【正文】 溝水庫(kù)位于禿尾河中上游主干流上，采兔溝大橋上游500米處,距神木縣城約34km，控制流域面積1158km2。榆神公路從壩下游通過(guò)，交通方便。受神木縣水電局的委托，我院于2001年2月進(jìn)行瑤鎮(zhèn)水庫(kù)可行性研究階段的設(shè)計(jì)工作，編制可行性研究報(bào)告。2001年4月，在西安召開(kāi)瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程可研審查會(huì)，2001年5月陜西省水利廳以陜水計(jì)[2001]105號(hào)文發(fā)了“關(guān)于神木縣瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程可行性研究報(bào)告審查意見(jiàn)的函”，同年同月陜西省計(jì)委以陜計(jì)農(nóng)經(jīng)[2001]493號(hào)文轉(zhuǎn)發(fā)了“關(guān)于神木縣瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程可行性研究報(bào)告的批復(fù)”。通過(guò)了可研報(bào)告，同意建設(shè)瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程，并要求抓緊完成樞紐工程的初步設(shè)計(jì)工作，同時(shí)結(jié)合錦界工業(yè)區(qū)和神榆礦區(qū)建設(shè)進(jìn)展情況，做好供水的前期工作。 地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況及發(fā)展規(guī)劃神木縣位于陜西榆林地區(qū)東北部陜蒙交界處，為陜西省能源重化工基地的重要組成部分。神木縣的大小保當(dāng)、瑤鎮(zhèn)及馬場(chǎng)梁一帶分布有十分豐富的煤炭資源，號(hào)稱為榆、神、府煤田的“白菜心”。隨著西部大開(kāi)發(fā)序幕的拉開(kāi)，作為陜西能源重化工基地組成部分的神木縣，為了響應(yīng)西部大開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略政策，充分利用資源豐富的優(yōu)勢(shì)，加快陜西能源重化工基地的實(shí)施，規(guī)劃榆神礦區(qū)和錦界工業(yè)小區(qū)。榆神礦區(qū)主要位于大小保當(dāng)一帶。錦界工業(yè)小區(qū)規(guī)劃面積8km2，位于榆神公路54km至58km處的禿尾河?xùn)|岸，該小區(qū)擬建立一個(gè)以電力工業(yè)為龍頭，煤化工、冶金業(yè)為重點(diǎn)，第一和第三產(chǎn)業(yè)為補(bǔ)充的能源化工經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)小區(qū)，并建設(shè)相應(yīng)的市政、居民、商貿(mào)和服務(wù)等設(shè)施，逐步形成一個(gè)能源工業(yè)園區(qū)和現(xiàn)代化集貿(mào)市鎮(zhèn)。規(guī)劃榆神礦區(qū)和錦界工業(yè)小區(qū)均由禿尾河流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)的瑤鎮(zhèn)水庫(kù)和采兔溝水庫(kù)供應(yīng)其工業(yè)用水和城鎮(zhèn)居民生活用水。 工程建設(shè)任務(wù)和必要性神木縣位于陜西北端，地處毛烏素沙漠東南邊緣地帶，干旱少雨，風(fēng)沙嚴(yán)重，年平均降水僅為380mm。干旱缺水是制約該區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。瑤鎮(zhèn)水庫(kù)是一座以城鎮(zhèn)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)用水等綜合利用的中型水利工程，是解決神木能源基地錦界工業(yè)小區(qū)工業(yè)用水和城鎮(zhèn)居民生活用水的有效工程措施，同時(shí)兼顧瑤鎮(zhèn)水庫(kù)以下和采兔溝水庫(kù)以上的農(nóng)田灌溉面積3500畝，其中稻田1000畝。陜北能源重化工基地是陜西省響應(yīng)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略方針的重要工程措施，神木縣是陜北能源重化工基的重點(diǎn)地區(qū)。為了積極響應(yīng)陜西省的號(hào)召，盡快啟動(dòng)神木能源重化工基地工程，解決其需水問(wèn)題是目前的首要問(wèn)題。錦界工業(yè)小區(qū)的開(kāi)發(fā)，已于1996年7月由榆林地區(qū)行署報(bào)省政府，1996年9月省政府同意，并經(jīng)省計(jì)委正式批準(zhǔn)。神府經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)錦界小區(qū)批準(zhǔn)規(guī)劃面積8 km2，工業(yè)項(xiàng)目為：4600MW的神木火力發(fā)電廠，10萬(wàn)噸電解鋁及其擴(kuò)建項(xiàng)目，10萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目以及小工業(yè)項(xiàng)目等。如果沒(méi)有可靠的水源，這一切都將付諸東流，所以解決該區(qū)的生產(chǎn)和生活用水問(wèn)題是當(dāng)務(wù)之急。神木縣地處毛烏素沙漠東南邊緣，干旱少雨，干旱對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的威脅十分嚴(yán)重。隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，近幾年在我國(guó)北方發(fā)生沙塵暴的天氣越來(lái)越頻繁，沙漠侵占陸地日趨嚴(yán)重。目前退耕還林，保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已在全球范圍內(nèi)形成。神木縣地處沙漠邊沿，植樹(shù)造林、防沙固沙已迫在眉睫?，庢?zhèn)水庫(kù)的修建對(duì)植樹(shù)造林保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著舉足輕重的作用?，庢?zhèn)水庫(kù)的灌區(qū)位于瑤鎮(zhèn)水庫(kù)下游至采兔溝水庫(kù)上游之間，此間屬風(fēng)沙草灘區(qū)和風(fēng)沙草灘到丘陵溝壑的過(guò)渡區(qū)，可耕地較少，土質(zhì)多屬沙質(zhì)潮土、水稻土、淤土，土壤結(jié)構(gòu)松散，透氣透水，保肥能力差，養(yǎng)分貧瘠?，庢?zhèn)水庫(kù)的修建可以保證此區(qū)間3500畝農(nóng)田的灌溉用水，對(duì)于當(dāng)?shù)毓鄥^(qū)糧食自給，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。綜上所述，盡早興建瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程是十分必要和迫切的。 工程規(guī)模 來(lái)水量分析瑤鎮(zhèn)水庫(kù)月徑流量是用禿尾河岔口（烏雞灘）斷面的十年實(shí)測(cè)流量資料推算所得，詳見(jiàn)表2—4。 用水量分析瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程是一座以城鎮(zhèn)工業(yè)生產(chǎn)用水和居民生活用水為主、兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和生態(tài)林灌溉的綜合利用工程。瑤鎮(zhèn)水庫(kù)的主要用水量如下：⑴ 城鎮(zhèn)工業(yè)和生活用水根據(jù)《陜西省榆林能源重化工基地供水水源規(guī)劃報(bào)告》規(guī)劃成果，瑤鎮(zhèn)水庫(kù)的供水對(duì)象主要是神木能源重化工基地的錦界工業(yè)小區(qū)的生產(chǎn)及生活用水。根據(jù)《陜西省榆林能源重化工基地供水水源規(guī)劃報(bào)告》，錦界工業(yè)小區(qū)的生產(chǎn)和生活用水2005年，年需水總量為6257萬(wàn)m3；2010年，年需水量為9884萬(wàn)m3。詳見(jiàn)表4—1。⑵ 農(nóng)業(yè)用水(a) 水庫(kù)上游農(nóng)田灌溉用水瑤鎮(zhèn)水庫(kù)庫(kù)區(qū)上游范圍開(kāi)闊，有大片肥沃土地和林草植被，庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)主要有瑤鎮(zhèn)、烏雞灘、溝岔等9個(gè)行政村，水庫(kù)蓄水后需進(jìn)行移民安置，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，因地制宜進(jìn)行開(kāi)發(fā)，規(guī)劃新居民區(qū)三片，住宅區(qū)平整荒沙地160畝；計(jì)劃在庫(kù)區(qū)左岸恢復(fù)烏討害灌溉工程，發(fā)展水澆地3200畝，這部分農(nóng)田灌溉用水量要從水庫(kù)上游取水，因此在調(diào)節(jié)計(jì)算中應(yīng)扣除次部分用水量。根據(jù)灌溉制度和灌溉面積計(jì)算用水量，在來(lái)水入庫(kù)前扣除，不計(jì)入水庫(kù)調(diào)節(jié)水量。 (b) 水庫(kù)調(diào)節(jié)用水 瑤鎮(zhèn)水庫(kù)灌區(qū)為瑤鎮(zhèn)水庫(kù)以下和采兔溝水庫(kù)以上，該流域內(nèi)的農(nóng)田面積3500畝，其中稻田1000畝，水澆地2500畝。灌溉用水根據(jù)灌溉制度及灌溉面積確定。根據(jù)灌區(qū)降水情況，擬定瑤鎮(zhèn)水庫(kù)灌區(qū)的灌溉制度為表4—2，灌溉用水過(guò)程見(jiàn)表4—1。⑶ 生態(tài)用水生態(tài)用水的主要對(duì)象為瑤鎮(zhèn)水庫(kù)下游約4km處的公草灣生態(tài)林灌溉用水，林地灌溉目前尚無(wú)成熟的灌溉制度，依據(jù)我院2001年7月編制的《陜西省榆林能源重化工基地供水水源規(guī)劃報(bào)告》規(guī)劃成果，需水量270m3。具體用水過(guò)程見(jiàn)表4—1。 水利調(diào)節(jié)計(jì)算與水庫(kù)正常蓄水位的選擇根據(jù)泥沙淤積量估算，水庫(kù)按30年淤滿死庫(kù)容考慮，30年淤積總沙量為201萬(wàn)m3，，考慮到部分泥沙淤積在回水末端有效庫(kù)容內(nèi)，尚有一部分懸移質(zhì)細(xì)顆粒沉積在壩前，大壩設(shè)有沖砂底孔，可以沖走一部分泥沙。經(jīng)綜合分析比較，擬定死庫(kù)容為200萬(wàn)m3。 調(diào)節(jié)計(jì)算原則瑤鎮(zhèn)水庫(kù)調(diào)節(jié)采用早蓄方案，即從空庫(kù)開(kāi)始，余水先行充庫(kù)，庫(kù)滿后，多余水量作為棄水，至來(lái)水小于用水，水庫(kù)開(kāi)始降落，直到水庫(kù)重又放空，完成整個(gè)蓄泄周期。根據(jù)水量平衡原理，用歷時(shí)列表法進(jìn)行月調(diào)節(jié)計(jì)算?，庢?zhèn)水庫(kù)泥沙淤積年限按30年計(jì)算。 蒸發(fā)量計(jì)算 根據(jù)神木氣象站1957—（詳見(jiàn)第二章）如下表4—3。 滲漏量計(jì)算瑤鎮(zhèn)水庫(kù)地處沙漠地區(qū)，庫(kù)水在右岸3古河道進(jìn)口及左右壩肩存在繞壩滲漏，%扣除，稍大于庫(kù)區(qū)古河道滲漏和繞壩滲漏計(jì)算結(jié)果之和。詳見(jiàn)表4—4 水庫(kù)庫(kù)容面積曲線瑤鎮(zhèn)水庫(kù)庫(kù)容面積曲線是由庫(kù)區(qū)1/2000地形量測(cè)而來(lái)，見(jiàn)圖4—1。 表4—3 各 月 蒸 發(fā) 量 表 月名稱1234567分配百分比（%）月蒸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)（mm）續(xù)表4—3 月名稱89101112年合計(jì)分配百分比（%）100月蒸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)（mm）瑤鎮(zhèn)水庫(kù)調(diào)節(jié)由瑤鎮(zhèn)水庫(kù)十年月徑流資料進(jìn)行逐年調(diào)節(jié)，入庫(kù)水量為總來(lái)水量扣除上游移民造田灌溉用水所得，用水量為錦界工業(yè)區(qū)的用水量、采用歷時(shí)法進(jìn)行逐年逐月調(diào)節(jié)計(jì)算，起調(diào)時(shí)段初為死水位，考慮淤積、塌岸及槽庫(kù)容等綜合因素，確定死庫(kù)容為200萬(wàn)m3，。詳見(jiàn)表4—4?，庢?zhèn)水庫(kù)調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果說(shuō)明瑤鎮(zhèn)水庫(kù)只能滿足錦界工業(yè)區(qū)的一期開(kāi)發(fā)的需水要求，既滿足城鎮(zhèn)工業(yè)和生活年用水量6257萬(wàn)m3的要求。錦界工業(yè)區(qū)二期開(kāi)發(fā)用水需要修建采兔溝水庫(kù)，兩庫(kù)聯(lián)合調(diào)節(jié)可供水10065萬(wàn)m3，完全可以滿足二期開(kāi)發(fā)所年需水量9884 萬(wàn)m3的要求。 洪水調(diào)節(jié)及特征洪水位瑤鎮(zhèn)水庫(kù)正常運(yùn)用情況下設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)：P=2%；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)：P=%。不同頻率洪水的洪峰和洪量見(jiàn)表2—6。 根據(jù)洪水過(guò)程線和泄水建筑物的泄流曲線，采用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行調(diào)洪演算，計(jì)算結(jié)果如表4—5。 表4—5 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算表 洪水要素壩 址洪峰流量m3/s三日洪量萬(wàn)m3起調(diào)水位m下泄流量m3/s相應(yīng)庫(kù)水位m設(shè)計(jì)P=2%104296校核P=%2276435 工程布置及建筑物 設(shè)計(jì)依據(jù) 工程等別及建筑物級(jí)別根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB5020194），可行性研究階段擬定瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程屬中型工程下限，水庫(kù)樞紐工程等級(jí)為三等工程，可研審查同意該工程等級(jí)。根據(jù)確定的中型三等工程，確定建筑物級(jí)別及相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)如下：建筑物級(jí)別：主要建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物為4級(jí)，臨時(shí)建筑物為5級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》，中型水庫(kù)工程的下限和小型水庫(kù)工程上限的防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核；因此瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。 設(shè)計(jì)基本資料瑤鎮(zhèn)水庫(kù)是一座以城鎮(zhèn)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)用水等綜合利用的中型水利工程，是解決神木能源基地錦界工業(yè)小區(qū)工業(yè)用水和城鎮(zhèn)居民生活用水的有效工程措施，同時(shí)兼顧瑤鎮(zhèn)水庫(kù)以下和采兔溝水庫(kù)以上的農(nóng)田灌溉面積3500畝?？尚行匝芯繉彶榭隙爽庢?zhèn)水庫(kù)樞紐工程是一項(xiàng)以工業(yè)和城鎮(zhèn)供水為住，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和生態(tài)用水的綜合利用的水利工程。同意該水庫(kù)可研階段的工程規(guī)?！，庢?zhèn)水庫(kù)正常蓄水位為：，，相應(yīng)的洪峰流量為104 m3/s，；，相應(yīng)的洪峰流量為227m3/s。水庫(kù)庫(kù)區(qū)多年平均最大風(fēng)速為19m/s?，庢?zhèn)水庫(kù)壩址區(qū)地質(zhì)基巖為長(zhǎng)石砂巖，其物理力學(xué)指標(biāo)為：抗剪斷摩擦系數(shù)f，=，抗剪斷凝聚力c，=。長(zhǎng)石砂巖巖體的單位吸水率ω≤mm。壩址區(qū)基本地震烈度為Ⅵ度地震區(qū)。漿砌石重力壩砌石料，選用長(zhǎng)石砂巖，其容重為r=，～，～%，～，～，～。由《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL25—91查知，漿砌石重力壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：抗剪斷安全系數(shù)。 壩型、壩軸線的選擇及工程總體布置 壩型、壩軸線的選擇瑤鎮(zhèn)水庫(kù)樞紐工程位于禿尾河上游，根據(jù)兩岸的地形地質(zhì)條件，可研階段共選擇了上下兩個(gè)壩址，三條壩軸線。可研階段對(duì)上下兩個(gè)壩址進(jìn)行了設(shè)計(jì)論證，經(jīng)過(guò)可研審查，省計(jì)委、省水利廳審查意見(jiàn)“同意報(bào)告推薦的下壩址方案，基本同意樞紐總體布置方案，建議下階段進(jìn)一步分析研究副壩防滲體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在安全、可靠的條件下優(yōu)化斷面設(shè)計(jì)”。根據(jù)省、廳審查意見(jiàn)，本階段針對(duì)下壩址漿砌石壩進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，對(duì)副壩壩軸線和防滲體進(jìn)行方案比較工作。副壩壩軸線分別對(duì)Ⅱ—Ⅱ壩軸線和Ⅲ—Ⅲ壩軸線進(jìn)行了比較，Ⅱ—Ⅱ壩軸線雖然較短，且地面高程較高，副壩壩體填筑量體積小，但壩基基巖埋藏較深，較Ⅲ—Ⅲ壩軸線深10m左右，故副壩防滲材料埋藏較深，基礎(chǔ)處理難度較大。經(jīng)綜合分析論證，推薦Ⅲ—Ⅲ壩軸線作為副壩設(shè)計(jì)壩軸線。 工程總體布置 工程地質(zhì)該段河谷谷底寬25m，兩岸地形不對(duì)稱，左岸平緩，右岸陡峻。基巖出露高程，～；右岸基巖高程1152m?；鶐r巖性為長(zhǎng)石砂巖，夾薄層透鏡狀泥巖。兩壩肩覆蓋層為下更新統(tǒng)的鈣化黃土狀壤土于半膠結(jié)細(xì)砂，呈不對(duì)稱分布，右岸厚約3m。壩址區(qū)構(gòu)造不發(fā)育，主要為原生層理，總體產(chǎn)狀傾向80o～110o，傾角10o。兩岸地下水位高于河水并補(bǔ)給河水。左岸覆蓋層不含水，基巖地下水埋藏較深。環(huán)境水對(duì)砼無(wú)腐蝕性。壩基長(zhǎng)石砂巖厚層狀，具大型交錯(cuò)層理，泥巖分布于層面上。壩基巖石抗風(fēng)化能力弱，泥巖夾層呈薄餅狀、透鏡式，裂隙少，發(fā)現(xiàn)的兩組剪切裂隙位于左岸神廟處，間距一般為1～，長(zhǎng)4～6m，無(wú)充填物。壩基巖體屬較完整的軟巖，質(zhì)量分級(jí)屬Ⅳ類。壩基巖體可視為不透水體，不考慮帷幕灌漿，但對(duì)巖體與混凝土結(jié)合面應(yīng)采取固結(jié)灌漿處理。副壩線上分布的地層主要為：①Q(mào)4leoL中細(xì)砂：淺黃色，粒度均勻，一般厚約3～4m，最厚10m，主要分布于地表；②Q3eoL+PL砂壤土與中砂：砂壤土一般較密實(shí)，屬低壓縮性土，厚約2～4m，在壩線右端被同成因的中砂所代替，；③Q12eoL+PL鈣化黃土，Q1laL中砂層，主要分布于左端靠近壩肩段，均延長(zhǎng)不遠(yuǎn)即尖滅，較密實(shí)；④基巖為長(zhǎng)石砂巖，淺黃色，基巖面較平坦，高程約1150m，只靠近壩肩部位略有抬高，一般強(qiáng)風(fēng)化厚約2m。副壩線地下水埋藏于基巖中，～，向河床排泄，一般埋深大于15m。Q3eoL+PL砂壤土：上更新統(tǒng)洪積成因的砂壤土分布在右岸副壩線范圍內(nèi)，較密實(shí)（ρd=），弱透水性（k=104cm/s），Q3eoL+PL砂壤土：上更新統(tǒng)洪積成因的砂壤土分布在右岸副壩線范圍內(nèi)，較密實(shí)（ρd=），弱透水性（k=104cm/s），低壓縮性土（a12=），可作為天然隔水層和副壩壩基。根據(jù)可行性研究階段審查意見(jiàn)，本次初設(shè)階段針對(duì)下壩址漿砌石重力壩方案重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)論證工作。 漿砌石重力壩方案由漿砌石重力壩段（主壩段）和右岸砂壩段（副壩段）以及沖砂洞、引水洞等組成。主壩與副壩之間，采用扶臂式鋼筋混凝土擋土墻分隔。根據(jù)壩址處地形地質(zhì)條件，河床段布置32m寬的漿砌石溢流壩段，左岸接74m長(zhǎng)非溢流漿砌石重力壩壩段。砂壩與重力壩段之間用扶臂式鋼筋砼擋土墻分隔。排砂砂洞布置在左岸非溢流壩段中，軸線樁號(hào)為：壩0+，進(jìn)口底板高程為1145m。引水洞位于左岸非溢流壩段，軸線樁號(hào)為：壩0+，進(jìn)口底板高程為1150m。 根據(jù)可研審查意見(jiàn)，對(duì)右岸副壩防滲體進(jìn)行了方案比較，一是壤土心墻，二是垂直防滲鋪膜，三是深層水泥攪拌樁截滲墻。經(jīng)過(guò)對(duì)副壩防滲體壤土心墻、垂直鋪膜和深層水泥攪拌樁截滲墻的設(shè)計(jì)比較，考慮到壤土心墻的土料當(dāng)?shù)厍啡?，且屬弱透?