淺議小二型水庫除險(xiǎn)加固

王文靜

（濟(jì)南市水利建筑勘測設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南250014）

1 工程概況

小二型水庫，工程等級(jí)為Ⅴ等，防洪標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇設(shè)計(jì)，200年一遇校核。水庫工程樞紐由大壩、溢洪道、放水洞三部分組成。

1.1 工程除險(xiǎn)加固緣由

一般小二型水庫除險(xiǎn)加固主要的原因大多數(shù)為大壩防洪能力不滿足規(guī)范要求；壩體填筑質(zhì)量較差，大壩滲流穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求；狀溢洪道過流能力不足，消能防沖設(shè)施不完善；放水洞無啟閉設(shè)備等。

1.2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

按照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)和《山東省小型水庫洪水核算辦法》(2008)。進(jìn)行洪峰流量的查算和洪水總量、洪水過程的計(jì)算，計(jì)算出調(diào)洪演算需要的洪水總量和調(diào)洪庫容以及洪水歷時(shí)。

1.3 地質(zhì)概況

這里選擇山東省內(nèi)比較常見的地形地貌，庫區(qū)地貌上屬于低山丘陵區(qū)，庫區(qū)基巖地層為奧陶系石灰?guī)r。基巖之上多由第四系松散堆積物所覆。區(qū)內(nèi)地下水主要為基巖巖溶、裂隙水。巖溶、裂隙水主要含水層為奧陶系石灰?guī)r。

2 工程設(shè)計(jì)

2.1 大壩洪水調(diào)算設(shè)計(jì)

首先采用圖解法進(jìn)行現(xiàn)狀防洪能力復(fù)核，根據(jù)復(fù)核結(jié)果判斷大壩壩頂高程是否滿足規(guī)范要求，如若不滿足則繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水調(diào)算。通過加高大壩、拓寬溢洪道、開挖溢洪道、調(diào)整汛期調(diào)度運(yùn)用方式等方法使水庫滿足防洪要求。

2.2 大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)壩頂高程為按防洪達(dá)標(biāo)方案計(jì)算的水庫防洪水位加壩頂超高，大壩壩坡結(jié)合現(xiàn)狀壩坡取經(jīng)濟(jì)值計(jì)算大壩滲流穩(wěn)定。計(jì)算滲流穩(wěn)定時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件選取大壩典型斷面，計(jì)算軟件有不少選擇，這里采用河海大學(xué)Autobank6.1計(jì)算。計(jì)算工況的選擇應(yīng)根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001)結(jié)合調(diào)洪計(jì)算時(shí)的洪水歷時(shí)和地質(zhì)條件中的地震動(dòng)反應(yīng)譜等條件選擇，例如如果洪水歷時(shí)過短，可不計(jì)算水庫水位的非常降落期。可根據(jù)計(jì)算出的結(jié)果判斷大壩在各個(gè)工況下的滲流情況和穩(wěn)定情況，并進(jìn)一步?jīng)Q定需要做什么工程來加固水庫大壩。通常小二型水庫均質(zhì)土壩的上游壩坡需要做護(hù)坡來減少土壩經(jīng)洪水浸泡后會(huì)產(chǎn)生的塌陷，滑坡，管涌等危害，但是具體要做何種護(hù)坡，需要進(jìn)行方案比選，比選的內(nèi)容可根據(jù)各地土石料出產(chǎn)情況，大壩的美觀情況和工程投資來確定。大壩的壩后根據(jù)規(guī)范需要設(shè)排水溝，壩頂及壩坡排水由壩坡排水溝匯入壩腳排水溝，排入河道。

2.3 溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)溢洪道現(xiàn)狀存在的問題，按防洪達(dá)標(biāo)方案計(jì)算溢洪道過流能力，判斷是否需要擴(kuò)寬，或調(diào)整現(xiàn)狀正常蓄水位（即開挖溢洪道）。（2）如果溢洪道為開敞式，需計(jì)算溢洪道水面線，確定泄槽兩側(cè)應(yīng)修建邊墻的高度，這個(gè)高度應(yīng)為溢洪道摻氣水深加0.5m的安全超高。（3）如果溢洪道有閘門控制，需計(jì)算溢洪道有壓流、無壓流時(shí)的閘門開度。（4）計(jì)算溢洪道設(shè)計(jì)流速，根據(jù)流速確定溢洪道是否需要襯砌。（5）計(jì)算溢洪道消能工需要幾級(jí)跌水，消力池長度等。

2.4 放水洞維修加固設(shè)計(jì)

放水洞結(jié)合工程實(shí)際，綜合地形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，流量等因素，進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)行設(shè)計(jì)流量復(fù)核，因放水洞在工程中主要用于農(nóng)田灌溉，所以可以按照無壓流計(jì)算。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB-50288-99)，需滿足涵洞內(nèi)水面以上凈空高度>1/4涵洞高度。涵洞內(nèi)按明渠均勻流計(jì)算正常水深。按閘門全開、有壓涵洞計(jì)算引水流量不適于農(nóng)田灌溉型放水洞，故根據(jù)設(shè)計(jì)引水流量計(jì)算閘門開度，復(fù)核其引水能力是否滿足規(guī)范要求。有時(shí)放水洞出口因歷史原因開在壩后坡上，為防止水流沖刷壩坡，可設(shè)置跌水井、漿砌石引水涵等建筑物將水引至遠(yuǎn)離壩坡處。

3 水土保持設(shè)計(jì)

3.1 水土流失預(yù)測

根據(jù)《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》中水土流失預(yù)測的時(shí)段劃分，結(jié)合工程實(shí)際情況，重點(diǎn)預(yù)測施工期，運(yùn)行期只預(yù)測工程完工后第一年。根據(jù)主體工程設(shè)計(jì)資料和實(shí)地調(diào)查在施工期間，由于大壩、溢洪道、放水洞等建筑物的土方開挖，土方填筑，特別是大量的棄(堆)土(石、渣)和取土(料)場等，使原地貌、土地及植被均受到損壞。這里需進(jìn)行可能造成的水土流失量進(jìn)行預(yù)測和工程運(yùn)行期的水土流失預(yù)測。

3.2 水土流失防治措施

3.2.1 根據(jù)工程的建設(shè)時(shí)序，工程造成的水土流失特點(diǎn)及工程布局，將水土流失防治分區(qū)劃為三個(gè)區(qū)。即大壩、建筑物工程和臨時(shí)堆土防治區(qū)。

3.2.2 分區(qū)防治工程措施

根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目工程特點(diǎn)及水土保持目標(biāo)要求，在水土保持分區(qū)的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌部署水土保持措施。水土保持對(duì)大壩兩側(cè)采取植物防護(hù)措施。壩體兩側(cè)進(jìn)行綠化，施工中設(shè)置的混凝土拌制場地，澆注完畢后及時(shí)清理場地。臨時(shí)堆土區(qū)防治區(qū)：工程開挖后的土方臨時(shí)堆放于建筑物外側(cè)，堆土應(yīng)嚴(yán)格按堆放標(biāo)準(zhǔn)堆放，棄土運(yùn)走后及時(shí)撒草種對(duì)土壤進(jìn)行熟化，以利于土地復(fù)耕。

3.3 水土保持監(jiān)測

（1）項(xiàng)目建設(shè)區(qū)水土流失因子監(jiān)測項(xiàng)目；（2）水土流失狀況監(jiān)測項(xiàng)目；（3）水土流失防治效果監(jiān)測項(xiàng)目。

4 環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)

該工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)主要是對(duì)施工前環(huán)境現(xiàn)狀、施工期間和施工后環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，摸清擬建工程周圍現(xiàn)有環(huán)境質(zhì)量狀況，分析擬建工程主要環(huán)境影響因素和主要污染因子，確定主要污染物排放量，評(píng)價(jià)擬定污染防治措施可行性，并預(yù)測分析工程對(duì)環(huán)境影響程度和范圍，提出加強(qiáng)污染防治措施的對(duì)策建議。依此為工程設(shè)計(jì)、環(huán)境管理、環(huán)境規(guī)劃提供決策依據(jù)。

工程的環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面的內(nèi)容：施工期污廢水處理：區(qū)域大氣環(huán)境保護(hù)；噪聲防護(hù)；固體廢棄物的處置；生態(tài)環(huán)境保護(hù)；人群健康保護(hù)專項(xiàng)設(shè)施等。

［1］GB50201-94 防洪標(biāo)準(zhǔn)[S].

［2］SL274-2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

［3］中華人民共和國水土保持法[Z].1991,6.

［4］山東省小型水庫洪水核算辦法[Z].2008.

［5］SL252-2000水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].