白洋河水庫險情分析及應急處置

（長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司，湖北武漢 430010）

1 工程概況

白洋河水庫位于長江中游北岸長江一級支流巴河支流陳廟河上游，壩址位于湖北省浠水縣團陂鎮(zhèn)徐家坳村與關口鎮(zhèn)二圣廟村交界的鴉雀咀處，距浠水縣城區(qū)24 km。水庫控制流域面積21.4 km2，總庫容2 425萬m3，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電和水產養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫［1］。水庫樞紐主要由主壩、副壩、溢洪道、灌溉輸水涵管和發(fā)電引水隧洞等建筑物組成。工程等別為Ⅲ等，主壩等主要建筑物級別為3級。水庫洪水標準為50 a一遇（P=2%）洪水設計，1 000 a一遇（P=0.1%）洪水校核，消能防沖洪水標準為30 a一遇（P=3.33%）洪水設計，相應設計洪水位86.95 m，校核洪水位87.72 m，正常蓄水位84.88 m，死水位66.10 m。

主壩為黏土心墻壩，壩頂長271.00 m，寬8.00 m，壩頂高程89.32 m，防浪墻頂高程為89.62 m，心墻頂高程為87.25 m，最大壩高32.17 m。副壩位于徐家坳村楊家榨灣右側，為黏土心墻壩，壩頂長60.00 m，寬8.00 m，壩頂高程89.15 m，心墻頂高程為87.25 m，最大壩高13.65 m。溢洪道布置于主、副壩之間的山隘口處，全長460.10 m，控制段采用無底檻寬頂堰，堰頂高程83.88 m，堰頂凈寬14.70 m。灌溉輸水涵管位于副壩壩下，管身為C25鋼筋混凝土結構，內徑1.4 m，壁厚0.35 m，全長64.61 m，進口高程76.09 m，出口高程75.96 m。發(fā)電引水隧洞位于主壩左岸鴉雀咀山體之中，隧洞進口底高程66.10 m，洞身全長96 m，其后明管段長104 m，管身為鋼筋混凝土圓形結構，隧洞和明管主管內徑1.2 m，其后接2臺小型壩后式水電站機組，總裝機容量400 kW。

2 大壩運行以來主要險情概述

白洋河水庫樞紐工程于1958年8月動工興建，1962年基本竣工并投入運用，曾于1969年、1983年進行兩次擴建,2003～2005年除險加固后至現(xiàn)狀。水庫大壩在運行過程中曾多次發(fā)生險情［2］，根據(jù)以往資料，主壩歷年險情及應急處理措施分述如下：

（1）1991年7月，當庫水位為85.3 m時，主壩樁號0+140～0+160處背水坡高程73.0～80.0 m間發(fā)生脫坡險情，脫坡長度約40.0 m，脫坡后緣深0.52～0.70 m，脫坡曲線中部高，兩端向下彎曲，脫坡部位土體含水量大，偏下部有少量隆起變形。

（2）1996年7月，主壩樁號0+158處背水坡高程73.0～80.0 m間發(fā)生脫坡險情，脫坡長度約50.0 m，脫坡體將背水坡高程73.0 m馬道內側排水溝擠垮約50.0 m，高程80.0 m處坡面發(fā)生凹陷。

（3）2015年7月，主壩背水坡左岸二級邊坡高程約76.3 m處發(fā)生脫坡險情，脫坡長度約15 m，脫坡體后緣形成高約0.3 m的陡坎。險情發(fā)生后，對脫坡部位壩坡進行了重新回填處理。

（4）2016年8月，主壩背水坡右岸二級邊坡高程約79.5 m處發(fā)生脫坡險情，脫坡長度約58.0 m，寬約23.0 m，脫坡體兩側產生約0.5 m的裂縫。險情發(fā)生后，對脫坡體予以清除，下部鋪設砂礫石，并設置排水管，增強壩坡透水性，并對壩坡進行重新修整。

3 2020 年出險情況

2020年7月5～6日，浠水縣遭遇強降雨，12 h降雨量超過300 mm，水庫水位達到85.6 m，為建庫以來最高水位。7月5日19：30，發(fā)現(xiàn)主壩下游左壩肩出現(xiàn)輕微散浸、脫坡險情。7月6日12：00，主壩突發(fā)大面積散浸和左右壩肩脫坡險情，左壩肩脫坡起點樁號0+026，高程范圍為71.5～82.5 m，滑坡前緣寬約70 m，后緣寬約29 m，順坡向長約26 m，脫坡體最大水平位移1.5 m，最大深度1.1 m，脫坡面積為1 287 m2。右壩肩脫坡起點樁號0+240，高程范圍為71.5～78.5 m，滑坡前緣寬約35 m，順坡向長約18.5 m，脫坡體最大水平位移1.3 m，最大深度1.0 m，脫坡面積為647.5 m2。左右壩坡脫坡區(qū)域面積共計1 935.5 m2，左右壩坡的滑坡體均有0.09～1.20 L/s滲水出流。脫坡險情位置詳見圖1，主壩下游左右壩肩壩坡局部脫坡情況見圖2～3。

圖1 主壩下游壩坡脫坡險情位置

圖2 主壩下游左壩肩壩坡局部脫坡

圖3 主壩下游右壩肩壩坡局部脫坡

4 險情原因分析

通過分析水庫建設過程檔案，結合地勘成果資料，該次險情發(fā)生的主要原因如下。

（1）工程質量較差。該水庫建于1962年，受當時技術等多方面條件的限制，壩體碾壓不密實，施工質量差。

（2）下游壩坡歷經多次覆土。曾在1969年和1983年兩次培厚加高主壩，均對下游壩坡進行了培厚，在2003年除險加固過程中對下游壩坡進行了培土緩坡，受建設時期施工條件限制，且均為坡面薄層填土，原壩體與培厚部分壩體填土結合性難以保證。

（3）下游坡壩殼代料局部夾有弱透水性含礫輕壤土，排水性能差。

（4）大壩心墻土料不均一，防滲性能差。在庫水位較高時，壩體浸潤線較高［3］。根據(jù)本次地勘試驗成果，心墻填土呈弱-中等透水性。1991年和1996年發(fā)生脫坡區(qū)域為主壩下游中部一級馬道和二級馬道之間壩坡區(qū)域。在2003年除險加固工程中，原設計對大壩（樁號0-025～0+296段）心墻進行黏土灌漿，壩基和壩肩（樁號0+000～0+271端）進行帷幕灌漿，實施過程中僅對大壩（樁號0+009～0+253段）進行了壩體壩基灌漿處理，并對大壩下游中部反濾壩進行了改造整修。2003年除險加固工程實施后，除2015，2016年和2020年大壩下游左右兩側一級馬道和二級馬道之間壩坡區(qū)域發(fā)生了脫坡，中部再未發(fā)生險情。

（5）大壩左右壩肩壩坡排水不暢。由于壩址區(qū)屬低山丘陵區(qū)，左岸壩肩山坡坡度25°～49°，右岸地形坡度5°～28°，構成不對稱的“U”形河谷，加之主壩左壩肩下游二級馬道以下設置有無排水設施的重力式砌石擋墻，地表匯水和壩體滲水難以從壩腳排出，需匯入壩體中部排出，由此導致在高水位或暴雨情況下左右壩肩地下水位過高。

由于上述諸多原因，加之大壩遭遇強降雨，左右壩肩壩坡土體因排水不暢導致其長時間處于飽和狀態(tài)，土體抗剪強度降低［4］，導致脫坡險情發(fā)生。

5 應急搶險措施

針對2020年出現(xiàn)的嚴重脫坡險情，迅速制定了緊急搶險方案，采取了有效搶險措施。

（1）如圖4所示，在下游壩坡脫坡部位加設杉木抗滑樁（間排距50 cm，單根長5 m）。如圖5所示，在滑坡體下緣壘砌條形袋裝砂石阻滑體（寬1.5 m，高1.0 m，間距7 m）支護，阻滑體間增設碎石反濾導滲溝［5］（間距2 m，寬×深為60 cm×60 cm），最后采用黏土將坡體滑裂面進行回填。

圖4 脫坡部位埋設杉木抗滑樁

圖5 脫坡部位壘砌條形袋裝砂石阻滑體

（2）對下游壩坡加蓋防水油布進行全面鋪蓋（見圖6），以防止雨水和壩頂壩肩匯水繼續(xù)灌入下游壩坡，造成更大的滑坡。

（3）溢洪道、灌溉輸水涵管開閘泄水，同時在副壩與溢洪道之間開挖應急泄洪通道泄洪（見圖7），應急泄洪通道開挖至80.5 m，底寬按30 m控制，以此提高水庫的泄流能力，增加庫水位下降的速度。

（4）加強大壩人員巡視，并在大壩左右岸壩坡加設了4臺高精度（毫米級）GNSS地表位移自動化監(jiān)測設備（樁號0+100和樁號0+235，高程75 m和84 m）和1個監(jiān)測基站，對壩體實施24 h監(jiān)測預警，同時密切關注水庫水雨情情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況，及時采取應急處理措施。

經過3個晝夜的不懈奮戰(zhàn)，險情于2020年7月9日得到有效控制，確保了大壩安全，大壩脫坡區(qū)域已基本穩(wěn)定，未出現(xiàn)進一步擴大的情況。

圖6 壩坡覆蓋彩條布和油布

圖7 開挖應急泄洪通道

6 結語

由于歷史原因，白洋河水庫主壩在建設過程中存在較多質量問題，運行過程中曾多次出現(xiàn)脫坡險情，雖然對運行中出現(xiàn)的險情進行了多次加固和處理，但仍存在安全隱患，對下游安全造成威脅。

2020年出現(xiàn)脫坡險情的主要原因為：主壩心墻防滲性能差，壩體浸潤線過高，下游壩坡局部排水不暢，加之下游壩坡培厚部分填土與原壩體結合性差，在庫水位高、持續(xù)大暴雨的情況下，左右壩肩壩坡土體由于排水不暢長時間處于飽和狀態(tài)，土體抗剪強度降低，導致脫坡險情發(fā)生。

自2020年7月5日水庫發(fā)生險情后，對主壩下游進行了緊急搶險，采取了打阻滑樁、開挖導滲溝、壘砌條形袋裝砂石及開挖應急溢洪道等措施進行全力搶險后，險情在7月9日得到了有效控制。