如何优化水库大坝的作用和选址

如何优化水库大坝的作用和选址

钱春圆

云南华昆国电工程勘察有限公司

摘要：随着社会经济的快速发展，人类对能源的需求越来越大，水能作为社会生产生活的基础能源，其开发规模和利用量也越来越大。目前我国已成为水库大坝建设数量最多的国家之一，水库大坝的建设提高了水资源的开发和利用率，并对我国国民经济的发展和人民生活水平的提高发挥着重要的作用；因此，我们在享受水能开发给我们带来的便利的同时，我们应加强人类对水库大坝功能和作用的了解，结合各方面的考量选择建设地址，在充分尊重自然的基础上，合理开发水资源，建设高效，环保的水库大坝，更好的利用水资源发挥社会效益，实现可续发展经济建设的宗旨。

关键词：优化水库大坝；作用；选址

水库大坝是我国对水资源利用的主要建设措施，对我国国民经济的发展有着重要的影响，对农业生产、工业建设和居民生活都起着至关重要的影响，不仅能够实现社会经济效益，还能够实现生态效益和社会效益，是提高我国综合国力的基础性保障设施。自古以来，水库大坝就被作为造福民众的设施广泛被修建，经过数千年的发展，人们发现水库大坝具有多重作用，而且科学选址能够从根本上提高水库大坝的实用价值。因此，需要对优化水库大坝的作用和选址进行探究。

一、优化水库大坝的作用分析

（一）蓄水灌溉作用

据我国调查数据显示，我国利用水库蓄水灌溉农田的面积逐年提高，发挥了重要的经济效益，例如为三江平原、河套平原等源源不断的提供水能支持，造就了更多的鱼米之乡。水库大坝的灌溉作用主要体现在两个方面：（一）调节我国水资源季节分配不平衡，年际变化大的现状，合理兴建水库，洪水期蓄水，枯水期放水；发生旱情时，水库能够及时放水、调节水源，缓解旱情；在汛期时，能够发挥蓄水的作用，提高了农业生产防洪、防旱的抗灾能力，改变了传统农民靠天吃饭的情况[1]。（二）我国水资源分布不平衡，南涝北旱，修建水库工程可以通过跨流域实现水资源合理配置；南水北调工程就是利用水利工程把南方的水输送到北方，这样既解决了南方的洪灾，也解决了北方的旱灾，促进了南北方经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。

（二）防洪作用

我国东部属于季风气候区，季节降水和年际降水变化大，经常发现旱涝灾害，洪水危害程度也非常大。从大禹治水的传说开始，我国在几千年的历史中，一直在与洪水做斗争，例如，黄泛区，历史上黄河曾多次泛滥，使我国的母亲河变成了灾害河，在很长一段时间内，我国海河、淮河等都成为了举国闻名的灾害河，为中华民族带来了巨大的灾难洗礼。水库大坝最重要的作用就是防洪，根据相关调查统计，我国国内主要流域的七条江河上一共分布着约250座大型水库大坝，控制着主要江河近160km2的流域面积，占七大江河流域面积的比重已经超过了百分之三十，具有较强的防洪作用。著名的三峡水利工程就是其中重要的代表，三峡工程的防洪作用所带来的社会效益、经济效益和环境效益均特别巨大，这是其他防洪措施所难以替代的。

（三）发电作用

蓄水发电也是水库大坝的重要功能，对比于其它的发电模式，水力发电更清洁、更环保，而且水力发电是一种无污染、可再生、可循环的发电方式，更符合我国可持续发展战略的理念，是落实我国“五位一体”社会发展指导方针的有效措施。

（四）供水和航运作用

水库大坝能够保障工农生产的正常进行，也可以作为居民生活用水的主要来源，例如北京的十三陵水库，为整个北京居民提供者生活用水。除此之外，水库大坝还具有航运、旅游、养殖等综合性效益。

二、优化水库大坝的选址分析

水库大坝的选址对水库大坝作用的发挥有着重要的影响。水库大坝建设应该选择在防洪效果强、水能资源丰富的地区，也就是水量大、落差也大的地区。坝址应确定在等高线密集的河流峡谷处，缩短坝身距离、扩大蓄水区域面积，尽可能的降低工程量，节省工程成本。在坝址选择中应避免地质断层或喀斯特地貌地区，这种地区属于地质灾害频发区，不利于工程的安全。从理论上来讲，坝址应选择向斜地区，因为地表的岩石层非常坚固，不易被腐蚀；不能选择背斜，因为背斜顶部受张力作用，表层坚实度较差；更不能选择断层，断层地带会造成山体滑坡、水库渗漏、坝体不均匀沉降[3]。从实际情况来讲，选择坝址过程中应着重考虑岩性、渗水率、坚固性、地质有无破损、有无地震历史等方面，坝址要确定在稳定地块并且岩性坚硬，周围山体无明显移动、无大应力释放或岩崩情况。例如，三峡大坝的坝址确定在背斜上，在坝址选择中主要考虑的是基岩，所以三峡大坝下是花岗岩，其质地坚硬，坝基好；同时也考了水位落差、工程量等因素。再如引滦工程的源头潘家口水库，很多人都认为坝址就在潘家口，但并不是这样，潘家口水库大坝建设于1970年，坝址并没有根据河道的宽窄进行选择，而是综合了地质、水文多方因素进行建设[4]。在建设过程中由于潘家口山体夹泥层过于深厚，所以将坝址选择在距离潘家口六千米处的下游位置。下游地质属于片麻岩，是建设重力坝的最佳位置，这样节约了工程造价，而且工程质量也得到了保障。

根据等高线的高程能确定坝高，根据水平距离能够确定坝长，可以在建设区域比例图纸上根据大坝的高程确定等高线在图上对应的高度位置，用尺可以量出两点之间的距离，根据比例尺可以计算出两点的实际距离，也就是水库大坝的长度。水库范围应是由大坝及接触到的最高等高线共同组成的封闭区域。库区尽量选择在山谷、河谷地区，选择口袋形的洼地或小盆地，这些地区的库容量大，而且具有较大的集水面积[5]。确定大坝高度可以根据接触到的等高线进行判定，但山区会有小山丘存在，所以应按照蓄水要求和实际需求确定大坝修建高度。例如，在图1中想要修建小型水库，设计的坝高为13m但考虑到地形因素，适宜的坝顶长度应为40m。具体的确定过程为：首先要确定大坝的位置，大部分人都会选择建在④号地右下角的山谷出口位置，因为这里是一个很好的储水盆地，但在图上可以看到阴影部分为聚落区域，如果大坝建在这里，储水区将会占掉大部分的土地，其中可能会占掉耕地面积，这就不利于聚落区域的发展和交通运输，而且水库具有多向功能，建设④号位置将会失去防洪和灌溉的功能。可以仔细分析一下①号位置，这里属于盆地的出口，间距较为狭窄，适合建造水库大坝，而且这里的等高线相对密集，储水的构造好，可以发挥水库大坝的多项功能。如果坝高为13m，建坝的最低高度要在40m左右，再加上坝高，整体应确定在55m等高线位置，图1中可以看到有两条55m等高线，其间距大致上小于比例尺给出的距离，可以估测出大概在40m左右，所以建坝处的坝顶长度应为40m左右。

图1

结束语

综上所述，优化水库大坝选址能够使水库大坝的作用得以充分的发挥，再结合现代化技术手段，能够为社会生产生活带来更多的福利和效益。文章通过对优化水库大坝的作用和选址策略的分析，提出了大坝选址时科学、合理的计算方法，希望能为同行业者提供参考。

参考文献

[1]陈力.厦门莲花水库大坝碾压混凝土配合比优化试验研究[J].城市建设理论研究（电子版），2016，6（8）：2347-2348.

[2]郑洪宇.水库大坝坝型优化比选设计研究[J].科技风，2016，12（17）：247-247.

[3]曹文杰，丁光彬，王嘉晟等.灰色优化模型在岳城水库大坝沉降分析中的应用[J].水利科技与经济，2016，22（12）：41-44.

[4]李鹏犇.面向大水网汾河水库大坝渗流监测系统开发研究?[D].太原理工大学，2016.

[5]李春生.论水库大坝坝基基础施工地质的重要性[J].建筑工程技术与设计，2015，28（15）：1358.