病險水庫加固設計現狀及改善對策

□（彰武縣水利技術推廣中心站）

病險水庫加固設計現狀及改善對策

□馬玉新（彰武縣水利技術推廣中心站）

為加強病險水庫治理與加固工作，以彰武縣長坨子水庫為研究對象，分析水庫加固現狀發現壩高明顯沒有達到設計要求，存在嚴重安全隱患，輸水洞已經無法正常運行。經過計算，在水庫加固中，修整土壩，上游邊坡為1∶3，下游邊坡為1∶2.50，主壩長度660 m，副壩設計修建護坡長度750 m，同時新建棱體排水體，加固輸水洞，確保水庫的正常功能。

病險水庫；加固；排水體；溢洪道

0 前言

中國中小型水庫多建設在20世紀50年代以后，受到當時經濟條件的限制，整體質量不高，隨著長時間的運行，開始出現多種病險。長坨子水庫位于平原區，水庫區范圍未見有大的構造發育，屬于綜合利用的小型水庫，水庫已經運行10多年，由于多種原因，存在安全隱患，有必要進行全面加固處理。

1 水庫基本情況

長坨子水庫位于彰武縣城東北部，興隆山鄉長坨子村，省道彰康公路上游0.62 km，屬養息牧河流域地河水系，原設計最大庫容201.61萬m3，是一座小型水庫。水庫控制流域面積28 km2，壩址以上控制河流長度8.70 km，河道平均比降2.44‰。水庫現有2座溢洪道，分別建于1993年和2001年（1993年修建的稱第一溢洪道，2001年修建的稱第二溢洪道）。2座溢洪道結構形式基本一致，均為寬頂堰流型式，

長坨子水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養魚、旅游等綜合利用的小型水庫，有效灌溉面積0.13萬hm2，養魚水面821.70 hm2，可保護下游0.33萬hm2耕地和縣城內5萬人口生命財產安全，以及省道彰康公路、遼寧移動通訊光纜、縣經濟工業園區和沈通高速公路的安全運行，是一座綜合利用的小型水庫。

2 存在問題

水庫主要建筑物為大壩、溢洪道和輸水洞。大壩為均質土壩，由主壩和副壩組成。主壩上游坡比為1∶1.50，下游坡比為1∶2.50。水庫現有2座溢洪道，除堰前進口及堰后漸變段側墻為漿砌石結構外，其余均為鋼筋混凝土結構。水庫有東西2座輸水洞，均為壩下埋涵式，洞體斷面為矩形，寬×高=0.80 m×1.00 m，鋼筋混凝土結構。

長坨子水庫興建至今，由于歷史原因和運用中的多種因素影響，存在問題較多，經過維修、加固、擴建，現第二溢洪道工程運行良好，無嚴重問題，其他工程問題較嚴重。嚴重威脅著下游人民群眾生命財產安全，以及省道彰康公路、遼寧移動通訊光纜、縣經濟工業園區和沈通高速公路的安全運行。主壩：壩頂高低不平，高程沒有達到設計要求；副壩壩坡嚴重缺土，存在著嚴重的安全隱患；主、副壩上游護坡石經過多年的凍融循環，風化破損嚴重，大部分壩面無反濾層，壩體土流失，需及時維修，還有730 m長段沒有護坡；下游壩腳處沒有排水體，要修建排水體。第一溢洪道已壞，不能正常泄洪，第二溢洪道泄量不足，進入主汛期水庫隨時有漫頂、垮壩的危險。輸水洞已不能正常運行，嚴重危害大壩安全運行。

3 水庫加固設計處理對策

修建溢洪道、輸水洞時要修建圍堰，根據水利部發布的《水利水電工程施工組織設計規范》，確定本次圍堰工程級別為5級，洪水標準為5 a一遇。圍堰采用土圍堰，邊坡采用1∶1.50。

3.1 壩體加固方案

根據大壩實測結果，設計主壩標準斷面為∶壩高4 m，壩頂寬4 m，壩頂高程按規范《SL274-2001》計算，Y=R+e+A= 0.91+0.03+0.30=1.24 m，主壩壩頂高程=89.49+1.88=91.37 m，副壩壩頂高程=89.49+1.70=91.19 m。校核洪水位主壩壩頂高程=90.06+1.24=91.30 m，副壩：壩頂高程=90.06+1.10= 91.16 m。

主壩壩高4 m，壩頂寬4 m，上游坡比為1∶3，下游坡比為1∶2.50，上游采用干砌塊石護坡，下游為草皮護坡，設計壩頂高程為90.67 m，防浪墻頂高程為91.37m，壩腳設排水體，排水體高1.50 m，內坡為1∶1，外坡為1∶1.50，頂寬1.50 m。副壩壩高3.43 m，壩頂寬3.00 m，上游坡比為1∶2.80，下游坡比為1∶2.80，上游采用干砌塊石護坡，下游為草皮護坡，設計壩頂高程為90.67 m，防浪墻頂高程為91.19 m，設計取副壩防浪墻頂與主壩一致即為91.37 m，壩腳不設排水體。

主壩設計為30 cm干砌塊石護坡，護坡石下鋪設20 cm碎石墊層和10 cm粗砂墊層。主壩全部護坡，長度660 m，總護坡面積6 200 m2。副壩設計為30 cm干砌塊石護坡，護坡石下鋪設20 cm碎石墊層和10 cm粗砂墊層。副壩護坡至上游庫區地面高程為89 m處，設計修建護坡長度750 m，剩余510 m由于水深較淺，風浪淘刷影響較小，故不進行護坡，總護坡面積6 500 m2。

3.2 溢洪道加固設計

設計拆除第一溢洪道，在原址新建凈寬6 m的溢洪道，分兩孔，每孔凈寬3 m，進口底高程與第二溢洪道一致為87.49 m；維修第二溢洪道。

設計溢洪道的基本數據：凈寬6 m，分2孔；漸變段長12.60 m，起始斷面寬6.80 m，末端寬4.40 m，坡比為1/15，側墻高由3.18 m降至2.80 m；陡坡及懸槽段長32.40 m，寬4.40 m，坡比為1/50，側墻高由2.80 m降至2 m；溢洪道泄量Q=40.02 m3/s，堰頂高程87.49 m。懸槽段基礎為樁基礎，根據本地區50 a來經驗，設計樁基長20 m，直徑為φ0.80 m，樁間距6 m，兩排，共6根。第二溢洪道：設計對樁基礎剝蝕段外包，長度5 m，外包后直徑達1 m，加固樁基礎6根。

3.3 輸水洞加固方案

洞頂填土高度H=2.12 m，浸潤線距壩頂高度H1=1.56 m，壩體為砂壤土，飽和容重r飽=19.71 kN/m3，濕容重r濕= 18.53 kN/m3，浮容重r浮=10.29 kN/m3。土壤水下內摩擦角φ水下=19°。混凝土標號為C25，抗凍標號為F200。涵洞尺寸：凈高hm=1 m，凈寬B=1 m。在結構計算前，初估涵洞頂板及側墻的厚度h為0.25 m，底板厚度h1為0.35 m。

按無壓涵洞設計，第三種荷載組合情況（即庫水位為正常高水位，閘門關閉，洞內無水的情況。）涵洞頂板的荷載q1=［r濕H1+r飽（H-H1）］×b=39.58 kN/m。涵洞側墻的荷載：作用在涵洞側墻上的有外水壓力和土壓力，并按照梯形考慮。水平壓力總和P1=W1+E1=6.71+18.11=24.82 kN/m；P2= W2+E2=19.45+24.92=44.37 kN/m。底板上的荷載q2=q1+q自=39.58+33.64=73.22 kN/m。

重新修建東、西兩側輸水洞，鋼筋混凝土結構，洞徑1 m×1 m，進口高程為87.30 m，重新設置鋼閘門，更換啟閉機。

4 結語

水庫病險主要集中體現在溢洪道排水問題、壩體安全、輸水隧洞方面，因此在加固設計中，需要著重從這幾方面考慮，認真勘察水庫實際病險，采取相應的解決措施。在加固過程中，需要做好安全兼顧設施，同時與運行管理部門建立良好的關系，保證水庫能夠長期發揮效益。

［1］伍麒衛.病險水庫除險加固現狀分析及對策［J］.低碳世界，2016，（4）：74-75.

［2］沈承芳.病險水庫除險加固現狀分析及對策［J］.中華民居（下旬刊），2013，（8）：330-331.

［3］劉成君.病險水庫除險加固現狀分析及對策［J］.河南水利與南水北調，2014，（22）：41-42.

［4］常秋峰.漢中市小型病險水庫除險加固設計中存在的主要問題與對策建議［J］.陜西水利，2012，（4）：70-71.

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1673-8853（2017）01-0064-02

2016-11-15

（編輯：左英勇）

馬玉新（1967-），女，高級工程師，主要從事水利工程規劃與設計等工作。