潼南吉星寺水库坝型的分析与选择
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【摘 要】2011年10月，潼南县水务局对县内的吉星寺水利工程进行了初步的勘察设计并展开公开招标，希望解决其所在区域卧佛镇及周边的水资源匮乏问题，所以该水库的建立主要调配了地方的场镇供水、农业灌溉和人畜饮水等问题，是一项综合水利工程。本文主要基于项目的实际地质条件和工程条件，对吉星寺水利工程水库的坝型进行了比较选择分析。
【关键词】潼南吉星寺水库；地质条件；坝型选择；设计
吉星寺水库水利工程位于重庆西北部潼南的复兴河支流牛家槽沟，属于复兴河左岸的一级支流、平滩河二级支流、琼江三级支流和涪江四级支流，发源于潼南县百花村。支流河长约为8.44km，流域面积达到17.9O，总落差254m。为了解决卧佛镇等地区水资源匮乏问题，将在村内月亮坝处选择作为坝址启动吉星寺水库工程，它地处潼南县南端，坝址驻地在位于卧佛场镇政府5.0km的地方，距离周边的铜梁县城、潼南县城以及大足县城均在35km左右，可以满足这些地区的水资源调配供应问题。
1 工程概况
1.1坝址水文及地质概况
吉星寺水利工程区位于四川省盆地的东南边缘地带，属于侵蚀剥蚀丘陵地貌区。该区内大地构造属于扬子淮地台I级―川拱III2级―自贡台凹IV4级北东部分，是典型的三叠系（T）至侏罗系（J）地层。整个大地构造运动表现为较弱的间歇性抬升，整体幅度小，相对稳定。库区周边存在一些低于正常蓄水位的邻谷，但是由于山体雄厚没有任何断层通过，有相对隔水层，所以不存在邻谷水流渗透问题。潼南县水务局勘察组对水库区工程的地质评价是没有库盆渗漏问题且库岸稳定，无淤积和浸没问题，但存在一定淹没问题。水库在蓄水正常运行以后诱发地震的可能性极小，所以吉星寺水库库区工程地质条件整体良好，具备成库条件。
基于水文选择的上下坝址兼顾到了当地河流流域多处于深丘地形、山高坡陡的原因，且该地区植被良好，土壤丰富。而坝址以下就是卧佛镇村内，此处为浅丘地形，农田较多，利于水坝水流支援，利于灌溉，可以种植如水稻、红苕、小麦及各种蔬菜作物。
1.2工程建设的必要性
此次吉星寺水利工程建设其主要目的就是调整复兴河流域水资源分布不均、水利工程设施薄弱且地方水资源利用率不足所导致的缺水现象。根据供需平衡分析预测，卧佛镇到2020年的总需水量将达到1122万m3，其中多用于农耕牧渔和工业生活，所以镇内吉星寺水利工程将在这些年来持续加强供水条件改善，在抵御自然灾害、提高农业生产、改善人民生活方面做到最好，以求符合新农村建设的所有需要。
2 吉星寺水库坝型分析及选择
2.1基于坝址分析的坝型选择
坝型选择建立在坝型比较基础之上，坝型比较就是对所推荐的坝址不同坝型进行综合性比较并作出分析论证。比如说，如果是处于河谷较宽的位置，则不宜于建设拱坝，而是应该建设以当地土料为主的材料坝和重力坝。如果当地缺乏适用于建坝的土料，则应该以石料为主，建设面板堆石坝。此次工程上坝址地处侵蚀剥蚀丘陵地貌区，河床整体不顺直，河谷剖面呈现U型结构，坝肩山丘两侧有强烈切割感且属于支沟发育类型，河谷宽度达到45～65m，其构造以裂隙为主，且裂隙均位于岩体前部，这影响了坝基的渗漏与岸坡的稳定。基于所处河谷宽度较为宽缓且河床内部覆盖层较深，再加之整个坝基岩体与坝肩都以软岩为主，所以不宜修建像拱坝、重力坝等坝型。再者，如果采用拱坝和重力坝坝型则需要将基础覆盖层全面清除并让坝体处于弱风化基岩上，为了稳固坝体就要将其埋置深度于覆盖层一半（约6m）的深度。这样做基础开挖量和坝体砌筑工程量都会很大，从经济角度考虑也并不适合。而由于工程区域内有重组的渣料和黏土料资源，所以此次工程选择了土石坝[1]。
2.2基于坝型工艺的比较分析
土石坝共有三种形式，土质防渗体分区坝、均质坝和非土质材料防渗体坝。按照卧佛镇当地的地址勘察结果来看，工程区黏土料储量最为丰富，不过黏土料整体含水量高，塑性指数大，不适合于基本建坝规范，不利于均质坝的建设，所以均质坝暂不予考虑。当地与黏土料一样丰富的还有石渣料，初步考虑选择土质防渗体分区坝与非土质材料防渗体坝两个坝型。
在土质防渗体分区坝中又有两种基本坝型一致的斜墙坝与心墙坝，二者只是在防渗置上有所区分。而在非土质防渗体坝中，则从经济和气候加以考虑，初步选择了以浇筑混凝土心墙石渣坝与沥青混凝土心墙石渣坝为主的人工材料心墙坝。由于工程区位于南方，所以选择了对耐高温天气更有利的沥青混凝土心墙坝。此外还有一种以人工材料面板坝为基础的复合土工膜防渗面板坝，这种坝型非常适合于此次工程环境覆盖层厚且基岩良好的状况。
上述三种坝型在与实际工程地质、设计要求匹配方面都各有优势，而且整体枢纽布置相同，都不会对泄洪建筑物、取水建筑物及导流隧洞型式布置产生影响，所以需要结合实际工程布置及施工条件等因素来决定吉星寺水库的最终坝型[2]。
2.3基于工程因素的坝型最终选定
从三种坝型对工程区地形地质条件与水利工程布置情况来看，它们都能满足工程条件，无法做出最终选择。
从施工条件看，三种坝型对交通条件的要求基本相同，只是在施工方法上有较大差别。土工膜防渗面板坝需要首先进行坝体填筑，通过铺设土工膜来完成坝体建设，整体流程工艺要求高；而黏土心墙坝则会受到气候的限制，比如在阴雨天气就无法施工，这是因为在雨天施工会很难控制黏土料的含水量，而且雨天施工还需要另外为黏土料设置翻晒场，无形中加大了成本支出；第三种沥青混凝土心墙石渣坝则在高程上要求心墙与坝壳填筑必须一致，但是该方法在施工时质量要求控制不高且施工工期短于其它两种。
基于工程运行角度考虑，三类坝型的工程运行方式相同。复合土工膜由于其本质是薄型防渗材料，施工时容易出现破损和漏水现象，而且土工膜聚合物的特质也容易让其受光热作用老化，所以复合土工膜防渗面板坝在安全性方面不如沥青混凝土心墙坝。黏土心墙坝虽然施工工期短，成本低，但是它在施工过程中对含水量的渗透系数控制难度较大，且在大坝长期运行后可能出现渗漏现象，导致无法蓄水，所以从实用角度考虑，黏土心墙坝的运行寿命有待商榷，而且大量工程实例也证明了它在后期维护方面成本高且安全性不足的问题。相比较，沥青混凝土心墙坝可以建造在卧佛镇复兴河支流流域良好的基岩环境上，这一与现实优势的结合本身就提高了坝体的安全可靠系数。从坝型看，沥青混凝土的防渗效果远远好于黏土和复合土工膜防渗面板，从工程性能方面考虑，应该选择沥青混凝土心墙石渣坝[3]。
3 总结
结合卧佛镇复兴河流域的实际工程区状况考虑，吉星寺水库三种拟定坝型各有优势，虽然此次如果选择沥青混凝土心墙石渣坝在建设投资上最高（约1631.29万元），工期也并不是最短，但是为了考虑水坝长期运行稳定性，所以需要首先从质量方面考虑，沥青混凝土石渣心墙坝安全可靠性最好，与当地地质环境最吻合，利于后期水库运转，所以它是吉星寺水库水利工程的最终建设坝型。
参考文献：
[1] 崔瑞.三湾水利枢纽工程坝型选择比选分析[J].黑龙江水利科技，2013（12）：67-69.
[2] 林飞.小中甸水利枢纽坝型选择[J].湖南水利水电，2014（1）：3-6.
[3] 陈志强，侍克斌.水利枢纽工程坝型选择影响因素的分析[J].中国农村水利水电，2012（8）：62-66.