淺析永登縣苦水鎮(zhèn)五里墩水庫除險加固工程及其效益

劉志華

（甘肅省永登縣農(nóng)村供改水建設(shè)指導(dǎo)站，甘肅永登730300）

1 水庫概況

五里墩水庫位于苦水鎮(zhèn)政府以北400 m 處的東山無名溝，水庫于1973 年由群眾修建，無設(shè)計，水庫從王家溝渠提蓄莊浪河水，枯水期灌溉下游80 hm2農(nóng)田，控制流域面積0.332 km2。2003 年進(jìn)行了一次維修加固。水庫壩高8 m，壩頂寬6 m，壩長250 m，上游壩坡比為1∶3.0，下游壩坡比為1∶2.5，上游壩面無砌護(hù)，下游壩腳未設(shè)置排水體。水庫總庫容13.43 萬m3，興利庫容12.25 萬m3，調(diào)洪庫容1.18萬m3，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017），屬Ⅴ等?。?）型水庫。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇洪水設(shè)計，200 年一遇洪水校核。水庫建筑物主要包括取水建筑物、大壩和輸水建筑物。

2 水庫現(xiàn)狀及存在的主要問題

2.1 大壩工程

大壩壩體填土為粉質(zhì)粘土，壓實度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，呈中等透水性。水庫經(jīng)過多年運行，壩后滲漏溢出點逐漸抬高嚴(yán)重影響壩體穩(wěn)定。兩壩肩風(fēng)化層清理不徹底，填筑質(zhì)量差，防滲設(shè)施不完善，大壩右壩肩下游有2 處集中滲漏點。壩基覆蓋層及基巖強風(fēng)化層未做處理，壩基存在滲漏隱患，但水庫經(jīng)過多年運行，壩基滲漏問題已基本消除。

2.2 取水建筑物

入庫進(jìn)水設(shè)施中進(jìn)水渠道總長46 m，其中壩頂段渠道長28 m，為預(yù)制C20 混凝土U 型渠；入庫陡槽長18 m，為現(xiàn)澆C20 混凝土矩形渠，出現(xiàn)1 處斷裂。整體結(jié)構(gòu)不滿足規(guī)范要求。

2.3 輸水建筑物

輸水洞為DN600 混凝土管70 m，進(jìn)水口與取水臥管連接。輸水洞通過臥管分層取水，臥管取水口共12 個，呈臺階狀布置，其中下部4 個取水口已淤積覆蓋，最上一階取水口已破壞，臥管出現(xiàn)1 處裂縫。出口接輸水渠，輸水渠長165 m，為C20 現(xiàn)澆混凝土矩形結(jié)構(gòu)，斷面尺寸為0.6 m×0.6 m，底板、側(cè)墻厚10 cm，末端接王家溝渠。

2.4 其他

一是水庫沒有水位、位移、變形、滲流、岸坡穩(wěn)定等觀測設(shè)施，無法掌握壩體內(nèi)部變形、壩體壩基滲流量、壩體壩基孔隙壓力以及壩體實際浸潤線變化情況，無法對大壩變形及滲流情況進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，不利于險情預(yù)報和大壩安全運行。二是水庫有簡易道路可至壩頂，對外交通相對便利；有供電線路，對外通訊主要使用個人手機。三是水庫工程未設(shè)置防護(hù)設(shè)施，庫區(qū)周邊無安全防護(hù)設(shè)施和警示標(biāo)志，也無排水設(shè)施。

鑒于此，2020 年3 月蘭州市水務(wù)局組織專家組對五里墩水庫進(jìn)行了安全鑒定，定為病險庫，大壩安全類別評定為三類壩。

3 除險加固工程設(shè)計

3.1 工程等級及建筑物級別

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2017 規(guī)定，五里墩水庫總庫容為13.43 萬m3小于100 萬m3，屬Ⅴ等小（2）型工程，防洪標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇洪水設(shè)計，200 年一遇洪水校核，主要建筑物及次要建筑物均按5 級設(shè)計。

3.2 大壩除險加固設(shè)計

從大壩安全鑒定復(fù)核結(jié)果看，大壩總體變形性狀及壩體沉降都將趨于穩(wěn)定。通過滲流穩(wěn)定分析計算，壩體、壩基滲透小于允許滲透坡降，滲透變形滿足穩(wěn)定要求。水庫右壩肩基巖強風(fēng)化層清理不徹底，大壩右壩肩下游出現(xiàn)2 處集中滲漏點，滲漏量2.65 m3/h。由于滲漏點臨近建有房屋，直接關(guān)系到群眾生命財產(chǎn)安全，本次設(shè)計采用土工膜全庫防滲。

水庫除險加固后庫頂高程1 686 m、庫底高程1 680 m，壩頂寬6 m，壩長250 m。設(shè)計庫區(qū)壩坡、岸坡坡比為1∶3.0，按設(shè)計要求清表（去除樹根、石子等尖銳物）后，地基原土夯實，要求壓實系數(shù)不小于0.96，其上敷設(shè)兩布一膜長絲復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜重量為600 g/m2（150/0.3/150），膜上鋪厚3 cm 的M10 水泥砂漿保護(hù)層，其上襯砌C20 砼預(yù)制塊，預(yù)制塊尺寸長×寬×厚=60cm×40cm×6cm，施工縫寬3cm，采用M10 干硬性水泥砂漿填縫，預(yù)制塊垂直壩軸每10 m 設(shè)一道伸縮縫，縫寬3 cm，下部填塞低發(fā)泡聚乙烯閉孔板4 cm，上部填塞聚氯乙烯膠泥2 cm。

庫底按設(shè)計要求開挖平整至1 679.50 m（平均開挖深度0.5 m），去除樹根、石子等尖銳物后，地基原土夯實，要求壓實系數(shù)不小于0.96，其上敷設(shè)兩布一膜長絲復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜重量為600 g/m2（150/0.3/150），膜上鋪50 cm 素土回填層，素土回填層為庫底開挖土方，需去除樹根、石子等尖銳物，以防破壞土工膜。

庫頂設(shè)置現(xiàn)澆C20 混凝土壓頂，斷面尺寸寬×高=50 cm×50 cm，庫腳設(shè)置現(xiàn)澆C20 混凝土抗滑墩，斷面尺寸寬×高=50 cm×80 cm。C20 混凝土預(yù)制塊及現(xiàn)澆C20 混凝土壓頂、抗滑墩抗?jié)B等級為W4，抗凍等級為F100。

3.3 水庫建筑物加固設(shè)計

3.3.1 入庫陡槽設(shè)計 現(xiàn)狀入庫進(jìn)水設(shè)施中進(jìn)水渠道總長46 m，其中壩頂段渠道長28 m，為預(yù)制C20混凝土U 型渠；入庫陡槽18 m，為現(xiàn)澆C20 混凝土矩形渠，出現(xiàn)1 處斷裂。該設(shè)計入庫陡槽原址拆除重建，起點接現(xiàn)狀U 型渠，末點接消力池，入庫陡槽為現(xiàn)澆C20 混凝土矩形渠18 m，坡比1∶3，斷面尺寸寬×高=40 cm×50 cm，底板、側(cè)壁厚均為15 cm，現(xiàn)澆C20 混凝土消力池平面尺寸2.0 m×1.5 m，池深1.0 m，底板、側(cè)壁厚均為20 cm。地基處理：原土夯實，要求壓實系數(shù)不小于0.96，其上為10%水泥土墊層30 cm。入庫陡槽、消力池抗?jié)B等級為W4，抗凍等級為F100。

3.3.2 出水臥管設(shè)計 當(dāng)前輸水洞為DN600 混凝土管70 m，輸水洞通過臥管分層取水，臥管取水口呈臺階狀布置，共設(shè)置12 個，其中下部4 個取水口已淤積覆蓋，最上一階取水口已破壞，臥管出現(xiàn)1 處裂縫。該設(shè)計出水臥管維修加固，最上一階取水口更換預(yù)制C20 鋼筋混凝土蓋板，蓋板尺寸長×寬×厚=100 cm×80 cm×30 cm，增設(shè)預(yù)制C20 鋼筋混凝土取水口孔蓋8 個，孔蓋直徑30 cm，厚30 cm，對臥管出現(xiàn)的1 處裂縫進(jìn)行掛網(wǎng)抹面加固防滲處理。

3.4 其他工程設(shè)計

3.4.1 增設(shè)水庫觀測設(shè)施及設(shè)備 根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL551-2012）的規(guī)定，小型水庫大壩必須做水位、位移、變形、滲流等常年觀測。該設(shè)計在上游壩坡設(shè)置水位標(biāo)尺；水位、沉降觀測運用水準(zhǔn)儀，設(shè)置工作基點，采用三角網(wǎng)視準(zhǔn)線法觀測，并配備經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀各1 臺；位移觀測自左壩肩沿壩軸線方向共設(shè)4 個觀測斷面，左右壩肩各設(shè)1個，壩中間設(shè)2 個。每個觀測斷面設(shè)位移觀測點3個，上游壩坡正常蓄水位以上1 m 處1 個，下游壩坡設(shè)2 個，觀測點采用預(yù)制C20 砼柱式結(jié)構(gòu)，直徑0.2 m，高2.0 m。

3.4.2 庫區(qū)、壩址安全措施 庫區(qū)周邊無安全防護(hù)設(shè)施、警示標(biāo)志，無排水設(shè)施。需在水庫壩頂增設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)，庫區(qū)靠山側(cè)設(shè)置排水邊溝，在顯要位置設(shè)置安全警示牌。庫頂四周設(shè)雙邊防護(hù)網(wǎng)1.7 m×3.0 m，庫區(qū)靠山側(cè)設(shè)置現(xiàn)澆C20 混凝土邊溝250 m，斷面尺寸寬×高=40 m×40 cm，底板、側(cè)壁厚均為10 cm，現(xiàn)澆C20 混凝土邊溝抗?jié)B等級為W4，抗凍等級為F100。

4 效益分析

4.1 灌溉效益及減淹效益

工程除險加固后，可在莊浪河枯水期灌溉下游的80 hm2農(nóng)田，按當(dāng)?shù)胤N植計劃年效益總值為100萬元，分?jǐn)傁禂?shù)取0.3，則分?jǐn)傂б鏋?0 萬元。減免損失效益總值為270 萬元，年效益值為9 萬元。

4.2 社會效益

五里墩水庫除險加固工程實施后會提高水庫的安全運行保證率，給下游人民群眾的生命財產(chǎn)安全和312 國道的安全提供了保障，同時也減輕或消除了洪水防汛搶險救災(zāi)給社會正常生產(chǎn)、生活造成的影響。因此，該工程具有良好的社會效益。