浅谈某水库除险加固设计方案

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　　摘要：笔者结合多年的工作经验,在对某水库进行现场勘测等基础上，提出了此水库除险加固工程设计方案，为类似水库除险加固工程提供借鉴。
　　关键词：水库；除险加固；设计
　　1 工程概况
　　此水库位于某县城西南13km的，清河干流上，原设计总库容3364万m3，是一座以防洪为主，兼顾灌溉及人畜生活用水等综合利用的中型水库。此水库枢纽由大坝、溢洪道、输水涵洞等建筑物组成。兴利水位和汛限水位为1085.5m。水库原设计洪水重现期为20年，无校核洪水。现水库防洪仅满足50年一遇(P=2％)洪水要求。
　　2 工程存在的主要问题
　　水库存在的主要问题为：大坝防洪能力达不到现行有关规范的规定；大坝下游坝坡过陡；右岸坝基坐落在湿陷性黄土台地上，坝体填土质量差，蓄水以来陆续发生多次裂缝；迎水坡护坡塌陷严重，护坡下无反滤层；溢洪道建在近代冲积、坡积的湿陷黄土状粘土上，存在安全隐患；缺乏雨情、水情自动测报系统，大坝安全监测设施需补充更新；水库防汛抢险道路标准低，雨季无法正常运行。经大坝安全鉴定认定，水库大坝属三类坝，水库带病运行严重影响了水库效益的正常发挥。除险加固，改建达标，是工程建设的主要任务。
　　3 工程任务和规模
　　此水库工程规模为中型，工程等别三等，其主要建筑物级别为三级，次要建筑物为四级，临时建筑物的级别为五级。其永久性挡水和泄水建筑物正常运用洪水标准为50年一遇，非常运用洪水标准为1000年一遇。水库除险加固改造后设计死水位为1078.00m，对应有效库容481m3(原设计死水位为1067.40m，现水库已淤积1243万m3，坝前淤积高程为1070.85 m)；正常蓄水位为1080.20m，对应有效库容763.20万m3，则兴利库容为282.20万m；汛限水位为1080.20m。
　　水库改建方案一：设计洪水位为1085.94 m，对应库容1642.35万m3 ，防洪库容为879.15万m3，入库最大洪峰流量为1214m/s，最大出库泄流量314.78 m3/s；校核洪水位为1089.57m，对应库容2299.56万m3，防洪库容为1536.36万m3，水库入库最大洪峰流量为2 748m3/s，最大出库泄流量1058.41m3/s。
　　水库改建方案二：设计洪水位1084.67m，对应库容1453.29万m3，防洪库容为690.09万m3，入库最大洪峰流量为l214 m3/s，最大出库泄流量l61.45m3/s；校核洪水位为1089.96m，对应库容2382.67万m3，防洪库容为1536.36万m3，入库最大洪峰流量为2748m/s，最大出库泄流量591.25m3/s。水库调度运用方式为：水库水位在1080.20m以下水库蓄水运用；汛期水库水位达到1080.20 m以上输水洞(或泄流底洞)预泄，水库超过1083.00m(或1085.50m)溢洪道敞泄。
　　4 工程布置及主要建筑物
　　4.1 大坝除险加固设计方案
　　此水库周围石灰岩出露区，此段主河槽长约160m，底宽最窄处9.8m，最宽处24.5m，平均17.3m。主河槽的右岸非常陡峭，最大岸高39m，左岸平均1:0.5的坡度，最大岸高30m。坝体建在石灰岩陡坎的上游处，坝下游边坡正好建在与坝轴方向基本一致的岩石陡崖上，陡崖最高处达17m，陡崖构成了大坝下游坝址，由于现状条件的限制，造成大坝下游坝坡过陡。经计算下游坝坡在原设计兴利水位下运行不满足稳定要求，但由于坝址处特殊的地理位置，对大坝进行加高、培厚的改造措施实施困难比较大，只有在保持大坝现状断面的基础上，对大坝采取加固措施，同时限定兴利运行水位。现状坝顶浆砌块石防浪墙，高度1.20m，墙厚0.8m，长度与主坝顶长度相等，但大坝右岸为1089.52 m～1090.61m高程的台地，水库在非常情况下运行时洪水位1089.57m，加上波浪高度，将会漫上台地从坝右岸出水。由于水库左岸有一些乡村，水库非常情况下出水也会给村民造成损失。设计在坝右岸台地边缘修筑防浪墙，并与大坝防浪墙连接。水库建成以后，方便了河道两岸居民的交通，现乡镇公路从坝顶通过，为保护大坝坝体，在坝顶铺设混凝土路面，左岸与溢洪道交通桥连接，右岸与上坝道路相连，同时方便水库枢纽管理和库区开发利用，更便于汛期水库的防汛抢险工作。水库大坝上游坝坡在1069.40m高程以上，原干砌块石护坡，塌陷严重,有较多鼠洞，且护坡石下未铺设反滤料。1980年曾对护坡进行过返修，修面积约占总面积的2/3，已返修过的护坡大部分完好。设计对原未返修的部分护坡进行拆除重修，已返修过的护坡局部维修改造。下游坝体护坡采用混凝土预制空心块与草皮结合护坡，设纵横向混凝土排水沟以利坝坡排水。
　　4.2 溢洪道除险加固设计方案比较
　　水库改建方案比较主要是溢洪道改建方案的比较。要使此水库除险加固满足防洪要求，需增大溢洪道泄量，降低汛限水位，在考虑现状溢洪道和新建泄洪底洞的可能中，形成了两个方案：1)对现有溢洪道进行挖深、拓宽改造；2)新开挖一个泄洪洞，完善现有溢洪道，利用泄洪洞和溢洪道同时泄洪。
　　方案一：降低堰顶高程，增加堰顶和泄槽宽度，以增大溢洪道泄洪流量，满足泄洪要求。经过几个方案的计算比较，确定本方案为：将原堰顶高程1085.5m降低到1083.0m，原控制段总宽27.4m，拓宽为35.0m，采用开敞式驼峰堰。溢洪道总长496m，其中引渠长36m，底宽35m～55 m，边坡1:1的梯形断面，用浆砌块石和混凝土衬砌，底板纵坡-1％；控制段长10.8m，堰顶净宽为4×8m，总宽35m，钢筋混凝土结构，顶部修建交通桥；泄槽段长379.2m，底宽18m～35m，纵坡1％～37％；消能防冲段长70m，前为消力池，长35m，宽25m，后为海漫段，长35m。
　　方案二：经过初步勘测，根据左、右两岸地质条件，泄洪洞布置在水库左岸，进口选在大坝左岸上游100 m处，泄洪涧全长691m。0+000～0+290段洞轴线与大坝轴线夹角730，在0+290处洞轴线向右转500，0+500处再向右转400，最后在0+602处进入下游消能段。
　　泄洪洞进口底板高程1076.0m，进口0+000处先设拦污栅一道，拦污栅与底板夹角670。进口闸门段长5m，设高3.25m、宽3.25 m的平板闸门两扇，供检修隧洞时使用。主洞段长541.6m，该段全线采用内径6.5m的圆形断面。出口闸门段长5.0m，横断面为高3.25m、宽3.25m的两个矩形断面，内设高3.25m、宽3.25m的平板闸门两扇，出口闸门段的底板高程为1074.8m。消力池长35m，宽15m，深5.6m，池坎高2.0m。消力池后依地形进行衬砌，将洪水引入自然河道。
　　两种改造方案均是在同样的汛限水位1080.20m时开始起调泄洪的，方案一在汛限水位1080.20m时由输水涵洞泄洪，水位超过溢洪道控制段底板高程1083.0m时溢洪道开始泄洪；方案二在汛限水位1080.20 m时由泄洪洞泄洪，水位超过溢洪道控制段底板高程1085.50m时溢洪道开始泄洪。
　　设计认为上述两种方案各有优缺点，其中方案一具有结构简单，施工方便，造价较低，节省材料，运行管理方便的优点，但同时存在开挖量较大、溢洪道现护砌工程不能利用等缺点；而方案二能部分利用溢洪道现控制段工程，但新开挖泄洪洞结构复杂，覆盖层薄，岩层破碎，施工难度大，造价较高，运行管理难度较大。
　　分析对比认为：方案一设计、施工经验成熟，造价较低，检修管理方便，适合于本地区修建，因此推荐挖深、拓宽溢洪道改造方案。
　　4.3 输水洞维修加固
　　现卧管有纵横裂缝多条，砂浆多处剥落，需整修。卧管的孔口盖板部分损坏、丢失，设计对卧管和输水涵洞进口采用浆砌块石整修，并用混凝土衬砌。考虑输水涵洞要承担一部分汛期泄洪的任务，设计对输水涵洞出口和干渠渠首段进行整修，安装渠首泄水闸闸门和节制闸，护砌泄水渠消能段。
　　5 结语
　　改造水库，消除隐患，使其过关脱险，充分利用现有水利设施，延长其正常运行期限，发挥其最佳效益，促进当地农业、工业经济发展，需要我们全体水利工作人员的共同努力，大处着眼，小处着手。

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