在三川河左岸，总长5 565 m，其中供水隧洞分为两部分：前一部分从拦河水库坝后水源泵站至旁引水库，后一部分从旁引水库提水泵站至高红工业园区，改河工程总长485 m。

2 拦河枢纽选址

由于三川河泥沙含量很大，为保证运行中洪水期能够放空水库进行冲沙排沙，坝址选择侧重考虑布置拦河水闸的地形、地质条件。综合考虑各方面因素，在三川河下游河段河峁村至麦家塔村之间初选上、下两个拦河水库坝址。

上坝址位于三川河干流河峁村下游750 m处，河谷较对称；下坝址位于麦家塔村附近三川河干流上，河谷对称。上、下坝址相距800 m。

2.1 地形及地质条件

上坝址左岸发育50 m宽的上更新冲积（Q3pl）河漫滩，平均层厚9.5 m，岸坡基岩面顶高程705 m，宽敞的地形和较少的挖方适宜布置坝后水源泵站；右岸基岩裸露，岸坡基岩面顶高程695 m。左岸坡稍缓，坡度15°；右岸坡稍陡，坡度 45°。河谷为不对称“U”型河谷，河谷底宽100 m，上口宽250 m，河床覆盖层最大厚度达5.5 m。右岸坡覆盖浅薄，大多地区岩石裸露，为三叠系砂岩和泥岩互层，岩性较完整，适宜布置建筑物。上坝址出露地层主要为三叠系砂岩、泥岩互层和第四系全新统、中更新统洪冲积物以及混合土卵石。

下坝址左、右岸坡基岩均裸露，左岸坡基岩面顶高程680 m，右岸坡基岩面顶高程710 m，左右岸坡对称，坡度 40°～45°。河谷呈“U”型，底宽 120 m，上口宽200 m，河床覆盖层最大厚度4.8 m。由于左右岸地形陡直，布置坝后泵站挖方较大。岸坡岩石裸露，为三叠系砂岩和泥岩互层，岩性较完整。下坝址出露地层主要为三叠系砂岩、泥岩互层和第四系全新统洪冲积物以及混合土卵石。

上、下坝址位于同一岩层，均未发现特殊地质构造。两坝址坝基均为浅覆盖层，库区范围内平行于三川河的邻谷不发育，三川河两岸山体雄厚，下部主要由三叠系中统二马营组以及下统和尚沟组砂岩夹薄层泥岩组成；上部主要为第四系全新统洪冲积（Q4pal）和第四系中更新统洪冲积（Q2pal）以及人工堆积（Qs）。库区上游有柳林泉泉水出露，并向三川河河谷排泄，两岸地下水补给河水，为补给型河谷，库区水文地质条件较好，水库库岸及库底不存在永久性渗漏问题。

上、下坝址距离较近，工程地质条件相近，但又各具特点，一是上坝址库区未发现通向库外的断裂构造，分析水库无永久渗漏问题，但上、下坝址之间存在F1、F2、F3通向闸址下游冲沟，可能存在少量库区渗漏。二是上坝址坝基覆盖层下为10～15 m厚的砂岩，工程性质较好，而下坝址覆盖层下为3～5 m的泥岩，工程性质较差。三是上坝址拦河水闸枢纽校核洪水位681.08 m，两岸基岩顶面高程均在705 m以上，下坝址拦河水闸枢纽校核洪水位679.95 m，而左岸基岩顶面高程仅681～682 m，工程地质条件不佳。

综上所述，从地形地质条件来看，上坝址要优于下坝址。

2.2 建筑物布置

2.2.1 上坝址拦河水闸枢纽方案

上坝址拦河水闸枢纽位于三川河干流河峁村下游750 m，拦河水闸枢纽的轴线为交通桥的中心线。拦河水闸枢纽长211.4 m，其中桩号0+091.5～0+196.5为拦河水闸段，长105 m；左岸桩号0+000～0+091.5为左岸坡连接段，右岸桩号0+196.5～0+211.4为右岸坡连接段，采用混凝土重力式结构。左岸桩号0+089.25处设泵站取水管道DN1 600，管道中心线高程670.80 m，进水管中心线距离闸室边墩2.25 m。

闸室底板座落在基岩上，河底高程669.0 m，建基面高程664～667 m。枢纽拦河布置7孔净宽12 m的大型水闸，闸顶交通桥高程685 m。闸室进口为无底坎宽顶堰，堰顶高程670 m。闸室进口设置检修叠梁闸门槽，其后设置弧形工作钢闸门，工作门在保证无压泄流前提下按潜孔设计，胸墙底高程678.5 m。交通桥布置在闸室下游侧，桥面高程685.25 m，净宽6 m。闸室底板采用C25钢筋混凝土结构，长30 m，厚6～2.5 m。闸室上游齿墙处设单排防渗帷幕并与挡水坝段帷幕连成一体，以延长渗径，减少闸室基底扬压力。

左岸桩号0+089.25处设水源泵站取水口，取水口设置主副两道拦污栅，第二道主拦污栅下设叠梁挡沙，二者共用一个闸门槽，坝下埋设DN1 600的压力钢管。

在闸后左岸河滩地布置水源泵站，厂区布置方正，主厂房长30 m，宽12 m，顺河向布置；副厂房布置在出水压力管道侧。由于泵站长期运行流量0.5 m3/s，最大供水流量2.5 m3/s，因此布置5台单级双吸离心水泵。

闸室后设1∶4斜坡接消力池，消力池采用C25钢筋混凝土结构，厚1.5 m，坎高3.5 m，总长42 m，其中斜坡段长14 m，水平段长28 m；消力池后设12 m长的浆砌石海漫，厚0.6 m；浆砌石海漫后为20 m长的塑料格栅石笼，厚1 m；塑料格栅石笼后接12.5 m长的抛石防冲槽，底宽4.5 m，深2.0 m，上游边坡1∶4，下游边坡 1∶2。

2.2.2 下坝址拦河水闸枢纽方案

下坝址拦河水闸枢纽位于麦家塔村的三川河干流上，河流流向E40°N，主河床偏左岸。拦河水闸枢纽长171.5 m，闸室段布置与上坝址布置方案相同。

坝后左岸顺河岸布置水源泵站，厂区布置狭长，主厂房长30 m，宽12 m，顺河向布置；副厂房布置在主厂房下游侧。

从建筑物布置来看，上、下坝址枢纽条件相当，上坝址比下坝址长40 m；而坝后水源泵站布置条件，上坝址比下坝址布置宽敞。

因此，从建筑物布置方面来看，上坝址略优于下坝址。