包头市塔布河水库工程坝址及坝型比选

（太原市水利勘测设计院 山西太原 030002）

1 项目背景

我国已经进入传统农业向现代农业加快转变的关键时期，中央一号文件持续关注三农问题，提出要坚持农业农村优先发展。项目所在地达茂旗，境内有两条季节性河流，自西向东汇入塔布河，全乡耕地总面积1.09万hm2，耕地较多，是相对宜农地区，但该地降水量少，且集中在6-9月份，分布极不均匀，长期以来，因地下水缺乏、地表水得不到合理利用，水资源供需矛盾突出，进而影响农田、牧场的灌溉，为了达到农业增产、农民增收的目标，开发利用地表水资源是刻不容缓的。

塔布河为内蒙古中部的内流河，发源于固阳县大庙公社大南沟西南山顶，在上游称召河，中上游称大黑河，中游称塔布河，下游称沙尔木伦河。干流全长316 km。本次工程建设地点位于塔布河的一级支流南河槽上，流域面积78.3 km2，河道长17.9 km。

2 坝址比选

2.1 选择原则

一个完整的水利建设工程，包括水利枢纽本身和水库受益区，因此水库坝址的选择必须综合考虑库区地质、工程任务、施工条件、工程效益等问题。根据本工程的实际条件，塔布河水库的大坝选址要考虑以下问题:

1）库区地质条件好，无渗漏通道；淹没范围内无文物古建、厂房等重要建筑物，淹没影响小；

2）水库有足够的库容，能满足灌溉及其他用水要求；

3）满足水库泄洪需求，能安全排除校核标准下的洪水；

4）坝址最好为基岩，无透水及绕坝渗漏问题。

2.2 坝址地形、地质条件比较

从水库投资及效益产出方面来看，大坝要尽可能建在口小肚大的位置，在水库设计过程中，经设计人员和有关专家多次现场踏勘，最后综合考虑了地形、地质、溢洪道布置条件、搬迁移民、投资等因素后选择两处水库坝址进行比选，简述如下:

1）上坝址

上坝址位于什大股村西北约2.5 km的南河槽上。坝址处谷底地形较平缓，谷底宽约102 m，河谷在该处呈葫芦口状，谷底变窄，具备良好的建库地形条件。左右两坝肩较陡，左坝肩坡度45°～50°，地面相对高程538～558m；右坝肩坡度 50°～55°，地面相对高程 536.8～558，相对高差22 m左右。两坝肩基岩裸露，均为岩质岸坡。坝址覆盖层厚度0～2.5 m，结构松散，下伏基岩为三合明群角闪二长片麻岩，岩体坚硬，呈中厚层状，结构面弱发育，未发现有软弱夹层和缓倾结构面。坝址两岸岩层倾向山里偏下游，但山体宏厚，岩石坚硬，岩体无软弱夹层，下游无临空面，岸坡稳定。

2）下坝址

下坝址同样位于上坝址下游1 km处，河道宽约125 m。河谷呈“u”字型，左岸坡坡度 30°～35°，右岸坡坡度35°～40°，相对高差19 m左右。两岸坡大多基岩裸露，局部被松散层覆盖，厚度0～1.5 m。坝址区主要物理地质现象为基岩风化，据勘察，基岩强风化层厚4～6 m，弱风化层厚 9～12 m。

3）坝址比较

上、下两坝址距离较近，工程地质条件相近，岸坡岩体较完整，岩石坚硬，工程性质好，坝肩稳定性较好，但相比之下，上坝址谷底宽度较窄，两坝肩坡度陡、高差大，更适合水库建设，因此上坝址优于下坝址。

2.3 坝址库容比选

库容是表征水库规模的一个主要指标，直接决定着水库的经济效益，本次比选在1∶1 000实测地形图上量取上、下坝址库容曲线，将河底高程假定为同一高程后进行对比，成果见图1，由库容曲线对比可知，上下坝址库容较为接近，下坝址略微大一些。在库容均为253万m3的情况下，上坝址坝高为20.2 m，坝长232 m，下坝址坝高23.2 m，坝长244 m，下坝址投资大于上坝址。且由于本次设计供水范围为小文公镇，上坝址位于小文公镇境内，而下坝址位于召河镇境内，从征地方面考虑，下坝址工程及库区占地较难协调，因此，综合考虑坝址地形地质条件、库容、占地及投资等问题，本次设计选择上坝址。

图1 上下游坝址库容对比表

3 坝型比选

根据上坝址的地理位置、地形条件、地层岩性等因素，综合考虑溢洪道及坝基开挖出的土石料特性，选定黏土心墙砂砾石坝、沥青混凝土心墙坝、混凝土重力坝进行比较。

根据《防洪标准》（GB50201-2014），黏土心墙砂砾石坝及沥青混凝土心墙坝防洪标准为30年一遇设计，300年一遇校核；混凝土重力坝防洪标准为30年一遇设计，200年一遇校核。

1）黏土心墙砂砾石坝

黏土心墙砂砾石坝是历史最悠久，世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型，土石坝主要优势为:（1）能适应各种不同的地形、地质和气候条件，几乎任何不良地基，经处理后均可修建土石坝；（2）可以就地、就近取材，几乎任何土石料均可筑坝，减少工地的外线运输；（3）施工工艺简单，随着现代化施工机械的发展，土石坝的施工进度进一步加快，有效的缩短了工期，降低了造价。

根据地勘资料显示，溢洪道开挖出来的土石渣料可作为坝壳材料，黏土土料场距工程区约15 km，有县道直通工程区，交通便利。

2）沥青混凝土心墙坝

沥青混凝土心墙坝是坝体中部设置沥青混凝土墙作为防渗体的土石坝，心墙宽度为0.4 m，两侧设水平过渡层，坝壳料采用砂砾料进行填筑，上游坝坡坡比为1∶2.75，坝坡采用现浇钢筋混凝土板防护，下游坝坡坡比为1∶2.25，坝坡采用草皮护坡。沥青混凝土有良好的防渗及适应变形的性能。该坝型的优点是受外界气候及光照影响较小，沥青混凝土的摊铺、压实较简单，与两岸及河床混凝土底座易于连接。

3）混凝土重力坝

混凝土重力坝是用依靠坝体自重保持稳定的坝，应用较广泛，具有以下优点:（1）对地形、地质条件适应性强，甚至在土基上也可修建高度较低的重力坝；（2）在没有条件修建溢洪道的地方可以使用，混凝土重力坝可以直接溢流；（3）施工方便，大体积混凝土可以采用机械化施工；（4）设计方便简单、结构安全可靠。与此同时，该种坝型还有以下缺点:（1）坝体与地基接触面积大，对稳定不利；（2）坝体体积大，温度控制和裂缝控制难度高，在浇筑时，需有严格的温度控制措施；（3）坝体尺寸大，用料多，投资大。

经综合比较，混凝土重力坝造价高，施工技术复杂，质量控制难度较大，黏土心墙砂砾石坝和沥青混凝土心墙坝二者相差不大，造价都较低，由于本工程区附近有黏土，且黏土储量较大，能够满足设计要求，结合黏土心墙坝施工工艺简单，施工进度快，造价低等特点，本工程最终选定水库枢纽建筑物型式为黏土心墙砂砾石坝。

4 结论

经过坝型及坝址的分析对比，塔布河水库坝址选择上坝址，坝型选择黏土心墙砂砾石坝。大坝坝顶全长242 m，最大坝高20.2 m，河底以上坝高14.2 m，坝顶宽度6 m。上游坝坡坡度为1∶2.75，采用0.25 m厚现浇钢筋混凝土板防护；下游坝坡坡度为1∶2.25，为草皮护坡；心墙采用黏土填筑，顶宽3 m，上下游坡度均为1∶0.2，心墙建基于弱风化岩石上，上下游设三层反滤料，宽度均为1.0 m。

水库建成后，通过蓄水和调节将丰水期多余的水积蓄在库内，对水资源从时间和空间上进行合理的分配，可大大提高水资源的利用率，增加灌溉面积，提高农民收入；水库蓄水后，地下水位将得到维持，对改善区域小气候、水环境产生良好的影响，同时对动、植物物种的恢复起到积极的作用。