华润电力大吉林河水库工程大坝坝型设计.pdf

华润电力大吉林河水库工程大坝坝型设计韩旭等 2 1 【 设计与施工 】 华润 电力大 吉林河水库工程大坝坝型设计 韩旭 ， 张军军 (内蒙古水利规划设计研究院， 内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 2 0 ) 摘要 文章通过分析本工程 的地形地质及 天然建筑材料 ， 通过方案 比较， 综合比较 选择 了适合 本工程的大坝坝型。使水库发挥应有的工程效益。 关键词 大吉林河水库； 坝型设计 中图分类号 ： T v 6 2 文章标识码： B 文章编号： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 5 ) 0 6 0 0 2 1 0 2 l 工程概况 华润电力大吉林河水库位于内蒙古西乌珠穆沁旗 境 内的大吉林 河 中游 ， 坝址 区距 五 间房 煤矿矿 区 4 8 k m， 距西乌珠穆沁旗旗政府所在地巴拉格尔高勒镇 4 5 k m， 距锡林郭勒盟政府所在地锡林浩特市 1 0 0 k m。大 吉林河流域面积为3 8 2 3 k m ， 属内陆河流域。 水库总库容 7 9 1万 m ， 最大坝高 8 6 m。工程等 别为 等 ， 工程建 设规模 为一 以工业供 水为 主的小 ( 1 ) 型水库。永久建筑物大坝、 溢洪道 、 取水涵管为 4 级建筑物， 次要建筑物及 临时建筑物为 5级。水库设 计洪水标准为 2 O年一遇洪水 ， 校核洪水标准为 1 0 0年 一 遇洪水。 据 中国地震 动参数 区划图 ( G B 1 8 3 0 62 0 0 1 ) ， 查 出该 项 目所 在 地 区 的地震 动 峰值 加 速度 为小 于 0 0 5 g ， 地震动反应谱特征周期为 0 3 5 S 。相 当于地 震基本烈度小于度区， 故本工程设计烈度采用度 。 2 坝型选择 2 1 地 形 、 地 质条 件 进一步完善城镇及农村供水设 施 ， 使居 民日常生活用 水得到更大保 障。工业用水 量 占用水量 的 比重仅 为 0 9 8 ， 用水水平依然很低。第三产业综合用水指标 为 3 1 5 5 I 人 d ， 占全旗总用水量 的0 3 2 ， 用水水平 依然很低 。扎鲁特旗经济社会发展迅速 ， 水资源需求 量逐年增加 ， 但存在水资源量不足 ， 地表水与地下水分 配利用不均。乌兰哈达水库兴建以后能够提高水资源 的优化利用 ， 为经济建设提供水源保障。 3 对 下游 地区影响的分析 对乌兰哈达水库建设对兴安盟用水和生态环境影 响的担忧是不存在 的。综 合以上 分析 ， 乌兰哈达水库 建成后水库下游减少的水资源量为 4 1 0 0万 m 年 ( 水 库工程利用水资源量) ， 坝址处多年平均径流量 1 6 7 亿 m ， 水库供水 占河道 多年 平均径流量 的 2 4 5 5 。 目前 ， 我国对干旱地区河道水 资源开发利用率还没有 明确的规定 ， 但通常干旱地区河道水资源开发利用率 一 般控制在河道径流量的 4 0 以内， 水库 用水所 占百 分 比控制合理 ， 为下游生态及经济建设都预 留有丰富 的水资源。并且 ， 工程下游流域面积还有 5 0 4 6 k m ， 该 区域也是产流 区， 多年 平均径流量 2 2 0 0万 m ， 加 之， 扎鲁特旗预留的水资源量 1 2 6亿 m ， 下游多年平 均径流量为 1 4 8亿 m ， 水 资源能够满足坤都冷河下 游用水要求 。 总之 ， 乌兰哈达水库的建设 即满足 了扎鲁特旗经 济发展需水要求又不影响下游工农业及 生态用水 ， 水 库的兴建有利于全流域的水资源充分利用 ， 使水资源 在促进两地区经济发展 中效益最大化 。水库的兴建有 利于水资源充分利用 ， 同时也减小 了水库下游防洪压 力 ， 水库工程建设有利于两个地区的和谐发展。 ( 编校 ： 郭宝丽) 收稿 日期 ： 2 0 1 51 11 2 作者简介： 孙连德( 1 9 7 4一) ， 男， 高级工程师， 现从事水利 工规 划 、 设计 工作 。 2 2 内 蒙 古 水 利 2 0 1 5年第 6期( 总第 1 6 0期 ) 由地质勘察资料 ， 坝址 处河床覆盖层上部为第 四 系全新统洪积层 ， 岩性 为粉土质砂 、 低液 限粘土、 含细 粒土砾 、 级配不 良砾 ， 下部为上新统湖积 冲积层 ， 岩性 为低液限粘土、 钻孔最深达 2 5 m， 未穿透该层。 故坝址处不具备修建混凝土坝条件 。而坝址附近 当地的天然建筑材料储量丰富 ， 质量 良好 ， 开采运输较 方便 ， 因此 ， 选择对基础要求较低的土石坝作为本工程 的基本坝型。 2 2 天 然建筑 材料 根据对天然建筑材料的调查情况分析 ， 大吉林河 防渗土料场共调查 2处 ， 一号 防渗土料场位于吉林郭 勒苏木西南 1 0 k m，运距 3 0 k m左右 ， 储量预计在 2 0 万 m 左右 ， 该料场开采难度相对较大 ， 储量及物理力 学指标满足填筑均质坝要求 ， 二号防渗土料场位于西 乌旗基建社砖瓦厂 ， 该料场据坝址 区约 4 55 0 k m， 储 量预计在 6 0万 m 左右。易于开采 ， 各项质量指标基 本满足要求。 水库库区有深厚的砂砾石天然筑坝材料 ， 利用蓄 水体开挖料作为坝壳填筑料既合理 ， 又经济。该料场 分布范围长 1 0 0 0 m， 东西宽 8 0 0 ， 储量超过 3 0 0万 m ， 开采条件较好。 坝址上游左岸块石料场 ， 位于坝址西南 4 k m处 。 该料场有用层为凝灰岩。岩石致密坚硬 ， 抗压强度高， 材质较好 ， 符合建筑用块石料要求。该料场有用层单 层厚度在 1 0 m左右 ， 储量 2 0万 m 。 2 3坝型初选 根据地形地质条件坝址处不具备修建混凝土坝条 件。而坝址附近当地 的天然建筑材料储量 丰富， 质量 良好 ， 开采运输较方便 ， 因此， 选择对基础要求较低 的 土石坝作为本工程的基本坝型。 初拟选择塑性混凝土心墙 砂砾石坝、 沥青混凝土 心墙砂砾石坝、 自凝灰浆混凝土心墙砂砾石坝、 复合土 工膜砂砾石坝 、 粘土心墙砂砾石坝进行比较 。 沥青混凝土作为大坝防渗体的工程比较多， 近年 来随着专用的摊铺碾压设备的出现和应用 ， 使得施工 速度 明显加快 ， 施工质量大大提高 ， 使用得到进一步推 广。但根据料场调查 ， 本工程区无碱性土料 ， 因此 ， 沥 青混凝土不作为坝体防渗材料进行 比较 。 自凝灰浆防渗墙属于柔性墙体 ， 抗压强度 R 2 8 0 5 MP a ， 低于其他墙体， 渗透系数 k i 1 0c m s ， 抗渗安全 ， 可以满足工程要求 ， 但耐久性还值得商榷 ， 为此， 我们收集该种防渗方式的资料， 自凝灰浆混凝土 心墙砂砾石坝方案在堤防工程 、 围堰工程中有采用 ， 但 在水利枢纽 中尚无正式应用 。本 工程是供水水源工 程 ， 要求的保证率较高 ， 因此 ， 本次设计不考虑 自凝灰 浆混凝土心墙砂砾石坝型。 3 坝型 比较 从工程投资方面看 ， 本工程粘土心墙砂砾石坝投 资最大， 复合土工膜砂砾石坝工程投资最小。 从施工及运行方面看， 塑性混凝土防渗墙结构简 单 ， 施工方便易于控制质量 ， 防渗效果好 ， 适应变形能 力强 ， 使用寿命长。尤其土工膜与混凝土建筑物及岸 坡接合处施工质量较难保证 ， 导致失去防渗功能。塑 性混凝土防渗墙砂砾石坝运行管理简单 ， 而复合 土工 膜砂砾石坝施工 中须考虑断裂、 刺破等 ， 防渗质量不易 保证 。且 由于冰压力或坝体冻涨变形 ， 易发生断裂。 从应用方面看 ， 目前国内土石坝选用土工膜做 防 渗工程为数不多， 而塑性混凝土在我国已经成功运用 在很多的水利工程中。国外在 2 0世纪 6 0年代 已经开 始使用 。我 国在 2 0世纪 8 0年代末开始使用 ， 后期逐 步推广应用范 围， 再如 ， 三峡 、 水 口、 向家坝、 西霞院等 大型水利枢纽都采用 了塑性混凝土作为防渗墙墙体材 料 。实践证明， 塑性混凝土具有 良好的抗渗性能和适 应地层变形能力 ， 降低了混凝土中的水泥掺量 ， 市场应 用前景广阔。塑性混凝土防渗墙是 目前砂砾石坝普遍 使用的形式 ， 运行安全可靠 ；因此 ， 经分析选定塑性混 凝土防渗墙砂砾石坝可 以作为本工程推荐坝型。 ( 编校 ： 郭宝丽) 收稿 日期 ： 2 0 1 50 91 0 作者简介： 韩旭( 1 9 8 2一) ， 女， 工程师， 从事水利工程设计 工作。