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[摘要]：德日苏宝冷水库是一座以生态保护、工业和灌区供水等综合利用的中型水利枢纽工程，该工程主要建筑物由主坝（包括复合土工膜心墙堆石坝、泄洪冲沙闸、混凝土重力坝）、副坝、防洪堤组成，工程总体布置较好的结合了工程区水文气象、地形地质条件，总体设计满足环境、功能要求。
[关键词]：德日苏宝冷水库 总体布置 主要建筑物
中图分类号：TN948.11 文献标识码：TN 文章编号：1009-914X（2012）26-0149-01
1. 工程概况
德日苏宝冷水库位于内蒙古自治区赤峰市巴林右旗境内，是查干沐沦河干流唯一的骨干工程，水库控制流域面积8427.4km2，占全流域总面积的73.3%，水库的主要任务是生态保护、工业和灌区供水等综合利用。枢纽建筑物包括主坝、副坝及水库尾水部位的防洪堤，主坝包括357.2m土工膜心墙堆石坝、103m泄洪冲沙闸（9孔）及48m混凝土重力坝（3段）。水库总库容为0.988亿m3，水库为Ⅲ等工程，主要建筑物主坝、副坝等级均为3级。水库按100年一遇洪水设计，设计洪水位（汛限水位）为603.8m，2000年一遇洪水校核，校核洪水位（正常蓄水位）为604.60m，死水位598.0m。
2. 地质条件
2.1主坝坝址区地层自上而下分为：
① 层耕植土：埋深约0.5m左右，分布在坝址区右岸；
② 层粉土：最大埋深2.0m，分布在坝址区右岸；
③ 层中细砂：埋深在0.8～3.0m，为冲洪积物，厚度介于1.0～1.5m之间，分布于河床及河漫滩顶部。
④ 层砾砂：局部夹有粗砂、园砾、角砾、卵石等，粒径不均，最大粒径约20cm，埋深变化较大，底板埋深5.0～26.8m。
⑤ 层安山岩：灰紫色，质地坚硬，具气孔、杏仁构造。
2.2 副坝坝址区地层自上而下分为：
①层：耕植土，最大层厚0.5m。
②层：粉土局部夹粉质粘土薄层或透镜体，层厚介于1.7～12.7m之间。
③层：中细砂，层底埋深13.6～16.0m，最大层厚9.2m。
④层：砾砂，层间夹粉土、粉质粘土、中细砂薄层或透镜体。层底埋深67.0～77.0m，层厚44.0～63.4m。
⑤层：卵石夹粘性土，最大粒径大于20cm，埋深88.0～95.0m，层厚12.0～20.2m。
⑥层：碎石土，主要由碎石、砾石、中细砂、粘性土等组成，主要为堆积、冲洪积而成，埋深94.0～103.0m。
⑦層：安山岩，埋深约107m，高程497.4m，质地坚硬。
3. 主坝设计
根据坝址区地质条件和水库功能要求，主坝右侧布置挡水建筑物，中部偏左主河槽处布置泄洪冲沙建筑物，左侧布置取水建筑物。
3.1 挡水建筑物设计
由于挡水坝段基础覆盖层较厚，挡水坝坝型宜选择土石坝型，坝址附近的土石坝建筑材料有粉土、砂砾料和石料，料场调查情况如下：
粉土料场位于副坝下游约400m处，大部为耕地，有用层厚度大于4m，剥离层厚度0.5m，土料勘察储量为46.89万m3。土料场物理力学性质指标为：平均最大干密度1.87 g/cm3，最优含水量13%，粘粒含量12.5%，塑性指数10.4，渗透系数2.36×10-5 cm/s。
砂砾料场位于坝址下游左岸，现为草地，距坝址约1.5km，开采深度为水下2.5m，有用层储量为232.2万m3，剥离系数为0.44。砂砾料以砾砂及级配不良砂为主，一般含砾率20%～30%，粒径偏细。
石料料场位于大坝右岸，岩性为安山岩，储量为60万m3。物理力学性能指标为：饱和抗压强度105.2MPa，软化系数为0.58，冻融损失率为0.04%，干密度为2.94t/m3。
若选用均质土坝和砂砾石坝坝型，筑坝料用量为30万m3，选用堆石坝坝型，筑坝料用量为25万m3，根据天然建筑材料的调查情况，粉土大部分位于耕地上且储量不满足主、副坝（副坝用量为10万m3）同时用量的要求，砂砾石坝与堆石坝两种坝型经比较工程投资相差不大，但由于砂砾料粒径偏细，级配不良，施工质量不易保证，因此，选定堆石料作为坝壳料。
挡水坝坝型采用复合土工膜心墙堆石坝，坝顶高程609.00m，最大坝高21.00m，坝顶宽度取7.0m，在坝顶设1.2m高防浪墙，防浪墙顶高程为610.20m。大坝上、下游坝坡坡度分别为1：1.8、1：1.75，中间不设马道，坝体上、下游面均采用0.4m厚的砌石护坡。在坝体中部偏上游侧设置复合土工膜心墙，心墙两侧铺设1.5m厚的砂垫层和2.0m厚的过渡层。基础采用混凝土防渗墙防渗，防渗墙底部嵌入岩石0.8m，最大深度25.2m，防渗墙的厚度为0.6m。
3.2泄洪冲沙建筑物
查干沐伦河是暴雨洪水产沙的多泥沙河流，具有沙多、沙细和沙量集中的特点。多年平均含沙量为18.1kg/ m3，实测最大含沙量为240kg/m3，多年平均入库沙量为408.68万m3，库沙比为24.18。为保证工程的正常运用，必须设置进口高程较低的冲沙建筑物。根据水库调水调沙的试验及计算成果，中等洪水年份（洪峰大于100m3/s）的洪水期即开始敞泄排沙，泄洪排沙建筑物底板高程应与库底高程相近，因此，泄洪排沙建筑物的底高程取为590.0m。
水库设计洪水下泄流量为1850m3/s，校核洪水下泄流量为2420m3/s，由于坝下基础覆盖层较厚且下游水位较低（约591.3m），为减少泄洪对建筑物基础的冲刷，泄洪冲沙闸共设置9孔，单孔净宽8m，溢流净宽72m，闸室总宽103m，闸孔高度为3.6m，上部设钢筋混凝土胸墙挡水。闸底板顶高程590.0m，堰面采用平底宽顶堰，闸室段底板长度24m。闸室下接一级消力池，消力池底板高程为583.00m，池长为57.3m，池深7m，消力坎顶高程为585.5m，消力池底板基础均坐落在基岩上。 3.3 取水建筑物
水库的供水对象位于库区的左侧，取水建筑物相应布置在主坝的左侧，根据地质条件，在左侧设置3个混凝土重力坝段，每个坝段长16m，1#、2#壩段为挡水坝段，3#坝段为取水坝段，重力坝基础均坐落于弱风化基岩上，坝顶高程为609.0m，坝顶宽7.5m，坝体上游为直立坡，坝体下游折坡点高程为601.5m，下游坝坡为1：0.75，最大坝高28.2m。取水口采用坝内埋管型式，钢管直径为2.0m，分二层取水，上层取水口底板高程为598.0m，下层取水口底板高程为592.5m。
4. 副坝设计
副坝为粉土夹粉质粘土均质坝，坝顶高程为608.200m，最大坝高8.3m，坝顶宽度为5m。坝体上游坝坡为1：3.0，下游坝坡为1：2.75。上游坡采用20cm厚钢筋混凝土板护坡，下游护坡采用30cm厚碎石护坡。在坝前设100m长的人工铺盖，人工铺盖两侧岸坡延伸到正常蓄水位，人工铺盖由两层组成，下层利用天然粉土碾压而成，厚1m，上层为后铺粉质粘土，厚1m，人工铺盖总厚度为2m。
由于副坝基础覆盖层较厚，基础防渗不适合采用全封闭结构，副坝的渗漏将对下游友爱村产生一定的浸没影响，为了减少浸没影响，在副坝下游150m处设排水减压井，排水减压井设在纵向排水沟内，减压井井径采用60cm，井管内径为25cm，井距8m，深入到强透水层的深度为25m，纵向排水沟与其下的横向排水沟相连，横向排水沟将渗水排至下游河漫滩。
5. 防洪堤设计
根据水库回水计算结果，建库后水库库尾C9～C12断面处百年一遇洪水水位在607.13m～611.94m之间，为保护水库左岸耕地、大板镇及省级大通道等重要设施，在C9～C12断面之间采用在原有堤防基础上修建防洪堤进行保护，堤防长度约为4.0km。
筑堤材料为砂砾料，堤防顶宽6m，迎水面及背水面坡比均为1：3，迎水侧混凝土板护坡，堤脚采用浆砌石重力式挡墙防护，背水侧草皮护坡。堤身迎水侧边坡铺设复合土工膜防渗，复合土工膜下部与浆砌石重力式护脚相连，上部至各段设计洪水位高程。
6. 结束语
水库的总体设计较好的结合了工程区的水文、气象、地形地质条件，建筑物的选型充分利用了当地的建筑材料，通过水工、泥沙模型试验以及工程的初步运行情况看，工程总体设计合理，建筑物运行情况良好，各项指标均达到设计要求，满足了工程的功能要求，达到了预期的目的。
参考文献：
[1]《塘房庙复合土工膜心墙堆石坝的设计、施工和应力应变有限元分析》，顾淦臣，水力发电学报，2004；
[2] 《土工膜应变计的研制及其应用》，龚履华，李青云，包承纲，岩土力学，2005。
[关键词]：德日苏宝冷水库 总体布置 主要建筑物
中图分类号：TN948.11 文献标识码：TN 文章编号：1009-914X（2012）26-0149-01
1. 工程概况
德日苏宝冷水库位于内蒙古自治区赤峰市巴林右旗境内，是查干沐沦河干流唯一的骨干工程，水库控制流域面积8427.4km2，占全流域总面积的73.3%，水库的主要任务是生态保护、工业和灌区供水等综合利用。枢纽建筑物包括主坝、副坝及水库尾水部位的防洪堤，主坝包括357.2m土工膜心墙堆石坝、103m泄洪冲沙闸（9孔）及48m混凝土重力坝（3段）。水库总库容为0.988亿m3，水库为Ⅲ等工程，主要建筑物主坝、副坝等级均为3级。水库按100年一遇洪水设计，设计洪水位（汛限水位）为603.8m，2000年一遇洪水校核，校核洪水位（正常蓄水位）为604.60m，死水位598.0m。
2. 地质条件
2.1主坝坝址区地层自上而下分为：
① 层耕植土：埋深约0.5m左右，分布在坝址区右岸；
② 层粉土：最大埋深2.0m，分布在坝址区右岸；
③ 层中细砂：埋深在0.8～3.0m，为冲洪积物，厚度介于1.0～1.5m之间，分布于河床及河漫滩顶部。
④ 层砾砂：局部夹有粗砂、园砾、角砾、卵石等，粒径不均，最大粒径约20cm，埋深变化较大，底板埋深5.0～26.8m。
⑤ 层安山岩：灰紫色，质地坚硬，具气孔、杏仁构造。
2.2 副坝坝址区地层自上而下分为：
①层：耕植土，最大层厚0.5m。
②层：粉土局部夹粉质粘土薄层或透镜体，层厚介于1.7～12.7m之间。
③层：中细砂，层底埋深13.6～16.0m，最大层厚9.2m。
④层：砾砂，层间夹粉土、粉质粘土、中细砂薄层或透镜体。层底埋深67.0～77.0m，层厚44.0～63.4m。
⑤层：卵石夹粘性土，最大粒径大于20cm，埋深88.0～95.0m，层厚12.0～20.2m。
⑥层：碎石土，主要由碎石、砾石、中细砂、粘性土等组成，主要为堆积、冲洪积而成，埋深94.0～103.0m。
⑦層：安山岩，埋深约107m，高程497.4m，质地坚硬。
3. 主坝设计
根据坝址区地质条件和水库功能要求，主坝右侧布置挡水建筑物，中部偏左主河槽处布置泄洪冲沙建筑物，左侧布置取水建筑物。
3.1 挡水建筑物设计
由于挡水坝段基础覆盖层较厚，挡水坝坝型宜选择土石坝型，坝址附近的土石坝建筑材料有粉土、砂砾料和石料，料场调查情况如下：
粉土料场位于副坝下游约400m处，大部为耕地，有用层厚度大于4m，剥离层厚度0.5m，土料勘察储量为46.89万m3。土料场物理力学性质指标为：平均最大干密度1.87 g/cm3，最优含水量13%，粘粒含量12.5%，塑性指数10.4，渗透系数2.36×10-5 cm/s。
砂砾料场位于坝址下游左岸，现为草地，距坝址约1.5km，开采深度为水下2.5m，有用层储量为232.2万m3，剥离系数为0.44。砂砾料以砾砂及级配不良砂为主，一般含砾率20%～30%，粒径偏细。
石料料场位于大坝右岸，岩性为安山岩，储量为60万m3。物理力学性能指标为：饱和抗压强度105.2MPa，软化系数为0.58，冻融损失率为0.04%，干密度为2.94t/m3。
若选用均质土坝和砂砾石坝坝型，筑坝料用量为30万m3，选用堆石坝坝型，筑坝料用量为25万m3，根据天然建筑材料的调查情况，粉土大部分位于耕地上且储量不满足主、副坝（副坝用量为10万m3）同时用量的要求，砂砾石坝与堆石坝两种坝型经比较工程投资相差不大，但由于砂砾料粒径偏细，级配不良，施工质量不易保证，因此，选定堆石料作为坝壳料。
挡水坝坝型采用复合土工膜心墙堆石坝，坝顶高程609.00m，最大坝高21.00m，坝顶宽度取7.0m，在坝顶设1.2m高防浪墙，防浪墙顶高程为610.20m。大坝上、下游坝坡坡度分别为1：1.8、1：1.75，中间不设马道，坝体上、下游面均采用0.4m厚的砌石护坡。在坝体中部偏上游侧设置复合土工膜心墙，心墙两侧铺设1.5m厚的砂垫层和2.0m厚的过渡层。基础采用混凝土防渗墙防渗，防渗墙底部嵌入岩石0.8m，最大深度25.2m，防渗墙的厚度为0.6m。
3.2泄洪冲沙建筑物
查干沐伦河是暴雨洪水产沙的多泥沙河流，具有沙多、沙细和沙量集中的特点。多年平均含沙量为18.1kg/ m3，实测最大含沙量为240kg/m3，多年平均入库沙量为408.68万m3，库沙比为24.18。为保证工程的正常运用，必须设置进口高程较低的冲沙建筑物。根据水库调水调沙的试验及计算成果，中等洪水年份（洪峰大于100m3/s）的洪水期即开始敞泄排沙，泄洪排沙建筑物底板高程应与库底高程相近，因此，泄洪排沙建筑物的底高程取为590.0m。
水库设计洪水下泄流量为1850m3/s，校核洪水下泄流量为2420m3/s，由于坝下基础覆盖层较厚且下游水位较低（约591.3m），为减少泄洪对建筑物基础的冲刷，泄洪冲沙闸共设置9孔，单孔净宽8m，溢流净宽72m，闸室总宽103m，闸孔高度为3.6m，上部设钢筋混凝土胸墙挡水。闸底板顶高程590.0m，堰面采用平底宽顶堰，闸室段底板长度24m。闸室下接一级消力池，消力池底板高程为583.00m，池长为57.3m，池深7m，消力坎顶高程为585.5m，消力池底板基础均坐落在基岩上。 3.3 取水建筑物
水库的供水对象位于库区的左侧，取水建筑物相应布置在主坝的左侧，根据地质条件，在左侧设置3个混凝土重力坝段，每个坝段长16m，1#、2#壩段为挡水坝段，3#坝段为取水坝段，重力坝基础均坐落于弱风化基岩上，坝顶高程为609.0m，坝顶宽7.5m，坝体上游为直立坡，坝体下游折坡点高程为601.5m，下游坝坡为1：0.75，最大坝高28.2m。取水口采用坝内埋管型式，钢管直径为2.0m，分二层取水，上层取水口底板高程为598.0m，下层取水口底板高程为592.5m。
4. 副坝设计
副坝为粉土夹粉质粘土均质坝，坝顶高程为608.200m，最大坝高8.3m，坝顶宽度为5m。坝体上游坝坡为1：3.0，下游坝坡为1：2.75。上游坡采用20cm厚钢筋混凝土板护坡，下游护坡采用30cm厚碎石护坡。在坝前设100m长的人工铺盖，人工铺盖两侧岸坡延伸到正常蓄水位，人工铺盖由两层组成，下层利用天然粉土碾压而成，厚1m，上层为后铺粉质粘土，厚1m，人工铺盖总厚度为2m。
由于副坝基础覆盖层较厚，基础防渗不适合采用全封闭结构，副坝的渗漏将对下游友爱村产生一定的浸没影响，为了减少浸没影响，在副坝下游150m处设排水减压井，排水减压井设在纵向排水沟内，减压井井径采用60cm，井管内径为25cm，井距8m，深入到强透水层的深度为25m，纵向排水沟与其下的横向排水沟相连，横向排水沟将渗水排至下游河漫滩。
5. 防洪堤设计
根据水库回水计算结果，建库后水库库尾C9～C12断面处百年一遇洪水水位在607.13m～611.94m之间，为保护水库左岸耕地、大板镇及省级大通道等重要设施，在C9～C12断面之间采用在原有堤防基础上修建防洪堤进行保护，堤防长度约为4.0km。
筑堤材料为砂砾料，堤防顶宽6m，迎水面及背水面坡比均为1：3，迎水侧混凝土板护坡，堤脚采用浆砌石重力式挡墙防护，背水侧草皮护坡。堤身迎水侧边坡铺设复合土工膜防渗，复合土工膜下部与浆砌石重力式护脚相连，上部至各段设计洪水位高程。
6. 结束语
水库的总体设计较好的结合了工程区的水文、气象、地形地质条件，建筑物的选型充分利用了当地的建筑材料，通过水工、泥沙模型试验以及工程的初步运行情况看，工程总体设计合理，建筑物运行情况良好，各项指标均达到设计要求，满足了工程的功能要求，达到了预期的目的。
参考文献：
[1]《塘房庙复合土工膜心墙堆石坝的设计、施工和应力应变有限元分析》，顾淦臣，水力发电学报，2004；
[2] 《土工膜应变计的研制及其应用》，龚履华，李青云，包承纲，岩土力学，2005。