玄羊河水庫除險加固的設(shè)計技術(shù)要點

郭海英

( 黑龍江省八五八農(nóng)場水務(wù)局，黑龍江 虎林158419)

1 工程概況

玄羊河水庫位于倭肯河二級支流玄羊河上游，地處勃利縣大四站鎮(zhèn)境內(nèi)玄羊河村，其地理坐標為E130°22'36″，N45°49'32″，是一座以灌溉為主、兼顧防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的小(1) 型水庫，流域面積17 km2。

玄羊河水庫始建于1957年，1965年續(xù)建，1973年竣工。水庫主體工程由土壩、溢洪道和輸水洞3部分組成。

玄羊河水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)魚等綜合利用的小( 1) 水庫，設(shè)計灌溉水田73.3 hm2，現(xiàn)狀實際灌溉水田面積53.3 hm2，保護耕地1 000 hm2、3個村鎮(zhèn)、人口6 600人及省道308。

2 水庫存在問題

根據(jù)玄羊河水庫大壩安全鑒定報告，水庫現(xiàn)有土壩、溢洪道和輸水洞等主體工程都存在嚴重質(zhì)量問題，存在的主要問題有:

1) 土壩:現(xiàn)場檢查土壩上游護坡塊石風(fēng)化破碎嚴重，下游邊坡部分段有碎石護坡，壩后有漏水點［1］。

2) 溢洪道: 破壞嚴重，出口無消力池與海漫段，溢洪道邊墻、底板混凝土剝蝕破損，漿砌石風(fēng)化嚴重，出口陡坡段底坎剝蝕，不能正常泄水。

3) 輸水洞: 預(yù)制圓涵已破損嚴重，木閘門漏水，啟閉機銹蝕失靈，洞身漏水嚴重，下游翼墻已沖毀斷裂，出口無消力池，無海漫，輸水洞已不能正常運行。

4) 壩上沒有搶險照明、觀測、通訊、交通等管理設(shè)施，大壩運行管理較差。

3 水庫規(guī)模及防洪標準的確定

水庫主要建筑物原設(shè)計標準為:20 a一遇洪水設(shè)計，200 a一遇洪水校核。本次復(fù)核設(shè)計標準按《水利水電工程等級劃分及洪水標準》( SL252—2000) 規(guī)定:水庫最大庫容超過100 ×104m3，為小(1) 型水庫，工程等別為Ⅳ等，水庫壩高＜15 m，上下游水位差＞10 m，且低山丘陵區(qū)，因此屬于山丘、丘陵區(qū)水庫，因此本次確定水庫設(shè)計標準:30 a一遇洪水設(shè)計，300 a一遇洪水校核。

4 主要特征水位的確定

4.1 死水位

水庫現(xiàn)狀死水位275.57 m，死庫容為9.3 ×104m3。根據(jù)本次實測地形圖量算，該水位下庫容為2.8 ×104m3;灌溉輸水洞底高程為273.29 m，但該輸水洞已確定廢棄重建。

根據(jù)本次水文分析成果，壩址以上年輸沙量1388.1 t/a，按水庫再運行50 a考慮，泥沙淤積庫容為5.34 ×104m3，按來沙60%淤積在水庫中，計算水庫泥沙淤積庫容需3.20 ×104m3，本次按照復(fù)核后的庫容曲線，運行期末水庫淤積高程為275.73m，現(xiàn)狀死水位不能滿足未來水庫運用要求，故本次按滿足淤積和輸水洞放水要求確定死水位276.57m，相應(yīng)死庫容為5.95 ×104m3，可以滿足運用要求。

4.2 正常蓄水位

在維持正常蓄水位不變的情況下，玄羊河水庫正常蓄位為282.37 m，相應(yīng)庫容59.9 ×104m3; 死水位為276.57 m，死庫容5.95 ×104m3; 水庫調(diào)節(jié)庫容54.0 ×104m3。按上述規(guī)模復(fù)核水庫可灌溉水田面積83.3 hm2，灌溉保證率為75%，多年平均灌溉供水量75.8 ×104m3。水庫調(diào)節(jié)性能為年調(diào)節(jié)水庫。因此，本次設(shè)計正常蓄水位不變。

5 水庫除險加固的主要工程措施及技術(shù)要點［2］

5.1 大壩工程處理措施

土壩壩型為中礫、細礫、砂、黏土等多材料填筑壩，壩長230 m，現(xiàn)設(shè)計壩頂高程285.90 m，壩頂寬5 m，最大壩高13.10 m，上游坡比1∶3.0，下游坡比1∶3.0，壩后坡培厚黏土料; 上游護坡采用干砌石護坡，在283.37 m( 正常蓄水位加1 m) 以下，采用35 cm厚，283.37 m以上干砌石厚30 cm，碎石、砂礫石各15 cm，固腳頂高程282.37 m，頂寬2 m，深1 m，底寬1 m。下游設(shè)排水蓋重，在壩腳處厚度1.80 m，向下游延伸73 m，蓋重厚度降至0 m，蓋重范圍自樁號0 +070 ～0 +150m。

5.2 溢洪道工程處理措施

溢洪道采用開敞式寬頂堰，為開敞無閘方式運行，堰頂高程為282.37 m，溢洪道寬度為11 m，現(xiàn)狀溢洪道邊墻、底板均為漿砌石護砌，本次設(shè)計在原漿砌石邊墻上鑿毛20 cm，堰體上鑿毛20 cm，在上面掛鋼筋網(wǎng)襯砌混凝土20 cm后頂高程控制在282.37 m;清理消力池內(nèi)積土及整修消力池坎部分殘缺塊石，新建下游海漫段，海漫段長40 m，采用厚30 cm干砌石護砌、下設(shè)碎石、砂礫石墊層各15 cm。

5.3 輸水洞工程處理措施

輸水洞位于0 +158 樁號處，為原址拆除后向左移10 m重建，基礎(chǔ)建在原狀土基上。輸水洞主要包括進口段、閘室、涵洞、人行橋、消力池、海漫等部分。

進口護砌段長5.0 m，設(shè)30 cm厚的干砌石護砌，下設(shè)碎石、砂礫石各20 cm; 進口導(dǎo)墻段長7 m，底板寬由4 m過渡到1 m，采用八字形U 型槽結(jié)構(gòu)。進口底高程276.07m。

閘室為鋼筋混凝土U 型槽結(jié)構(gòu)，長4 m，凈寬度為1.0 m，底板頂高程為276.07 m，閘墩頂高程高于興利水位為282.52 m。底板厚1.5 m，邊墩厚1.0 m。閘室內(nèi)設(shè)工作門及檢修門，閘室設(shè)啟閉排架，排架上設(shè)閘門啟閉機。

涵洞為1 孔混凝土方涵，斷面尺寸( 寬×高) 為1.0m×1.8m，涵洞總長60 m，分5 節(jié)布置，出口底板設(shè)計頂高程為271.69 m，涵洞縱向比降為i =0.073。

消力池采用八字形混凝土U 型槽結(jié)構(gòu)，前端底寬1 m，末端寬3 m，消力池長12 m。消力池深1 m，消力池底板厚度1 m，出口海漫段長10 m，采用30 cm干砌塊石護砌，下設(shè)碎石、砂礫石墊層各20 cm。

土壩與閘室啟閉平臺之間設(shè)工作橋，橋面頂高程為285.90 m，橋面寬2 m，橋長19.20 m，每跨長6.40 m，共分3 跨。橋面板由混凝土梁、柱支承，柱基礎(chǔ)落在涵洞兩側(cè)邊墻上。

本水庫原是一座嚴重病險水庫，經(jīng)過科學(xué)的除險加固，能充分發(fā)揮預(yù)期防洪和灌溉效益，現(xiàn)已施工完成，運行完好。

［1］佳木斯市水利勘測設(shè)計研究院. 勃利縣玄羊河水庫大壩安全鑒定報告書［R］. 佳木斯: 佳木斯市水利勘測設(shè)計研究院，2009.

［2］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院. 勃利縣玄羊河水庫除險加固工程初步設(shè)計報告［R］. 哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2011.