周至縣塔廟水庫除險加固設計方案探討

郭新合

（周至縣水利工作隊 陜西 周至 710400）

1 概況

塔廟水庫位于周至縣西南泥峪口外1km的竹峪鄉(xiāng)塔廟村，距縣城50km，是以蓄水灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的小（二）型水庫?？値烊?8.7萬m3，有效庫容36萬m3。水庫由大壩、溢洪道和放水設施組成。壩體為均質土壩，壩長120m，壩頂寬3.0m，迎水坡坡比1∶3，背水坡坡比1∶2，無排水體。壩高14.85m，壩頂高程510m。溢洪道位于大壩的左端，為土渠，進口底高程為507m，泄洪流量21.0m3/s。該水庫由周至縣水電局勘測設計，1974年3月動工修建，1976年10月工程竣工蓄水。水庫上游流域主要是淺山溝壑區(qū)，主要水源來自泥惠渠干渠的供水。水庫建成后，承擔下游塔廟、東寨、草灘、譚家寨四個行政自然村的灌溉用水，水庫設計灌溉面積5000畝，灌區(qū)主要以種植小麥、玉米和果樹等經濟作物為主。

2 水庫病險情況

2004年10 月周至縣水務局組織有關技術人員按照規(guī)范的要求對塔廟水庫大壩工程進行了安全檢查，經過安全鑒定，水庫主要存在以下病險問題：

（1）大壩存有安全隱患。塔廟水庫建設屬于“邊施工、邊勘測、邊設計”的三邊工程。工程建設時間倉促，資金短缺，施工技術落后，壩基處理不徹底，大壩填筑質量差，壩肩岸坡陡于1∶1.5，工程隱患較多。水庫由于緊靠村莊，西岸壩體由于人為挖土壩體已破損。工程運行三十多年，雖未發(fā)生重大問題，但補修加固工程不斷。原設計洪水標準為10年一遇設計，50年一遇校核。經復核現(xiàn)設計洪水標準為20年一遇設計，200年一遇校核。大壩迎水坡砌石紊亂，壩坡未達到設計要求。

（2）溢洪道功能已喪失。塔廟水庫原溢洪道為開蔽式，建成運行后，由于前些年的連續(xù)干旱，加之水庫的主要來水靠泥惠渠干渠供給，水庫又靠近村莊，長期沒有溢洪和無人管理，群眾人為將其填平種地和堆柴草等，致水庫目前沒有溢洪道。應重新恢復原溢洪道，并進行泄洪驗算，對工程采用砌石處理。

（3）放水建筑物滲漏嚴重。塔廟水庫放水設施位于大壩的右端，為臥管式放水，設計流量1.4m3/s，采用閘門放水形式。由于年久失修，致使原放水設施不能自行排水和運行，灌溉放水困難，2000年，群眾在大壩的右端又人為重修了一條排水渠道，結構簡單，設施落后，漏水嚴重。

（4）水庫配套設施不完善，已不能適應當前社會經濟發(fā)展需要。由于當時建設條件所限，塔廟水庫大壩存在壩頂凹凸不平，迎水坡砌石損毀丟失嚴重，壩頂?shù)缆窙]有硬化，沒有觀測和通訊設施，沒有管理站房、照明設施等。塔廟水庫是周至縣西南塬區(qū)重要的地表水源，對該區(qū)域農業(yè)的發(fā)展和群眾生活的改善起著重要作用。塔廟水庫的安全與否，直接威脅著下游2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)2萬多畝農田、3.8萬余人口的生命財產安全，同時也威脅著西寶公路的安全?？紤]到以上原因，急需對塔廟水庫除險加固，使其發(fā)揮應有的效益。

表1 塔廟水庫不同頻率年徑流量表 徑流量單位：萬m3

表2 塔廟水庫不同頻率徑流量表 單位：萬m3

3 水文計算

3.1 流域概況

塔廟水庫流域因泥惠渠干渠截斷，在干渠以下水庫只有1.6km2的流域面積，其水庫的來水主要靠泥惠渠干渠供給。泥峪河是渭河的一級支流，發(fā)源于秦嶺北麓，峪口以上流域面積57 km2，主溝長17 km。

3.2 氣象

塔廟水庫流域屬暖溫帶氣候，冬季干旱少雨季，夏季炎熱多雨，流域多年平均雨量為761.7mm。降雨量年季變化大，年內分配不均勻。由于受東南亞大陸季風氣候影響，具有汛期降雨大而集中，冬季降雨量小的特征，4月～10月降雨量占全年降水量的80%以上，其中7月～10月降水量占全年降水量60%以上，11月至次年3月降水量占10%左右。塔廟水庫年徑流量主要由降水形成，河川徑流與降水量有共同特點，即年際變化大，年內分配不均勻。

3.3 徑流

塔廟水庫流域內無水文站，而流域又位于黃土臺塬區(qū)，徑流計算參證站分別選用鄰近的湯峪河漫灣水文站、黑河黑峪口水文站、澇河澇峪口水文站等進行面積比擬，并采用徑流模數(shù)進行驗證分析。根據以上三個水文站實測徑流量資料，采用頻率適線法，計算出水文站不同頻率年徑流量，采用面積比擬法計算塔廟水庫各頻率年徑流量，其成果見表1。

經查西安地區(qū)秦嶺北麓各水文站多年平均徑流量，年徑流量變差模數(shù)，由于塔廟水庫匯流面積在臺塬區(qū)，綜合分析后確定塔廟水庫多年平均徑流模數(shù)為20萬m3/km2，則塔廟水庫多年平均徑流量為32萬m3，取塔廟水庫流域年徑流變差系數(shù)CV=0.40，CS/CV=2.5，計算出不同頻率年徑流量見表2。

由于湯峪河、黑河、澇河流域均有較大山區(qū)面積，塔廟水庫流域位于黃土臺塬區(qū)，采用以上三個水文站徑流量面積比擬法推求的塔廟水庫流域的年徑流量偏大，為保證徑流量計算成果的可靠性，本次設計塔廟水庫年徑流量采用徑流模數(shù)計算。

3.4 洪水計算

塔廟水庫流域無水文站，上游大部分流域已被泥惠渠干渠截斷，只有很小的一部分流域面積內的水匯流入庫，因此不適合于采用面積比擬法來進行設計洪水的計算。根據設計洪水計算規(guī)范規(guī)定的“多種途徑、多種方法、綜合比較、合理選定”的原則，本次設計洪水計算采用地區(qū)經驗公式法。設計洪水標準：20年一遇設計，200年一遇校核。根據《西安市實用水文手用》中的公式，當流域面積F在0～50km2之內時，設計洪水用下列公式計算：

由以上成果可知，塔廟水庫洪水洪峰流量Q10=5.67m3/s，Q100=12.95m3/s。

4 工程除險加固設計

塔廟水庫流域面積1.6km2，水庫壩高15.5m，流域長度1.6km，經調洪演算計算大壩高度滿足要求，新修溢洪道也能滿足防洪要求。根據塔廟水庫安全檢查報告，確定本階段塔廟水庫除險加固工程設計主要包括以下內容。

4.1 大壩整修加固設計

壩體整修和庫西壩體填筑采用人工配合機械的方式來完成。壩體填筑前，應對原壩表面做好刨毛銜接等工作。首先對原壩表面進行清理，清除壩表面的草皮、腐殖土、垃圾、樹根等雜物，清基深度不小于30cm。取土料場表層的樹根草皮以及耕作土層等均應全部清除。大壩壩體表面補填土方應進行貼坡處理，使新老壩體緊密結合。壩體填筑土料包括土料的挖、裝、運、卸、攤、壓六道工序。土料采用1m3挖掘機裝、5t自卸汽車運輸，采用59kW推土機攤鋪平整，填土面應均衡上升，鋪土厚度控制在25cm～30cm，壓實機械采用羊腳碾進行碾壓，機具壓實不到的部位采用蛙式打夯機夯實。碾壓施工需交替、搭接、連環(huán)套進行碾壓，防止漏壓。土料壓實后，其壓實度應不小于0.96。待壩體全斷面填筑完成后，進行人工削坡整理，使其表面平整達到設計要求。壩頂?shù)缆凡捎肅20砼襯砌。

壩體整修填筑完成后，進行大壩迎水坡砌護工程。設計護坡形式為漿砌石網格，干砌石填塞。漿砌石網格采用坐漿與灌漿結合的施工方法，這樣石塊就容易膠結在一起。砌筑前首先清基灑水，鋪設8cm厚M7.5水泥砂漿，采用M10水泥砂漿勾凸縫。網格內填干砌石護坡，由低向高進行干砌石砌筑，砌石應墊穩(wěn)填實，與周邊砌實靠緊，嚴禁架空，嚴禁出現(xiàn)通縫、疊砌和浮塞，不得在砌筑層以小塊石、片石找平。背水坡由于緊靠泥峪河旅游線路，擬采用水泥四方花磚來砌護，花磚中間留孔種草。砌石護坡的方法為先在壩體坡面填筑鋪設一層土工布，再填筑20cm砂礫石墊層，頂部為30cm的砌石，砌石采用漿砌石方格，內填干砌石，網格規(guī)格為2.0m×2.0m。背水坡修建排水設施，增設排水體。

4.2 溢洪道襯砌加固處理

溢洪道修建包括土方開挖，漿砌塊石和鋼筋砼工程。土方開挖采用人工配合機械來完成。由于溢洪道緊靠村莊，而且穿越道路，擬采用涵洞形式，底部和側墻為漿砌塊石，頂部為鋼筋砼蓋板，尺寸為2.0m×2.0m×2.0m，進水口為八字墻形式，出口為坡水，下游設消力池。

4.3 放水設施

修復原臥管式排水涵洞，加固改進現(xiàn)放水設施，安排啟閉式放水閘門，保證灌溉用水啟閉方便靈活。

4.4 其它設施建設

塔廟水庫緊靠泥峪河旅游線路，擬修建管理站房200m2，壩頂安裝路燈4盞，安置大壩觀測設施1套，安排通訊電話2部。

5 結語

塔廟水庫除險加固工程主要建設內容有：①大壩整修加高培厚，迎水坡砌石護坡，背水坡砌石種草護坡并加排水體。整修加高培厚土方19285m3，堤坡角基礎開挖土方3633m3，外購外運土方 19285m3，砌石護坡2831m3，排水渠道砼9.52m3；②修建溢洪道：開挖土方 1278m3，漿砌塊石 156m3，澆筑鋼筋砼47.08m3；③修建放水設施：拆除砌體 38.18m3，澆筑砼51m3；④臨時工程：修建導流圍堰150m3，施工道路1km，場地平整600m2，臨時用房200m2；⑤修建管理機構基礎設施：修建管理房200m2，安裝通信電話兩部；⑥永久征地2.0畝。

塔廟水庫除險加固工程的建設完成，不僅可以確保下游防洪安全，而且還對擴大農田灌溉面積，促進農業(yè)種植結構的進一步調整和主導產業(yè)的健康發(fā)展起到極大推動作用。陜西水利