聯合水庫大壩安全分析

孟 華，逯憲偉

(北安市水務局，黑龍江北安164000)

北安市聯合水庫位于烏裕爾河右側一級支流上，距東勝鄉政府所在地約5 km。控制流域面積27.5 km2，水庫原設計標準按20 a一遇洪水設計，200 a一遇洪水校核。總庫容為360萬m3。是一座防洪、灌溉、養魚等綜合利用的小(1)型水庫。該水庫始建于1966年8月，1972年主體工程基本建成。水庫工程由均質土壩和泄洪洞組成。泄洪洞最大泄量11.96 m3/s。

聯合水庫工程在“文革”初期由東勝公社組織群眾施工。土壩工程大部分在冬、春季節突擊填筑，無質量控制，筑壩土料很少碾壓，密實程度全靠自然沉降，壩體局部含有大量有機質并填筑質量較差，土壩未達到設計標準。1972年修建埋管式泄洪洞，但工程進出口不完善，下游消力池和海漫已水毀。

根據勘察所揭露的土層表明，壩體填筑土基本為低液限黏土，為黃色—黃黑色中高壓縮性土，壩基揭露的巖土層為沖洪積低液黏性土及級配不良中砂層，深層為全風化泥巖，壩基土局部黏性土層較薄，其下存在的級配不良中砂為中等滲透性，存在滲透破壞，影響大壩安全。

1 水庫規模復核

聯合水庫原設計死水位255 m，死庫容9.69萬m3，考慮水庫淤積的影響以及冬季冰厚的因素，原定死水位偏低，不利于水庫養魚，本次復核將死水位確定為257.5m，相應死庫容為66.85萬m3。興利規模復核按滿足133.3 hm2水田灌溉用水要求確定的，正常蓄水位采用259 m，興利總庫容為108.75萬m3，經調洪計算，水庫設計洪水位為260.18 m，相應庫容為225.2萬m3，校核洪水位261.64 m，水庫總庫容為360萬m3，壩頂高程復核按水庫靜水位與超高之和計算，超高以y=R+e+A的公式確定，見表1。

表1 壩頂高程計算成果表 m

設計壩頂高程取262.82 m，水庫現有壩頂高程為263.02 m，滿足設計壩頂高程要求，壩頂不需加高。

2 土壩穩定分析

聯合水庫大壩為Ⅳ等4級建筑物，按《碾壓式土石壩設計規范》(SL274－2001)規定，土石壩抗滑穩定最小安全系數:正常運用:Kmin=1.25，非常運用:Kmin=1.15。

本次壩坡穩定計算中的土壩各項物理力學指標見表2。

表2 土壩物理力學指標表

分別對設計洪水位、校核洪水位、1/3H洪水位下游無水的3種情況下復核土壩最小安全系數，計算成果見表3。

表3 壩坡穩定最小安全系數表

由計算結果可知，各種情況下最小穩定安全系數均滿足規范要求，故壩體和壩基是穩定安全的。

3 壩體及壩基滲流穩定分析

大壩單寬滲流量仍采用如下3種情況(設計洪水位、校核洪水位、1/3H洪水位的下游無水)計算。

該水庫土壩壩基上部為低液限黏土，下部為級配不良中砂，根據地質資料分析，將壩體與壩基分開考慮，分3段即0+00～0+97 m、0+97～0+195 m、0+195～0+562 m按單寬滲流量公式計算結果見表4。

表4 單寬滲流量表

按背水側無限長等厚雙層地基計算弱透水層底板的壓水頭公式計算出沿壩基段滲透比降見表5。

表5 沿壩基級滲透比降計算表

通過壩體總滲流量:設計洪水位Q總=1 876 m3/a，校核洪水位Q總=4 546 m3/a，1/3壩高水位Q總=514 m3/a。

通過壩基總滲流量:設計洪水位Q總=29.44萬m3/a，校核洪 水 位Q總=42.85萬m3/a，1/3壩 高 水 位Q總=18.41萬 m3/a。

通過滲流穩定分析，壩體滲漏量很小，壩坡出逸高度很低，壩體不會發生流土破壞，滲流安全。壩基滲漏量較大，沿背水坡壩基段滲透比降均大于壩基允許比降，壩基出現滲透破壞現象，壩基滲流不安全，需進行防滲處理。

4 泄洪洞處壩體滲流穩定分析

泄洪洞地基的巖土層為沖洪積低液限黏土及中砂層，深層為全風化泥巖，壩基造成基礎不均勻深陷，泄洪洞洞身分縫處已脫節，洪水期過流沖刷嚴重，產生接觸沖刷破壞，此處壩體滲流不穩定。與壩體接觸處漏水嚴重。

5 結論

聯合水庫樞紐工程為Ⅳ等工程，主要建筑物為4級，屬小(1)型水庫。該水庫防御洪水標準滿足要求，壩頂高程達到設計要求，但迎水側護坡損壞嚴重;壩基滲漏嚴重;泄洪洞進出口漿砌石擋墻開裂并且墻體已傾斜，洞身分逢處漏水嚴重，消力池及海漫已被沖毀，工作閘門腐爛，手動螺桿啟閉機不能使用;壩頂無照明設備，無大壩位移觀測設施;水庫無溢洪道，影響泄洪。該水庫已不能正常運行。

根據《水庫大壩安全評價導則》(SL258－2000)規定，聯合水庫大壩安全綜合評價為C級，綜合評定聯合水庫大壩為三類壩。

[1]黑河市水利勘測設計院.北安市聯合水庫大壩安全分析評價報告[R].黑河:黑河市水利勘測設計院，2009:10－16，20－21.

[2]黑龍江省北安農墾設計院.北安市聯合水庫工程地質勘察報告書[R].北安:黑龍江省北安市農墾設計院，2008:4－6.