太平窯水庫更新改造方案初探

張 帆

（山西省水利建設開發(fā)中心，山西 太原 030002）

1 基本情況

太平窯水庫位于朔州市朔城區(qū)東9 km的賈莊鄉(xiāng)太平窯村，水庫坐落在桑干河一級支流恢河上，控制流域面積1170 km2，總庫容996萬m3。設計灌溉面積1.233萬hm2，有效灌溉面積0.833萬hm2，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧綜合利用的?。ㄒ唬┬退畮?。

水庫興建于1957年，1958年汛期攔洪蓄水，以后逐年續(xù)建配套。2013年除險加固后，達到20年一遇設計、100年一遇校核的防洪標準。水庫樞紐工程主要由主壩、南副壩、北副壩、灌溉進水閘和泄水閘五部分組成。主壩壩長1050 m，壩高8.5 m，壩頂寬7.5 m，壩頂設防浪墻，墻高1 m，壩型為均質(zhì)土壩。南副壩壩長1200 m，壩高4 m，壩頂寬6 m，為均質(zhì)土壩。北副壩壩長1080 m，壩高4 m，壩頂寬6 m，為均質(zhì)土壩。灌溉進水閘為3孔胸墻式鑄鐵閘門，孔口尺寸2 m×2 m（寬×高），最大引水流量70 m3/s。泄水閘為7孔胸墻式弧形鋼閘門，單孔孔口尺寸7 m×3 m（寬×高）。

2 水庫存在問題及更新改造必要性分析

水庫除險加固后，總庫容為996萬m3，目前淤積庫容達706萬m3，按設計正常蓄水位1065.80 m蓄水，興利庫容僅124萬m3。每年調(diào)蓄水量不足300萬m3，水庫的淤積嚴重影響了灌溉效益的正常發(fā)揮，為滿足下游農(nóng)業(yè)灌溉需求，管理單位經(jīng)常違規(guī)超水位蓄水，春澆前蓄水位高達1067.20 m，超過校核洪水位（1066.75 m）約0.5 m，水庫一旦失事，后果不堪設想。

為增加興利庫容，確保下游0.833萬hm2的農(nóng)田灌溉以及保護下游11個村莊、1.6萬人的生命財產(chǎn)安全，對太平窯水庫進行更新改造是十分必要的。下文提出兩種方案進行比較和探討，方案一是以水庫清淤為主的更新改造方案，方案二是新建太平窯二庫的更新改造方案。

3 水庫清淤更新改造方案

在水庫除險加固的基礎上，根據(jù)大壩安全鑒定意見及工程現(xiàn)狀，確定水庫更新改造工程內(nèi)容如下：庫區(qū)清淤；主壩上游護坡全部翻修，壩頂新修漿砌石防浪墻，鋪設壩頂路面；對主壩壩基（包括閘基）進行高噴防滲處理；副壩培厚，設置上下游壩坡防護，壩頂新修壩頂路面；拆除現(xiàn)有進水閘，原址新建；泄水閘下游河道順直加固；增設大壩安全監(jiān)測設施。

3.1 水庫庫區(qū)清淤

清淤范圍在平面上是主壩及左右岸副壩所圍面積，順水流方向長度約0.6～2.9 km，垂直水流方向平均寬度約1.1～1.7 km，清淤底高程按主壩前1060.80 m控制，向上游按1/500縱坡和1/220縱坡抬高，清淤平均深度約4.2 m。清淤總方量約604萬m3。

清淤出的土方一部分用于副壩培厚，大部分棄于主壩—洗朔公路之間的河道棄土場內(nèi)（留足行洪河道），棄土場順水流方向長度約0.6 km，垂直水流方向平均寬度約0.9 km。棄土場底面高程約1058.00 m，頂高程1068.80 m，與主壩壩頂高程齊平，棄渣最大高度10.8 m，高出周圍地面高程的棄土邊坡為1∶2。

3.2 庫區(qū)整治工程

主要對主副壩上游護坡翻修，采用混凝土預制六棱塊下鋪反濾層整治，并翻修壩頂路面，特別是作為朔州市的近郊水庫，應充分考慮旅游和景觀工程。

3.3 壩基（閘基）防滲工程

壩基（閘基）防滲采用單排高壓擺噴灌漿方式，防滲軸線位于主壩上游坡腳及閘基鋪蓋上游端處。防滲墻主要防滲范圍為壩基礫沙及卵石混合土，墻頂與壩體防滲土工膜相接，底部伸入低液限黏土層2.0 m。防滲墻最大高度21.56 m，最小高度17.11 m。防滲墻結(jié)構(gòu)型式為擺噴折接。

3.4 壩后河道防護工程

為堆放庫區(qū)清淤的土方，將主壩下游規(guī)劃為棄土場，在泄水閘下游留足行洪河道。行洪河道始于泄水閘消力池末端，終于下游公路橋處，總長613.9 m，底寬100 m，邊坡1∶1，邊墻高3.5 m，采用鉛絲籠石結(jié)構(gòu)防護，厚0.5 m。上部土質(zhì)邊坡，坡比1∶2，采用草皮護坡。

3.5 進水閘工程

拆除現(xiàn)有進水閘，新建進水閘3孔，由引水渠段、閘室段（含陡坡段）、消力池段、海漫段及防沖槽段組成，總長102.50 m，尺寸2 m×2 m（寬×高），為潛孔式閘門。進水閘為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.6 大壩觀測工程

本次更新改造設計設置了大壩表面變形觀測和滲流壓力觀測項目。

4 新建太平窯二庫更新改造方案

4.1 調(diào)蓄功能比較

規(guī)劃的太平窯二庫為旁引水庫，總庫容527萬m3，興利庫容518萬m3。以清淤為主的更新改造方案清淤量約604萬m3，水庫運行30年后，扣除泥沙淤積侵占庫容，興利庫容可維持在369萬m3左右，與神頭泉引水量聯(lián)合供水，可滿足0.833萬hm2農(nóng)田灌溉需水調(diào)節(jié)要求。

以清淤為主的更新改造方案，水庫經(jīng)清淤后，至少可運行30年，每月可攔蓄400萬m3泥沙，即減少下游東榆林水庫入庫泥沙400萬m3，相比太平窯二庫方案，對延長東榆林水庫使用壽命更具有積極意義。

4.2 開發(fā)效益比較

規(guī)劃的太平窯二庫主要為工業(yè)供水和農(nóng)田灌溉，設計工業(yè)供水量為1200萬m3（P=95%），供水對象為平朔粉煤灰資源優(yōu)化整合利用加工廠，年用水600萬m3；山西省電能廠，年用水30萬m3；硅鋁合金廠，年用水50萬m3；朔州市垃圾處理廠，年用水220萬m3；朔州市東部工業(yè)園區(qū)，年用水300萬m3。設計灌溉面積0.333萬hm2，灌溉供水量999萬m3（P=50%），由于調(diào)節(jié)能力過高，對下游河道和東榆林水庫棄水量小，其中50%年份棄水266萬m3，95%年份棄水134萬m3。

以清淤為主的更新改造方案開發(fā)任務為農(nóng)田灌溉，灌溉面積0.833萬hm2，灌溉供水量1609萬m3，調(diào)節(jié)能力適中，對下游河道和東榆林水庫棄水量較大，其中50%年份棄水880萬m3。

考慮萬家寨引黃北干線完全可滿足該區(qū)域工業(yè)需水要求，故以清淤為主的更新改造方案比新建太平窯二庫方案可增加灌溉面積0.5萬hm2，從維護下游河道生態(tài)和保障東榆林水庫入庫水量等方面均優(yōu)于新建太平窯二庫方案。

4.3 投資收益比較

以清淤為主的更新改造方案總投資1.50億元，比新建太平窯二庫方案少1.33億元。特別是以清淤為主的更新改造方案可造地51 hm2，行洪河道占地9 hm2，太平窯水庫打造成景觀湖后，湖邊土地可大幅升值。而新建太平窯二庫方案此部分占地為水面和工程占地，無經(jīng)濟收益。

4.4 景觀環(huán)境比較

以清淤為主的更新改造方案可使太平窯水庫的整體環(huán)境得到改善，大壩上游2.9 km長、1.7 km寬庫區(qū)可形成水面，主副壩壩坡得以整修，壩下游610 m范圍內(nèi)河道徹底整治，水庫破損狀況改變?yōu)榫坝^湖。新建太平窯二庫可在現(xiàn)有水庫下游增加水面1.28 km2，河道治理長度比以清淤為主的更新改造方案增加1.45 km。

4.5 安全運用比較

太平窯水庫的防洪能力雖已達標，但壩基滲漏問題依然存在，特別是新建太平窯二庫蓄水后，太平窯水庫大壩下游水位抬高，對大壩穩(wěn)定安全產(chǎn)生不利影響。如果實施以清淤為主的更新改造方案，大壩下游形成整體臺地，大壩的穩(wěn)定及滲漏問題全部解決。

4.6 工程實施難易性比較

新建太平窯二庫占地范圍較大，工程永久占地43.793 hm2，至設計水平年生產(chǎn)安置人口448人；淹沒影響各類土地12.69 hm2，墳墓20冢，庫區(qū)內(nèi)有8條500 kV高壓線路，其中6條線路中的7座鐵塔基礎高程低于正常蓄水位，至規(guī)劃水平年需生產(chǎn)安置974人。且需對鐵塔進行保護或?qū)旊娋€路改線。同時，新建太平窯二庫的實施周期較長，履行報批手續(xù)多，涉及部門多，難以盡快見效。

5 結(jié)語

綜上所述，新建太平窯二庫能夠改善太平窯水庫下游的環(huán)境，增加下游景觀水面，但投資收益低、實施難度大、建設周期長、太平窯水庫的環(huán)境得不到改善。因此，推薦以清淤為主的更新改造方案。