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新疆柯克亚河某水利枢纽坝址比选

 
来源:国际技术经济研究 栏目:期刊导读 时间:2021-04-02
 
1 工程概况 新疆柯克亚河某水利枢纽工程位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区温宿县境内,距温宿县26km,距阿克苏市35km,是柯克亚河上的一座控制性水利枢纽工程,主要承担下游防洪、农业灌溉及城市生活和工业供水的任务。 水库总库容5 214 万m3。工程为Ⅲ等中型,主要由沥青心墙坝、引水洞、溢洪洞及泄洪冲沙兼导流洞等组成, 最大坝高83.7m,坝长570m。 2 坝址综合比选 本文主要从地形、地质条件、工程的布置及工程量、工程施工条件、水库淹没影响及环境影响、总投资、 水库运行条件等方面对上坝址和下坝址进行综合技术经济比较[1-3]。 2.1 地形、地质条件 上坝址位于柯克亚河中低山区段,总地势北高南低,属构造剥蚀地形,两岸山顶高程程1 738—1 745m,河谷呈不对称的“U”,现代河道底宽约220—280m。 库区右岸为基岩山体,山体坡度18°—45°左右,山体表层基岩呈强风化状态,基岩山体坡脚零星分布坡积物; 左岸山体坡度30°—85°,山体下部基岩局部受水流冲刷成直立状态,山体坡脚多堆积物。 河床左岸发育Ⅲ级、Ⅴ级基座阶地,基岩与阶地交汇处有少量的崩积、堆积物。 左岸基岩山体发育三条洪沟,冲沟规模不大,延伸较短,上部切深浅下部切深较大;右岸基岩山体发育4 条洪沟,坝线上游发育的洪沟规模稍大,其他3条规模较小,上游切深较小,下游多为竖向切割,深度较大。 两岸发育的洪沟均为暴雨洪水侵蚀的洪沟,仅在暴雨期有短暂性水流,大坝修建后坡脚距离洪沟较近, 暴雨期形成洪流会对坝前后坝坡脚产生冲刷作用,需采取防冲齿墙对其保护。 在坝址区范围内左右岸基岩山体基本与河道平行。 下坝址距上坝址约1km,位于柯克亚河出山口以北约0.8km 位置, 河床的两岸山体基岩裸露,山体较为雄厚。现代河道底宽约60—80m。 河床左岸发育有Ⅲ级、Ⅴ级阶地,右岸发育有Ⅳ、Ⅴ级基座阶地。左岸洪沟不发育,仅在坝轴线上游70m 处发育一条季节性洪沟,仅在暴雨期有短暂性水流,冲沟规模不大,延伸较短,切深较浅,冲洪沟在大坝施工期形成的暴雨洪流会对坝前坡产生局部冲刷,蓄水后洪流对坝前坡脚基本无影响。 右岸坝线上游约300m 处发育有两条冲沟,为暴雨洪水侵蚀所致,仅在暴雨期有短暂性水流,大坝修建后,洪沟出口距离坝前坡脚100m 左右,暴雨期形成的洪流会对坝前后坡脚基本无影响。 左岸基岩山体基本与河道平行,坝轴线右岸上游300m 处存在垭口地形。 从地形条件的比较分析看, 下坝址处更有利于工程建筑物的布置。 上、 下坝址新近系上新统淡黄色粉砂岩及砂岩、构成河谷两岸山体、基座阶地及库盘下部,属于极软岩,岩体多呈中厚层状,其中部分为薄层或者中厚层状。 两个坝址的覆盖层厚度均较浅,河床基础覆盖层厚度两个坝址接近, 物质组成和物理力学性质方面相近。 上、下坝址地质构造不发育,坝址区范围内无区域性大断裂通过, 柯克亚河出山口存在温宿北断裂,从现场调查分析,山前第四系地层无明显错动痕迹,说明近期断裂未发生明显的活动,下坝址距温宿北断裂0.8km,上坝址距该断裂1.8km。库区内无区域性断裂和大规模断裂穿过, 工程地质条件较好无活动断裂通过, 无制约工程建设的断层存在,工程区处在相对稳定的地区,地震烈度均为8 度。 上、下坝址的水文地质条件相近,相对不透水层界线埋深相差不大,河床覆盖层透水性较大,且埋深较浅,上坝址最大覆盖层厚度6m,下坝址最大覆盖层厚度6m。 上、下坝址的岩体完整性较好,强风化层的厚度基本相同;从岩石的完整性来看,两个坝址是基本相同。 上坝址的河床基础覆盖层厚度为1.5—3.0m,基岩5Lu 界线埋深在基岩面以下14.5—25.0m;下坝址的河床基础覆盖层为1.5—3.0m,基岩5Lu 界线埋深在基岩面以下15.0—25.0m;从大坝基础的防渗深度情况来看,两个坝址基本相同。 上、下坝址均存在不利地质现象,边坡有卸荷及节理裂隙,须进行削坡处理。 但下坝址需要处理的量小于上坝址,故而下坝址优于上坝址。 上坝址的地质条件与下坝址基本相近, 坝肩及岸坡稳定性较下坝址差, 水库淹没方面要优于下坝址。 因此,从工程地质条件的综合比较来看,两个坝址均具有修建当地材料坝的工程地质条件,下坝址的工程地质条件略微优于上坝址。 通过以上描述,两坝址相距1.0km,均处在同一构造单元上,其大的构造条件基本相同;从地层岩性和防渗深度角度看,两个坝址是基本相同;从地形、地质条件看,上坝址的河谷相对要宽,岸坡也较缓,下坝址河谷相对较窄,下坝址坝线长度较短;因此,从地形、地质条件,下坝址优于上坝址。 2.2 工程布置及工程量 大坝代表坝型为沥青混凝土心墙砂砾石坝,坝址针对该坝型进行比选[4]。 上坝址两岸山体基本与主河床平行, 上坝址大坝布置在主河床,溢洪洞布置在左岸山体内,为无压隧洞, 泄洪冲沙兼导流洞和引水洞均布置在右岸山体内,为有压隧洞。 右岸岩层倾向库外,为顺向坡,倾角约为41°,溢洪洞为侧堰布置形式,左侧存在高边坡开挖, 采用了锚索等特殊处理手段达到边坡稳定的要求,保证进口后期安全。 右岸泄洪冲沙兼导流洞、引水洞为联合进水口开挖,应加强进口边坡防护;联合进口在上游冲沟附近,需适当增加防护措施。 下坝址大坝布置在主河床, 利用右岸垭口地形,泄洪冲沙兼导流洞、引水洞和溢洪洞均布置在右岸山体内。 泄洪冲沙兼导流洞工作闸井、引水洞事故闸井及溢洪洞闸井平台联合开挖, 应加强进口边坡防护, 采用了锚索等特殊处理手段达到边坡稳定的要求,保证边坡后期安全。 上坝址的溢洪洞和引水洞比下坝址要短,泄洪冲沙兼导流洞略短于下坝址; 下坝址比上坝址的河床较狭窄, 下坝址坝顶长度较上坝址短约86.4m。下坝址充分利用右岸天然的垭口地形,枢纽布置更集中。 上坝址工程量较大,因此下坝址工程布置及工程量优于上坝址。 2.3 工程施工及管理 上、下坝址均采用河床一次性截流,采用施工围堰挡水,隧洞泄水,基坑内全年度施工的导流方式。 围堰均为土工膜斜墙防渗,堰长、堰高基本相同。 表1 坝址比选主要建筑物特性表项目名称 单位 上坝址 下坝址大坝 代表坝型 沥青混凝土心墙砂砾石坝最大坝高 m 85.7 83.7坝顶长度 m 656.40 570.00泄水建筑物 溢洪洞 长度 m 602 672泄洪冲沙兼导流洞 长度 m 952 944引水建筑物 引水洞 长度 m 802 934 下坝址料场运距比上坝址要近约1km。 两个坝址工程的施工总体布置基本相同。 两个坝址施工总工期均为46 个月。 工程工期由大坝填筑强度控制。 综上所述,两个坝址的距离较近,施工导流、施工条件没有大的差异,上坝址距离料场最远,下坝址最近,水泥、木材、钢材填筑料等建材运距较远。 上坝址的大坝填筑工程量较下坝址的要大,故而坝体填筑强度较下坝址也大。 从上、下坝址的施工方面比较分析看,下坝址距离料场运较近,坝体填筑量少,场地更开阔,工程施工条件略优。 上坝址的溢洪洞(无压洞)布置在左岸,泄洪冲沙兼导流洞和引水洞都布置在右岸, 均为有压洞,下坝址利用右岸垭口地形,枢纽集中布置,溢洪洞及泄洪冲沙兼导流洞为无压洞, 利于后期运行管理及维护。 因此,下坝址运行管理与维护较上坝址更为便利。 2.4 水库淹没影响、水保及环境影响 由于两个坝址距离较近, 其淹没区类型基本相同;坝址影响范围内无安置人口及耕地,主要影响天然草地、灌木林地,影响专项设施农村道路、公里光缆,水文设施。 与上坝址相比,下坝址淹没占地影响1.0km 农业灌溉渠道、一座水文站及一座旅游接待中心。 下坝址水库淹没影响投资较上坝址多1 200 万元。 从水土保持及环境影响角度分析, 两坝址无重大环境制约因素,均可行。 2.5 工程投资估算 上坝址总投资146 587.41 万元, 下坝址总投资140 067.41 万元,下坝址比上坝址投资少6 520万元。 3 坝址比选结果 通过坝址综合比选可以得出以下结论: (1)两个坝址地形地质条件基本相近,均具备建坝条件。 (2)上坝址河床较下坝址长,大坝填筑量较下坝址大;上坝址溢洪洞较下坝址长,引水洞、泄洪冲沙兼导流洞略短于下坝址, 上坝址工程量略大于下坝址;下坝址利用右岸垭口地形,枢纽集中布置。 因此,上坝址工程量较下坝址大,下坝址工程布置及工程量优于上坝址。 (3)上、下坝址施工导流方式、施工方法和施工工期基本相同, 上坝址料场较下坝址远1.0km,水泥、木材、钢材、填筑料等运距稍远。 上坝址工程量较下坝址的大, 所以上坝址施工强度较下坝址大,下坝址位于出山口,施工场地开阔。 因此,下坝址施工条件略优。 (4)上、下坝址淹没指标基本相同,但下坝址淹没占地还影响1.0km 农业灌溉渠道、一座水文站及一座旅游接待中心。 下坝址淹没占地投资较上坝址多1 200 万元。 (5) 下坝址工程总投资比上坝址少6 520 万元。 (6)上坝址溢洪洞与引水洞、泄洪冲沙兼导流洞分别布置于左、右岸;下坝址溢洪洞、泄洪冲沙兼导流洞及引水洞枢纽集中布置于右岸。 因此,下坝址建筑物布置集中, 后期运行管理维护较上坝址便利。 综上所述,本阶段选择下坝址为推荐坝址。 4 结论 本文主要通过对柯克亚河上的某水利枢纽的上坝址与下坝址的工程地形、地质条件、水库淹没损失、施工等方面进行综合技术经济比较,确定下坝址为推荐坝址。 □ [1]李向荣.宜宾县芹菜塘水库大坝选址选型方案[J].云南水力发电,2012,5(28):34-36. [2] 张汉蒙, 于海立. 浅析五龙石水库坝址比选[J]. 内蒙古水利,2018,12:26-27. [3]苏桐鳞.酒泉市洪水河水库坝址方案比选[J].水利规划与设计,2017,9:40-42+45. [4]SL 274-2001,碾压式土石坝设计规范[S]. 1 工程概况新疆柯克亚河某水利枢纽工程位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区温宿县境内,距温宿县26km,距阿克苏市35km,是柯克亚河上的一座控制性水利枢纽工程,主要承担下游防洪、农业灌溉及城市生活和工业供水的任务。 水库总库容5 214 万m3。工程为Ⅲ等中型,主要由沥青心墙坝、引水洞、溢洪洞及泄洪冲沙兼导流洞等组成, 最大坝高83.7m,坝长570m。2 坝址综合比选本文主要从地形、地质条件、工程的布置及工程量、工程施工条件、水库淹没影响及环境影响、总投资、 水库运行条件等方面对上坝址和下坝址进行综合技术经济比较[1-3]。2.1 地形、地质条件上坝址位于柯克亚河中低山区段,总地势北高南低,属构造剥蚀地形,两岸山顶高程程1 738—1 745m,河谷呈不对称的“U”,现代河道底宽约220—280m。 库区右岸为基岩山体,山体坡度18°—45°左右,山体表层基岩呈强风化状态,基岩山体坡脚零星分布坡积物; 左岸山体坡度30°—85°,山体下部基岩局部受水流冲刷成直立状态,山体坡脚多堆积物。 河床左岸发育Ⅲ级、Ⅴ级基座阶地,基岩与阶地交汇处有少量的崩积、堆积物。 左岸基岩山体发育三条洪沟,冲沟规模不大,延伸较短,上部切深浅下部切深较大;右岸基岩山体发育4 条洪沟,坝线上游发育的洪沟规模稍大,其他3条规模较小,上游切深较小,下游多为竖向切割,深度较大。 两岸发育的洪沟均为暴雨洪水侵蚀的洪沟,仅在暴雨期有短暂性水流,大坝修建后坡脚距离洪沟较近, 暴雨期形成洪流会对坝前后坝坡脚产生冲刷作用,需采取防冲齿墙对其保护。 在坝址区范围内左右岸基岩山体基本与河道平行。下坝址距上坝址约1km,位于柯克亚河出山口以北约0.8km 位置, 河床的两岸山体基岩裸露,山体较为雄厚。现代河道底宽约60—80m。 河床左岸发育有Ⅲ级、Ⅴ级阶地,右岸发育有Ⅳ、Ⅴ级基座阶地。左岸洪沟不发育,仅在坝轴线上游70m 处发育一条季节性洪沟,仅在暴雨期有短暂性水流,冲沟规模不大,延伸较短,切深较浅,冲洪沟在大坝施工期形成的暴雨洪流会对坝前坡产生局部冲刷,蓄水后洪流对坝前坡脚基本无影响。 右岸坝线上游约300m 处发育有两条冲沟,为暴雨洪水侵蚀所致,仅在暴雨期有短暂性水流,大坝修建后,洪沟出口距离坝前坡脚100m 左右,暴雨期形成的洪流会对坝前后坡脚基本无影响。 左岸基岩山体基本与河道平行,坝轴线右岸上游300m 处存在垭口地形。从地形条件的比较分析看, 下坝址处更有利于工程建筑物的布置。上、 下坝址新近系上新统淡黄色粉砂岩及砂岩、构成河谷两岸山体、基座阶地及库盘下部,属于极软岩,岩体多呈中厚层状,其中部分为薄层或者中厚层状。 两个坝址的覆盖层厚度均较浅,河床基础覆盖层厚度两个坝址接近, 物质组成和物理力学性质方面相近。上、下坝址地质构造不发育,坝址区范围内无区域性大断裂通过, 柯克亚河出山口存在温宿北断裂,从现场调查分析,山前第四系地层无明显错动痕迹,说明近期断裂未发生明显的活动,下坝址距温宿北断裂0.8km,上坝址距该断裂1.8km。库区内无区域性断裂和大规模断裂穿过, 工程地质条件较好无活动断裂通过, 无制约工程建设的断层存在,工程区处在相对稳定的地区,地震烈度均为8 度。上、下坝址的水文地质条件相近,相对不透水层界线埋深相差不大,河床覆盖层透水性较大,且埋深较浅,上坝址最大覆盖层厚度6m,下坝址最大覆盖层厚度6m。上、下坝址的岩体完整性较好,强风化层的厚度基本相同;从岩石的完整性来看,两个坝址是基本相同。上坝址的河床基础覆盖层厚度为1.5—3.0m,基岩5Lu 界线埋深在基岩面以下14.5—25.0m;下坝址的河床基础覆盖层为1.5—3.0m,基岩5Lu 界线埋深在基岩面以下15.0—25.0m;从大坝基础的防渗深度情况来看,两个坝址基本相同。上、下坝址均存在不利地质现象,边坡有卸荷及节理裂隙,须进行削坡处理。 但下坝址需要处理的量小于上坝址,故而下坝址优于上坝址。上坝址的地质条件与下坝址基本相近, 坝肩及岸坡稳定性较下坝址差, 水库淹没方面要优于下坝址。 因此,从工程地质条件的综合比较来看,两个坝址均具有修建当地材料坝的工程地质条件,下坝址的工程地质条件略微优于上坝址。通过以上描述,两坝址相距1.0km,均处在同一构造单元上,其大的构造条件基本相同;从地层岩性和防渗深度角度看,两个坝址是基本相同;从地形、地质条件看,上坝址的河谷相对要宽,岸坡也较缓,下坝址河谷相对较窄,下坝址坝线长度较短;因此,从地形、地质条件,下坝址优于上坝址。2.2 工程布置及工程量大坝代表坝型为沥青混凝土心墙砂砾石坝,坝址针对该坝型进行比选[4]。上坝址两岸山体基本与主河床平行, 上坝址大坝布置在主河床,溢洪洞布置在左岸山体内,为无压隧洞, 泄洪冲沙兼导流洞和引水洞均布置在右岸山体内,为有压隧洞。 右岸岩层倾向库外,为顺向坡,倾角约为41°,溢洪洞为侧堰布置形式,左侧存在高边坡开挖, 采用了锚索等特殊处理手段达到边坡稳定的要求,保证进口后期安全。 右岸泄洪冲沙兼导流洞、引水洞为联合进水口开挖,应加强进口边坡防护;联合进口在上游冲沟附近,需适当增加防护措施。下坝址大坝布置在主河床, 利用右岸垭口地形,泄洪冲沙兼导流洞、引水洞和溢洪洞均布置在右岸山体内。 泄洪冲沙兼导流洞工作闸井、引水洞事故闸井及溢洪洞闸井平台联合开挖, 应加强进口边坡防护, 采用了锚索等特殊处理手段达到边坡稳定的要求,保证边坡后期安全。上坝址的溢洪洞和引水洞比下坝址要短,泄洪冲沙兼导流洞略短于下坝址; 下坝址比上坝址的河床较狭窄, 下坝址坝顶长度较上坝址短约86.4m。下坝址充分利用右岸天然的垭口地形,枢纽布置更集中。 上坝址工程量较大,因此下坝址工程布置及工程量优于上坝址。2.3 工程施工及管理上、下坝址均采用河床一次性截流,采用施工围堰挡水,隧洞泄水,基坑内全年度施工的导流方式。 围堰均为土工膜斜墙防渗,堰长、堰高基本相同。表1 坝址比选主要建筑物特性表项目名称 单位 上坝址 下坝址大坝 代表坝型 沥青混凝土心墙砂砾石坝最大坝高 m 85.7 83.7坝顶长度 m 656.40 570.00泄水建筑物 溢洪洞 长度 m 602 672泄洪冲沙兼导流洞 长度 m 952 944引水建筑物 引水洞 长度 m 802 934下坝址料场运距比上坝址要近约1km。两个坝址工程的施工总体布置基本相同。两个坝址施工总工期均为46 个月。 工程工期由大坝填筑强度控制。综上所述,两个坝址的距离较近,施工导流、施工条件没有大的差异,上坝址距离料场最远,下坝址最近,水泥、木材、钢材填筑料等建材运距较远。 上坝址的大坝填筑工程量较下坝址的要大,故而坝体填筑强度较下坝址也大。 从上、下坝址的施工方面比较分析看,下坝址距离料场运较近,坝体填筑量少,场地更开阔,工程施工条件略优。上坝址的溢洪洞(无压洞)布置在左岸,泄洪冲沙兼导流洞和引水洞都布置在右岸, 均为有压洞,下坝址利用右岸垭口地形,枢纽集中布置,溢洪洞及泄洪冲沙兼导流洞为无压洞, 利于后期运行管理及维护。 因此,下坝址运行管理与维护较上坝址更为便利。2.4 水库淹没影响、水保及环境影响由于两个坝址距离较近, 其淹没区类型基本相同;坝址影响范围内无安置人口及耕地,主要影响天然草地、灌木林地,影响专项设施农村道路、公里光缆,水文设施。 与上坝址相比,下坝址淹没占地影响1.0km 农业灌溉渠道、一座水文站及一座旅游接待中心。 下坝址水库淹没影响投资较上坝址多1 200 万元。从水土保持及环境影响角度分析, 两坝址无重大环境制约因素,均可行。2.5 工程投资估算上坝址总投资146 587.41 万元, 下坝址总投资140 067.41 万元,下坝址比上坝址投资少6 520万元。3 坝址比选结果通过坝址综合比选可以得出以下结论:(1)两个坝址地形地质条件基本相近,均具备建坝条件。(2)上坝址河床较下坝址长,大坝填筑量较下坝址大;上坝址溢洪洞较下坝址长,引水洞、泄洪冲沙兼导流洞略短于下坝址, 上坝址工程量略大于下坝址;下坝址利用右岸垭口地形,枢纽集中布置。 因此,上坝址工程量较下坝址大,下坝址工程布置及工程量优于上坝址。(3)上、下坝址施工导流方式、施工方法和施工工期基本相同, 上坝址料场较下坝址远1.0km,水泥、木材、钢材、填筑料等运距稍远。 上坝址工程量较下坝址的大, 所以上坝址施工强度较下坝址大,下坝址位于出山口,施工场地开阔。 因此,下坝址施工条件略优。(4)上、下坝址淹没指标基本相同,但下坝址淹没占地还影响1.0km 农业灌溉渠道、一座水文站及一座旅游接待中心。 下坝址淹没占地投资较上坝址多1 200 万元。(5) 下坝址工程总投资比上坝址少6 520 万元。(6)上坝址溢洪洞与引水洞、泄洪冲沙兼导流洞分别布置于左、右岸;下坝址溢洪洞、泄洪冲沙兼导流洞及引水洞枢纽集中布置于右岸。 因此,下坝址建筑物布置集中, 后期运行管理维护较上坝址便利。综上所述,本阶段选择下坝址为推荐坝址。4 结论本文主要通过对柯克亚河上的某水利枢纽的上坝址与下坝址的工程地形、地质条件、水库淹没损失、施工等方面进行综合技术经济比较,确定下坝址为推荐坝址。 □参考文献:[1]李向荣.宜宾县芹菜塘水库大坝选址选型方案[J].云南水力发电,2012,5(28):34-36.[2] 张汉蒙, 于海立. 浅析五龙石水库坝址比选[J]. 内蒙古水利,2018,12:26-27.[3]苏桐鳞.酒泉市洪水河水库坝址方案比选[J].水利规划与设计,2017,9:40-42+45.[4]SL 274-2001,碾压式土石坝设计规范[S].

文章来源:国际技术经济研究 网址: http://gjjsjjyj.400nongye.com/lunwen/itemid-24469.shtml


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