翟王娟

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

拟建的古寨水库工程规模为小（一）型，工程等别为Ⅳ等，总库容505万m3，坝址以上控制流域面积290.5 km2。水库位于沁源县西北部龙凤河上游河道上，距离沁源县城约70 km。龙凤河属汾河水系，发源于沁源县王凤乡境内的红沙崖山，由东而西过绵山峡谷进入晋中盆地，于介休市洪相村西北汇入汾河。河流全长52.1 km，平均纵坡15‰，流域面积556 km2。水库主要任务是工业供水、人口供水及农业灌溉，兼顾泉域补水。工业及居民生活供水保证率95%，农业灌溉供水保证率50%。工业供水对象为沁源县山西沁新能源集团股份有限公司工业园区供水，供水量165万m3；人口供水对象为沁源县王和镇和王陶乡2个乡镇33个村的居民生活用水，供水量35万m3；农业灌溉用水对象为王和镇古寨村、南坪村、大栅村，王陶乡益泽村、义和村的农业灌溉用水，供水量208万m3。泉域补水为洪山泉，补水量264万m3。龙凤河位于洪山泉泉域补给区，水库兴建后，将对库区范围泉域补水起到积极作用。

2 工程地质情况

库区位于龙凤河上游沁源县、绵山峡谷入口上游，为基岩山区，绝大部分为基岩裸露，侵蚀剥蚀作用强烈，河谷由狭窄至宽阔的“U”型峡谷组成。近坝址区两岸多为陡坡，中部至库尾为宽缓的河谷。地貌属溶蚀侵蚀低山区。

库区两岸出露地层岩性为奥陶系中统下马家沟组，奥陶系中统上马家沟组，奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组及第四系中更新统、上更新统、全新统。

库区地下水类型为碳酸盐岩类岩溶裂隙水、碎屑岩类层间岩溶裂隙水及松散岩类孔隙水。地下水的补给来源主要是大气降水。

3 坝型比选

坝址区河谷两岸不对称，左缓右陡，左岸山体凸向河床。坝址区无布置溢洪道的阶地和天然垭口，但河谷左侧岸坡较缓，可结合料场开挖在左岸布置溢洪道，在左侧凸岸山体中布置导流泄洪洞，溢洪道、导流泄洪洞开挖的石方可用于坝体填筑。

坝线处坝基覆盖层厚度3～5 m，局部深槽达到14.5 m，下伏基岩为白云质灰岩、灰岩、泥质白云岩，基岩岩性坚硬，整体完整性差，强风化层厚1～3 m，弱风化层厚3～8 m，岩层倾向上游且无软弱夹层存在。左右坝肩基岩为白云质灰岩、灰岩，岩层产状较陡，坝肩稳定。以上地质条件适宜建重力坝和堆石坝。

坝址位于石山区，坝址附近土料、砂料缺乏，石料贮量丰富，适宜修建石料用量大的坝型。堆石混凝土重力坝块石用量大，混凝土的生产和浇筑量少，混凝土施工不需振捣、进行温控和层面处理，施工工艺简单，工期短；混凝土面板堆石坝施工工序简单，各工序之间干扰小，受气候条件影响小，施工速度快。两种坝型混凝土用量少，所需大量石料可就地取材。因此，拟定堆石混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝两种坝型进行比选。

3.1 堆石混凝土重力坝方案

大坝长162.0 m，坝顶高程1333.2 m，最大坝高40 m。大坝由左右岸挡水坝段、表孔溢流坝段、泄洪冲沙底孔坝段组成。泄洪冲沙底孔坝段布置在主河槽部位，考虑下游无特殊要求的防洪对象，水库汛期来沙量大，为降低坝高，增加泄洪冲沙宽度，并考虑节约投资和管理运行维护费用，泄洪冲沙底孔设4孔，进口底板高程与河床齐平，孔口尺寸5.0 m×4.0 m（宽×高）。

溢流坝段位于冲沙闸坝段左侧，设3孔，每孔净宽10 m，堰面为开敞式WES实用堰，堰顶高程1330 m。坝基覆盖层和强风化基岩全部清除，大坝座落在弱风化基岩的中上部，坝下基岩进行固结灌浆，岸坡段坝体与基岩之间进行接触灌浆。

3.2 混凝土面板堆石坝方案

枢纽主要建筑物包括大坝、溢洪道、导流泄洪洞。大坝长163.67 m，坝顶高程1337.5 m，最大坝高36.6 m，上下游坝坡均为1∶1.4。混凝土面板厚0.4 m，趾板厚0.5 m，宽5 m。趾板开挖至弱风化基岩，堆石坝体座落在混合土卵石上。趾板与基岩采用砂浆锚杆连接，趾板下坝基进行固结灌浆。

溢洪道位于大坝左岸，由引渠段、控制段、泄槽段、挑流消能段组成，全长187.9 m。控制段采用宽顶堰，堰顶高程1330 m，无闸门控制，堰长10.0 m，设4孔，单孔净宽10 m。泄槽长67 m，矩形断面，净宽44.5 m，纵坡19.4%。

导流泄洪洞位于溢洪道左侧，由引渠段、进水塔、无压洞身段、出口消能段组成。隧洞全长260 m，洞身断面为城门洞形，净宽6.0 m，净高8.0 m，纵坡1%，根据沿线围岩级别分别采用喷混凝土和喷锚支护，钢筋混凝土衬砌。出口采用底流消能。

通过上述枢纽布置可以看出，重力坝对地基要求高，需挖除坝基全部覆盖层，基岩平均开挖深度达8.0 m，坝下基岩全部进行固结灌浆处理，坝上设4个泄洪冲沙底孔，底孔设4个检修门和4个工作门及其启闭设备。面板坝对地基要求不高，只需把趾板基础开挖至弱风化基岩，对趾板基础进行固结灌浆，因此重力坝基础处理工作量大，金属结构多，日常维护工作量大。但重力坝将泄洪、排沙等建筑物布置在坝体上，枢纽布置简单，运行管理方便；排沙底孔布置在坝体下部主河槽部位，排沙宽度较大，洞线短，冲沙水流条件好，排沙较高，死库容较小。而面板坝泄洪、排沙建筑物布置在水库左岸，枢纽布置分散，泄洪洞进口远离主河槽，洞线长，排沙宽度小，排沙效果较差；溢洪道在左岸山体上开挖形成，左岸边坡高达45 m，且岩层为顺坡向，岸坡防护工程量大。施工导流洪水标准重力坝采用非汛期5年一遇，面板坝采用全年5年一遇，重力坝导流洪水小，围堰低，施工临建费用低。

4 结论

经综合分析，重力坝较面板坝方案优越，加之兴建堆石混凝土重力坝可充分利用当地材料，加快施工进度，节约投资，且该坝型在山西省已有相当多的成功经验，因此本工程推荐采用堆石混凝土重力坝。