試馬水庫(kù)除險(xiǎn)加固建設(shè)及效益分析

葉有烽

(陜西省商南縣水利工程質(zhì)量監(jiān)督站 ，陜西 商南726300)

商南縣試馬水庫(kù)位于丹江二級(jí)支流試馬河中下游，距縣城12.0 km，距試馬鎮(zhèn)2.0 km，是一座以防洪為主，兼有灌溉、供水和發(fā)電的Ⅳ等小(1)型工程。壩址以上河道12 km，控制流域面積30 km2，總庫(kù)容264萬(wàn) m3，設(shè)施灌溉面積3000畝。水庫(kù)1970年動(dòng)工興建，1976年建成，至今已運(yùn)行32年。

試馬水庫(kù)樞紐工程由粘土斜墻堆石壩、側(cè)槽式溢洪道、放水涵洞及壩后引水式電站組成。大壩壩高32.4 m，壩頂長(zhǎng)130 m，寬5 m。背水坡戧臺(tái)寬3.5 m，設(shè)有過壩渠道。溢洪道位于大壩右壩肩，其軸線距右壩肩28.8 m，側(cè)槽起始斷面寬 5.0 m，末端斷面寬9.5 m，泄槽段寬9.5 m，泄槽末端接消力池。消力池末端為3.0 m高漿砌石溢流堰，后接漿砌石護(hù)坦。放水洞布置在左壩肩，為φ600的鋼筋砼有壓涵管，洞長(zhǎng)65 m，出口采用手動(dòng)閘閥控制，設(shè)計(jì)流量0.48 m3/s。電站位于壩后左岸，設(shè)計(jì)利用水頭20 m，流量0.5 m3/s，裝機(jī)容量75 kw。水庫(kù)保護(hù)試馬鎮(zhèn)49個(gè)黨政機(jī)關(guān)和企事業(yè)單位，8個(gè)行政村32個(gè)村民小組，11 209人3 860間房屋，12 500畝耕地，還有1.2 km“312”國(guó)道和 1.8 km 鐵路的安全。

1 水庫(kù)存在的主要問題

2003年4月，商洛市水務(wù)局組織西北農(nóng)林科技大學(xué)及相關(guān)專家對(duì)水庫(kù)進(jìn)行安全鑒定，報(bào)告分析，該工程是一座典型的"三邊"工程，設(shè)計(jì)采用的洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低、選用洪峰、洪量值偏小，而且施工質(zhì)量差，運(yùn)行中一直存在諸多隱患，工程主要存在以下問題:1)大壩背水坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。2)溢洪道側(cè)堰及側(cè)槽、泄槽底板浸水;邊墻高度不足，砼底板薄(0.2 m)，質(zhì)量差，經(jīng)長(zhǎng)期剝蝕，存在大面積粗骨料外露現(xiàn)象;消力池結(jié)構(gòu)型式不合理，底板曾多次沖毀，邊墻倒塌;輸水渠道跨溢洪道渡槽阻水。3)放水涵管進(jìn)水口損壞，閥門年久失修、滲漏嚴(yán)重。4)溢洪道進(jìn)口邊墻未與庫(kù)岸形成封閉，墻后進(jìn)庫(kù)道路高程低于校核洪水位;5)防汛上壩道路未進(jìn)行硬化，防汛搶險(xiǎn)交通不便;上壩路與壩頂之間無(wú)交通橋連接，防汛搶險(xiǎn)交通不便。6)大壩安全監(jiān)測(cè)、管理、通訊等設(shè)施不完善。因此認(rèn)為大壩為“三類壩”，水庫(kù)為“病險(xiǎn)水庫(kù)”。

2 除險(xiǎn)加固措施

依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201－94)、《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252－2000)、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274－2001)、《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL253－2000)、《陜西省商南縣試馬水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)》，試馬水庫(kù)樞紐屬Ⅳ等小(1)型工程，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，其防洪標(biāo)準(zhǔn)按30年一遇洪水設(shè)計(jì)，300年一遇洪水校核。相應(yīng)加固措施為:培厚大壩背坡;加固溢洪道，完善附屬設(shè)施;加固放水建筑物;增設(shè)大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。

2.1 大壩加固

1)設(shè)計(jì)對(duì)背水坡進(jìn)行培厚處理，在高程522.40 m處設(shè)2 m寬戧臺(tái)，以下用堆石料進(jìn)行培厚加固，培厚坡比為自上而下 1:1.6，1:1.7，并在高程 512.40 m 設(shè)一道 1.5 m 寬的戧臺(tái)。對(duì)培厚壩坡整坡后進(jìn)行塊石砌護(hù)，厚度0.3 m。對(duì)大壩背水坡522.40 m以上部位進(jìn)行翻修。2)壩頂上游增設(shè)1.0 m高防浪墻。3)對(duì)上游壩坡進(jìn)行局部整修，整修后迎水坡坡比自上而下分別為 1:2.0、1:2.5、1:2.75，變坡點(diǎn)高程分別為522.00 m、512.30 m。4)對(duì)背水坡戧臺(tái)上的原過壩渠道進(jìn)行改建。

2.2 溢洪道加固

1)溢洪道改造加固。帷幕灌漿的平面布置為:帷幕灌漿前半段呈“L”，沿側(cè)堰軸線布置長(zhǎng)34 m;垂直堰軸線長(zhǎng)10 m，后半段于堰軸線呈19°夾角延長(zhǎng)至大壩軸線處，長(zhǎng)10 m，然后沿大壩軸線方向，長(zhǎng)18 m，深入大壩粘土心墻兩孔。2)溢流堰加固。拆除原溢流堰表層料石后，再現(xiàn)澆30 cm厚實(shí)用堰型的鋼筋砼面層，堰型采用克～奧曲線實(shí)用堰。同時(shí)適當(dāng)清除堰前破碎的強(qiáng)風(fēng)化基巖，開挖至526.0 m高程，開挖坡比1:0.7，開挖坡面采用現(xiàn)澆30 cm厚C25鋼筋砼防護(hù)。3)泄槽段邊墻和底板加固。在利用原邊墻的基礎(chǔ)上，在其上部按照泄洪要求新修擋墻。同時(shí)在原邊墻上增設(shè)排水孔，孔徑80 mm。底板在打毛現(xiàn)狀混凝土面層的基礎(chǔ)上現(xiàn)澆20 cm厚的C25鋼筋混凝土面層。在底板上布置梅花型錨筋，錨筋直徑16 mm，深1.5 m，間距1.0 m。4)挑流鼻坎防沖加固。將原底流消能改為挑流消能方式。挖除鼻坎下砂礫石層，以鼻坎坐在基巖上為標(biāo)準(zhǔn)，挑流鼻坎下部為 1.3～2.1 m厚漿砌石基礎(chǔ)，表面現(xiàn)澆0.5 m厚 C25鋼筋混凝土，鼻坎下部澆筑1.5 m深0.5 m厚齒墻。5)跨溢洪道渡槽改建。設(shè)計(jì)拆除原渡槽，改建為鋼管渡槽，鋼管直徑600 mm，鋼管進(jìn)口高程512.10 m，管底比降1/500。6)拆除溢洪道進(jìn)口吊橋，新建跨溢洪道平板橋1座。橋墩采用M7.5漿砌石砌筑。臺(tái)帽采用C25鋼筋砼澆筑。橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為汽－10、掛 －50，上部結(jié)構(gòu)為空心板，橋面寬5 m，板厚0.8 m。

2.3 加固放水設(shè)施，增設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)施

1)恢復(fù)原已破壞的放水涵管進(jìn)水口。由于大壩背水坡培厚，延長(zhǎng)放水涵管5 m。延長(zhǎng)涵管時(shí)拆除原放水閘閥工作房及原異徑管;在大壩二級(jí)戧臺(tái)左壩肩新建放水控制室，室內(nèi)設(shè)置檢修、工作閘閥2臺(tái)套，斗門2處。2)增設(shè)大壩變形、壩體浸潤(rùn)線、壩下游滲流量、水位等常規(guī)觀測(cè)設(shè)施。變形監(jiān)測(cè):設(shè)縱向斷面3條，分別位于:迎水坡1條，壩頂下游側(cè)1條，下游壩坡戧臺(tái)一條。滲流監(jiān)測(cè):共布設(shè)1條橫向觀測(cè)斷面，布設(shè)在大壩樁號(hào)0+080。平行壩軸線分別在壩頂下游側(cè)、下游壩坡二級(jí)戧臺(tái)分別布設(shè)一條測(cè)壓管。共布設(shè)測(cè)壓管2條。測(cè)壓管埋設(shè)至大壩最低浸潤(rùn)線以下1.0 m。水位監(jiān)測(cè):在放水塔身布置水尺，采用C20鋼筋混凝土柱，油漆標(biāo)識(shí)水位，每根高2.5 m，共8根。

3 效益分析

3.1 防洪效益

1)保護(hù)房屋。保護(hù)下游房屋57 900 m2，按當(dāng)?shù)亟ǚ繕?biāo)準(zhǔn)、成本及消費(fèi)水平核算，600元/m2，水利減災(zāi)率按2%計(jì)，則保護(hù)房屋效益為:

57900×600×2%=69.48萬(wàn)元。

2)保護(hù)耕地。試馬水庫(kù)下游有耕地1.23萬(wàn)畝，按照當(dāng)?shù)匾苑N植小麥、玉米為主的習(xí)慣，復(fù)耕系數(shù)1.8，依據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，小麥、玉米分均按2.0元/kg。則保護(hù)耕地效益為:

(12500×400+10000×850)×2.0×2%=54.00萬(wàn)元。

經(jīng)估算，加固后水庫(kù)防洪效益為123.48萬(wàn)元。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

1)灌溉。試馬水庫(kù)有效灌溉面積3 000畝，據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)施灌溉后，每年每畝地增產(chǎn)小麥100 kg、玉米140 kg，水利分?jǐn)傁禂?shù)為0.4，那么灌溉效益為:

(3000×100+2400×140)×2.0×0.4=50.88萬(wàn)元。

2)養(yǎng)殖。試馬水庫(kù)養(yǎng)殖面積為140畝，按每畝養(yǎng)魚100kg，單價(jià)10元/kg，水利分?jǐn)傁禂?shù)為0.4，養(yǎng)殖效益為:

140×100×10×0.4=5.6萬(wàn)元。

3)供水。據(jù)調(diào)查，試馬水庫(kù)每年向下游集鎮(zhèn)及農(nóng)戶供水30萬(wàn) m3，每噸水費(fèi)按0.7元收取，水利分?jǐn)傁禂?shù)為 0.4，則供水效益為:

300 000×0.7×0.4=8.4萬(wàn)元。

經(jīng)估算，加固后水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益為64.88萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

通過除險(xiǎn)加固，水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到30年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核。多年來(lái)，經(jīng)過受住了多次洪水考驗(yàn)，徹底解決了縣鎮(zhèn)政府及水利主管部門的心腹之患，政府及村民防汛壓力明顯減輕。除險(xiǎn)加固工程的實(shí)施，不僅確保了下游公共設(shè)施及1.1萬(wàn)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，為試馬鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為試馬鎮(zhèn)建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)觀光示范園提供了先決條件，還為全面開發(fā)水庫(kù)上游的上蒼房森林公園提供了靚麗景點(diǎn)。因此，防洪效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著。

[1]試馬水庫(kù)安全鑒定報(bào)告書.商洛市水務(wù)局.2003.4.

[2]王強(qiáng).月嶺山水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程及效益分析.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì).2010(26).

[3]張斌，等.石堡川水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程建設(shè)及效益分析.陜西水利.2012(1).