昔陽縣水峪水庫除險(xiǎn)加固工程分析

王麗莉

（昔陽縣水峪水庫管理站，山西 昔陽 045300）

1 水峪水庫概況

水峪水庫位于海河流域子牙河水系松溪河支流昔陽縣趙壁河上游的水峪村南，距縣城40 km。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪排沙洞及輸水管四部分組成，設(shè)計(jì)總庫容為1 207萬m3，是一座以防洪為主兼顧灌溉的中型水庫，設(shè)計(jì)灌溉面積1 333.33 hm2。壩址以上控制流域面積82.5 km2，流域長度12.5 km，流域平均寬度6.6 km，流域平均縱坡27.96%。水庫控制流域中，石山區(qū)面積39.37 km2，土石山區(qū)面積30.16 km2，黃土丘陵溝壑區(qū)12.97 km2，占流域總面積的15.729%。

2 流域水文

流域處于半干早大陸性氣候區(qū)，年平均氣溫7.5℃，極端最高氣溫39.5℃,最低氣溫-26℃，多年平均降雨量583 mm，多年平均蒸發(fā)量1 371 mm，無霜期約160 d左右,最大風(fēng)速22 m/s。水峪水庫有實(shí)測降雨觀測資料，系列為1979年—2000年共28年，采用加權(quán)計(jì)算法，借用相關(guān)性較好的流域附近的樓坪、新莊、松煙三站平均年降水系列，推求流域平均年降雨系列。水峪水庫有1979年—1988年實(shí)測來水量資料，用這10年的實(shí)測來水量資料分別與水庫年降水和三站降水年均值，建立年降雨—徑流深（P～h）相關(guān)關(guān)系，以此推求水峪水庫年徑流系列。求得的多年平均年徑流量為358萬m3。最大年為1963年1 815萬m3，最小1997年為67萬m3。

水庫控制流域內(nèi)沒有水文站，水峪水庫建庫后，也沒有洪水實(shí)測資料，無法采用實(shí)測資料進(jìn)行分析計(jì)算，洪水計(jì)算采用1991年山西省編制的《山西省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊》進(jìn)行計(jì)算。水庫調(diào)節(jié)采用典型年調(diào)節(jié)法，經(jīng)調(diào)算P=50%保證率條件下的灌溉面積為800 hm2，相應(yīng)興利水位為1 085.89 m。

3 工程存在的主要問題

3.1 水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)低

水峪水庫為中型水庫,根據(jù)據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL 252—2000》水峪水庫為三等水利樞組工程，樞紐永久性建筑物大壩、溢洪道、泄洪排砂洞、輸水洞等為3級建筑物,其它永性次要建筑物為4級建筑物。三級建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)，土石壩正常應(yīng)用洪水標(biāo)準(zhǔn)50～100年一遇，非常應(yīng)用洪水標(biāo)準(zhǔn)1 000～2 000年一遇。水庫現(xiàn)狀條件下，僅能滿足50年遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核標(biāo)準(zhǔn)，與《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)SL 252-2000》所規(guī)定的中型水庫的洪水標(biāo)準(zhǔn)相差較遠(yuǎn)。

3.2 壩基滲漏嚴(yán)重

壩基原計(jì)劃用粘土截水墻截?cái)喔采w層，但在1973年施工中，因壩基砂礫石層埋深在40 m以上，開挖困難，所以主河槽寬300 m中，左端260 m截水墻下挖僅12 m，右端60 m僅下挖6 m深，截水墻均未挖到不透水層上。由于截水槽均未挖到不透水層上，而造成了水庫嚴(yán)重滲漏的不良后果，1975年7月上旬，由于連續(xù)降雨，7月9日庫水位超過1 077.5 m，背水面壩腳右端出現(xiàn)漏水和沸沙現(xiàn)象，同年10月26日當(dāng)庫水位達(dá)到1 084.8 m，背水面壩腳下右端寬約100 m左右出現(xiàn)嚴(yán)重的管涌和沸沙現(xiàn)象，壩腳下游700 m內(nèi)的土地形成大面積沼澤。

為了搞清壩基滲漏情況，曾經(jīng)于1976年3月12日—4月7日進(jìn)行觀測，水位從1 081.52 m下降到1 080.51 m，共27 d時(shí)間，總滲漏量為69.12萬m3，日均滲漏量為2.56萬m3。經(jīng)分析滲漏原因，主要是壩基砂卵礫石層沒有全部截?cái)?，而且砂卵礫石的級配不均勻，主要為大粒徑，中粒徑和小粒徑較少。因此水庫壩基滲漏嚴(yán)重，蓄不住水，水庫經(jīng)?？諑爝\(yùn)行。1980年以前庫水位一般控制在1 075.5～1 077.5 m。

1980年4月20日，庫水位降到1 073.5 m時(shí)，在泄洪洞進(jìn)口上游300 m處，出現(xiàn)長174 m和大壩平行的大裂縫一條，中間有三個(gè)小漏斗，其中最大一個(gè)長2.08 m，寬0.8 m，5月18日水位降到1 072.36 m時(shí)，庫區(qū)又出現(xiàn)裂縫6條，漏斗14個(gè)，最大直徑為3.1 m，深1.3 m，同時(shí)庫區(qū)右端發(fā)現(xiàn)大面積的下沉和龜裂現(xiàn)，同年汛前對漏斗和龜裂部位進(jìn)行了開挖，用砂礫料和粘土回填，并對庫區(qū)右端600 m2普遍填厚0.3 m的粘土，用拖拉機(jī)碾壓處理，后未經(jīng)高水位考驗(yàn)。1980年6月，實(shí)測防浪墻與壩頂砌石最大下沉為0.9 m，正好位于主河槽上，證明壩基形漏水通道可能性較大。

3.3 壩頂兩側(cè)路肩石向外傾斜

大壩壩頂擔(dān)負(fù)著較重的交通任務(wù)，經(jīng)近30 a的運(yùn)行，道路破壞嚴(yán)重，加上壩頂排水不暢，致使兩側(cè)路肩石向外傾斜，下游側(cè)尤為嚴(yán)重。局部路肩石與土壩頂裂開了較寬的裂縫，影響大壩的正常運(yùn)行。

3.4 泄洪排沙洞不能正常運(yùn)行

泄洪排沙洞位于大壩右端溢洪道左側(cè)巖體內(nèi)，為無壓隧洞，洞長68 m，洞徑3 m，縱坡1∶50，進(jìn)口底高程1 071.5 m，出口底高程1 070.14 m，出口接泄水明渠長9 m，寬3 m，側(cè)墻高3.5 m，以下為18 m長的陡坡挑流段，出口高程1 068.0 m，設(shè)計(jì)泄量91 m3/s，最大泄量95 m3/s。0+000.0—0+011.4段為漿砌石襯砌，0+011.40—0+022.4段為鋼筋混凝土襯砌，0+022.40—0+068段為漿砌石襯砌，0+018.8—0+021段設(shè)檢修門與工作門，其上部為園豎井式進(jìn)水塔，內(nèi)徑7 m，外徑8.6 m，高7 m，內(nèi)設(shè)4.16 mX3.75 m平板鋼制工作門及檢修門各一扇，配備QPQ—2X40 t卷揚(yáng)式啟閉機(jī)一臺，因電動(dòng)設(shè)備及電線被盜，現(xiàn)只能采用手搖啟動(dòng)，遇較大洪水時(shí)不能及時(shí)啟閉閘，影響到閘的正常運(yùn)用。建庫以來運(yùn)行近30 a，工作閘門橡膠止水老化，致使閘門四周漏水，嚴(yán)重地影響到水庫的正常蓄水。

1974年由于省水機(jī)械廠任務(wù)重，僅承擔(dān)工作閘門的制作，檢修閘門由太原市橋東街街道鉚焊廠制作，后經(jīng)省水利勘測設(shè)計(jì)院鑒定為不合格，加之無啟閉設(shè)備，檢修閘門自建庫以來未投入運(yùn)用。

3.5 水庫不能正常運(yùn)行

庫區(qū)沒有辦理征地，影響水庫正常運(yùn)行。

4 工程設(shè)計(jì)思路

4.1 工程方案

提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，消除水庫滲漏，是水庫除險(xiǎn)加固的中心任務(wù)，也是本次設(shè)計(jì)的主要目的。就本工程而言，水庫存在的主要問題，一是滲漏，二是水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)部頒標(biāo)準(zhǔn)要求。為此，設(shè)計(jì)著重從兩個(gè)方面進(jìn)行方案的比選，并加大水庫下泄量。

4.1.1 庫區(qū)及壩坡防滲（方案一）

采用CGA2B1-150/0.4/150復(fù)合土工膜，對庫區(qū)部分和壩坡上游側(cè)1 080.5 m以下全部進(jìn)行防滲處理，總防滲面積46.14萬m2。同時(shí)對兩壩肩進(jìn)行灌漿處理，以截?cái)酀B漏通道。

4.1.2 壩基垂直防滲（方案二）

采用帷幕灌漿方式，對壩基進(jìn)行全面灌漿處理，并延伸至兩岸基巖，灌漿總進(jìn)尺68 352 m。

4.1.3 加大泄量

調(diào)洪計(jì)算時(shí)，根根據(jù)確定的最高限制洪水位，進(jìn)行了下深溢洪道不同深度的調(diào)節(jié)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)下深溢洪道3 m，即溢洪道堰頂高程為1 086 m時(shí)，最高洪水位滿足要求。設(shè)計(jì)對溢洪道下深3 m改造，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 工程設(shè)計(jì)

水庫在現(xiàn)狀條件下僅能滿足50年一遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過除險(xiǎn)加固改造，水庫標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)50年設(shè)計(jì)，1 000年校核標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到部規(guī)范要求。

4.3 工程施工

水庫左、右岸均有干線公路通過，對外交通方便，便于施工，施工用電可在管理處就近架設(shè)線路，施工條件便利。施工隊(duì)伍通過招標(biāo)，選擇國家二級以上施工隊(duì)伍。

5 結(jié)語

工程實(shí)施后，水庫提高了防洪標(biāo)準(zhǔn)，減少了下游洪災(zāi)損失，保證了下游灌區(qū)800 hm2農(nóng)田灌溉任務(wù)。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)提高，保護(hù)下游面積達(dá)10.66 km2。保護(hù)范圍內(nèi)包括22個(gè)村莊，20余個(gè)企事業(yè)單位，共計(jì)1.8萬余人?？h鄉(xiāng)公路計(jì)30 km，4座橋梁，河壩50 km，300 m長的渡槽一座。以及1998年投入使用的昔九公路(山區(qū)二級)，該路全長54 km，總投資1.9億元。