開平市鰍魚潭水庫降等論證分析

丁全偉

(江門市科禹水利規劃設計咨詢有限公司，廣東 江門 529000)

0 引 言

水庫大壩安全鑒定是及時準確掌握工程安全狀況、科學設定管理措施的法定制度。目前我國很多水庫未按規定定期開展安全鑒定，有的甚至超過規定時限5a以上，已構成威脅工程安全的重大隱患[1-2]。降等報廢是有效化解水庫安全風險、合理配置管理資源的重要措施。一些水庫淤積嚴重、功能喪失、效益衰減、水毀嚴重，不及時降等報廢，既存在安全隱患，又浪費管理資源[3-4]。鰍魚潭水庫位于開平市，至今運行了60多年，開展水庫大壩的安全鑒定和降等報廢工作，及時消除安全隱患，有效化解安全風險。

1 工程概況

鰍魚潭水庫位于開平市長沙街道辦事處愛民村委會(開平大道側)，距開平市政府所在地約9km。水庫始建于1953年，并于1953年12月竣工投入運行，1996年進行了第一次除險加固，2001年進行達標加固，2012年進行除險加固，2019年實施防洪搶險通道工程。至今運行了60多年，其主要任務是以灌溉為主，結合防洪、生態等綜合利用，原設計灌溉面積46.67hm2，保護下游人口7000人，耕地hm2的防洪安全，對促進當地農業生產發展、促進社會穩定，保護人民生命財產發揮了較大作用。

2 鰍魚潭水庫安全鑒定

2.1 水庫洪水復核

由于鰍魚潭水庫沒有實測流量資料，本次采用設計暴雨推求設計洪水，設計暴雨根據《廣東省暴雨參數等值線圖》(2003年)的成果，根據《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊》(1991)，采用綜合單位線法及新推理公式法計算設計洪水，比較后選取。

鰍魚潭水庫設計集雨面積1.04km2，溢洪道為開敞式明渠，過水凈寬10.00m，渠底高程21.65m。水庫正常蓄水位21.65m，設計洪水位22.92m(P=3.33%)，相應庫容為27.00萬m3，校核洪水位23.30m(P=0.5%)，相應庫容29萬m3，死水位為13.29m，相應死庫容為0萬m3。

2.2 大壩質量評價

主壩現狀外觀完整，壩體上游迎水坡采用混凝土六角塊護坡， 運行多年來，未發現有較大的下沉現象，壩體產生整體變形滑動的可能性較小。水庫有水位尺，無測壓管、量水、位移、沉降及滲流等監測設施。壩頂局部見紅火蟻，但未見白蟻活動的痕跡。大壩填筑土壓縮系數平均值α0.1-0.2=0.478MPa-1，大壩土體屬中等壓縮性土；壓實度為0.91，不滿足壓實度≥0.92的2001年除險加固設計要求。滲透系數平均值為6.30×10-5cm/s，壩體填土的滲透性能屬弱透水性。本工程區的地震動峰值加速度為0.05g(地震基本烈度為Ⅵ度)，地震動反應譜特征周期為0.35s。本工程場地可不考慮砂土液化的影響。通過對各工況壩坡抗滑穩定計算，安全系數均滿足規范要求。

溢洪道位于主壩右岸，現狀結構完整，未見較大滑移、變形，未見混凝土結構有較大裂縫、破損，擋墻兩岸雜草重生，但不影響溢洪道正常運行。輸水涵管位于主壩左岸，采用級涵控制放水，可正常使用；未見管身、出口有滲水現象，輸水涵管質量基本完好。鰍魚潭水庫大壩質量較好，可以保證水庫正常運行。

3 降等理由及依據

鰍魚潭水庫是一座以灌溉為主、兼顧防洪、養殖、生態等綜合效益的小(2)水庫。原設計灌溉面積為46.67hm2，受益管理區主要是長沙鎮愛民、新民、杜溪3個村委會居民，由于該水庫灌溉面積采用鎮海水、蒼江水灌溉，現狀灌溉面積為0公頃，水庫失去灌溉效益，僅保留防洪功能，保護下游耕地46.67hm2，捍衛人口7000人。

根據2003年中華人民共和國水利部令第18號《水庫降等與報廢管理辦法(試行)》，《水庫降等與報廢標準(SL605-2013)》及《水庫降等與報廢評估導則》(SL/T791-2019)，結合水利部辦公廳辦運管[2020]40號文《水利部辦公廳關于加強水庫大壩安全鑒定和降等報廢工作的通知》，對水庫規模減小、淤積嚴重、功能萎縮或喪失、病險嚴重且除險加固技術上不可行或者經濟上不合理的水庫，要優先實施降等與報廢處置。鰍魚潭水庫原設計灌溉效益喪失，且無進一步開發價值，應當予以降等。

4 降等實施方案

鰍魚潭水庫工程規模由小(2)型降等為山塘，需控制總庫容不超過10萬m3，必要加固措施為：①降低溢洪道堰頂高程；②調整溢洪道過水凈寬。

4.1 降低方案比較

通過調洪演算對水庫進行調洪，提出降等方案進行比較，本次降等提出四種降等方案：方案一，溢洪道過水凈寬9m，底板頂高程18.10m；方案二，溢洪道過水凈寬8m，底板頂高程18.00m；方案三，溢洪道過水凈寬7m，底板頂高程17.90m；方案四，溢洪道過水凈寬6m，底板頂高程17.80m。

根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288-2018)，設計暗渠頂高程距離水面考慮0.5m凈空，水位-泄流關系采用明渠均勻流計算公式計算，根據《水力學》明渠恒定均勻流計算公式及能量守恒公式：

(1)

A=(b+mh)h

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

根據《水力學》并結合鰍魚潭水庫溢洪道的實際情況，本工程取糙率n=0.015；邊坡系數m=0(矩形斷面)；i=0.0045(臨界坡)，計算結果見表1。

表1 各降等方案水庫-庫容-下泄量關系成果表

4.2 降等方案調洪演算成果

按以上調洪原則及泄流參數，采用廣東省水利廳1994年10月編調洪演算程序(TH-3)進行計算，其調洪計算過程見附錄，調洪成果見表2。

表2 降等方案調洪演算成果

4.3 降等方案成果及選取

以上4種方案均可達到降等目的，各方案特點如下：方案一凈寬9.00m，降等改造溢洪道過流及中墩寬度9.50m，現狀溢洪道泄槽段凈寬10.00m，位置不足，且會影響到兩側擋墻安全，施工難度較大。方案二、三、四降等改造溢洪道過流及中墩寬度8.40m-6.30m，現狀溢洪道泄槽段凈寬10.00m，位置基本滿足；由于降等改造溢洪道與現狀溢洪道有交叉，需拆除左岸側擋墻，完工后恢復現狀溢洪道。

結合管理單位盡量提高正常蓄水位的要求，考慮到施工難度、經濟合理，推薦方案二，采用無閘門控制渠道方式泄流，渠底高程18.00m，正常庫容6.42萬m3，過流凈寬8.00m。校核洪水位19.10m，總庫容9.97萬m3。鰍魚潭山塘推薦方案設計頻率調洪演算成果，如表3所示。

表3 鰍魚潭山塘推薦方案設計頻率調洪演算成果

5 水庫降等影響分析

1)鰍魚潭水庫溢洪道泄洪經由排洪渠至下游河道，匯入潭江，河道總長約5.8km。溢洪道泄洪將與下游排洪渠互相影響，其中泄洪影響較大的為下游樁號0+451處圓涵。水庫降等后水位14.90m-15.25m，低于兩岸渠頂高程25.79m-31.79m，泄洪不會對沿岸及圓涵安全造成較大影響；水庫降等后水位雍高0.15m，對溢洪道泄洪影響不大。

由于圓涵過流斷面較小，進水口處水位壅高，導致流速較小，容易產生淤積，建議定期對該段渠道進行清淤，避免圓涵阻塞，影響水庫及渠道行洪。

2)鰍魚潭水庫降等后，庫區正常蓄水位由21.65m將至18.00m，水域面積由43765m2縮減至27355m2，減少了37.5%，對庫區景觀產生一定影響。

3)鰍魚潭水庫降等后，庫區正常蓄水位降低了3.65m，可能會對庫區附近碧桂園翡翠灣小區邊坡穩定安全造成一定影響，需要對該小區邊坡設計對其庫區護坡進行復核，必要時采取補救措施。

6 結 論

通過對鰍魚潭水庫大壩的安全鑒定，結果表明鰍魚潭水庫大壩質量較好，可以保證水庫正常運行。由于該水庫灌溉面積采用鎮海水、蒼江水灌溉，現狀灌溉面積為0公頃，水庫失去灌溉效益，僅保留防洪功能。因此，應該予以降等。鰍魚潭水庫工程規模由小(2)型降等為山塘，同時采取降低溢洪道堰頂高程，調整溢洪道過水凈寬的加固措施。水庫降等后對溢洪道泄洪影響不大，但需定期對該段渠道進行清淤，避免圓涵阻塞，影響水庫及渠道行洪，同時對庫區景觀及周邊小區邊坡穩定產生一定影響。