開(kāi)平市鰍魚(yú)潭水庫(kù)降等論證分析

丁全偉

(江門(mén)市科禹水利規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢(xún)有限公司，廣東 江門(mén) 529000)

0 引 言

水庫(kù)大壩安全鑒定是及時(shí)準(zhǔn)確掌握工程安全狀況、科學(xué)設(shè)定管理措施的法定制度。目前我國(guó)很多水庫(kù)未按規(guī)定定期開(kāi)展安全鑒定，有的甚至超過(guò)規(guī)定時(shí)限5a以上，已構(gòu)成威脅工程安全的重大隱患[1-2]。降等報(bào)廢是有效化解水庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)、合理配置管理資源的重要措施。一些水庫(kù)淤積嚴(yán)重、功能喪失、效益衰減、水毀嚴(yán)重，不及時(shí)降等報(bào)廢，既存在安全隱患，又浪費(fèi)管理資源[3-4]。鰍魚(yú)潭水庫(kù)位于開(kāi)平市，至今運(yùn)行了60多年，開(kāi)展水庫(kù)大壩的安全鑒定和降等報(bào)廢工作，及時(shí)消除安全隱患，有效化解安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 工程概況

鰍魚(yú)潭水庫(kù)位于開(kāi)平市長(zhǎng)沙街道辦事處愛(ài)民村委會(huì)(開(kāi)平大道側(cè))，距開(kāi)平市政府所在地約9km。水庫(kù)始建于1953年，并于1953年12月竣工投入運(yùn)行，1996年進(jìn)行了第一次除險(xiǎn)加固，2001年進(jìn)行達(dá)標(biāo)加固，2012年進(jìn)行除險(xiǎn)加固，2019年實(shí)施防洪搶險(xiǎn)通道工程。至今運(yùn)行了60多年，其主要任務(wù)是以灌溉為主，結(jié)合防洪、生態(tài)等綜合利用，原設(shè)計(jì)灌溉面積46.67hm2，保護(hù)下游人口7000人，耕地hm2的防洪安全，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)發(fā)揮了較大作用。

2 鰍魚(yú)潭水庫(kù)安全鑒定

2.1 水庫(kù)洪水復(fù)核

由于鰍魚(yú)潭水庫(kù)沒(méi)有實(shí)測(cè)流量資料，本次采用設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，設(shè)計(jì)暴雨根據(jù)《廣東省暴雨參數(shù)等值線(xiàn)圖》(2003年)的成果，根據(jù)《廣東省暴雨徑流查算圖表使用手冊(cè)》(1991)，采用綜合單位線(xiàn)法及新推理公式法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，比較后選取。

鰍魚(yú)潭水庫(kù)設(shè)計(jì)集雨面積1.04km2，溢洪道為開(kāi)敞式明渠，過(guò)水凈寬10.00m，渠底高程21.65m。水庫(kù)正常蓄水位21.65m，設(shè)計(jì)洪水位22.92m(P=3.33%)，相應(yīng)庫(kù)容為27.00萬(wàn)m3，校核洪水位23.30m(P=0.5%)，相應(yīng)庫(kù)容29萬(wàn)m3，死水位為13.29m，相應(yīng)死庫(kù)容為0萬(wàn)m3。

2.2 大壩質(zhì)量評(píng)價(jià)

主壩現(xiàn)狀外觀完整，壩體上游迎水坡采用混凝土六角塊護(hù)坡， 運(yùn)行多年來(lái)，未發(fā)現(xiàn)有較大的下沉現(xiàn)象，壩體產(chǎn)生整體變形滑動(dòng)的可能性較小。水庫(kù)有水位尺，無(wú)測(cè)壓管、量水、位移、沉降及滲流等監(jiān)測(cè)設(shè)施。壩頂局部見(jiàn)紅火蟻，但未見(jiàn)白蟻活動(dòng)的痕跡。大壩填筑土壓縮系數(shù)平均值α0.1-0.2=0.478MPa-1，大壩土體屬中等壓縮性土；壓實(shí)度為0.91，不滿(mǎn)足壓實(shí)度≥0.92的2001年除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)要求。滲透系數(shù)平均值為6.30×10-5cm/s，壩體填土的滲透性能屬弱透水性。本工程區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度為0.05g(地震基本烈度為Ⅵ度)，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。本工程場(chǎng)地可不考慮砂土液化的影響。通過(guò)對(duì)各工況壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算，安全系數(shù)均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

溢洪道位于主壩右岸，現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)完整，未見(jiàn)較大滑移、變形，未見(jiàn)混凝土結(jié)構(gòu)有較大裂縫、破損，擋墻兩岸雜草重生，但不影響溢洪道正常運(yùn)行。輸水涵管位于主壩左岸，采用級(jí)涵控制放水，可正常使用；未見(jiàn)管身、出口有滲水現(xiàn)象，輸水涵管質(zhì)量基本完好。鰍魚(yú)潭水庫(kù)大壩質(zhì)量較好，可以保證水庫(kù)正常運(yùn)行。

3 降等理由及依據(jù)

鰍魚(yú)潭水庫(kù)是一座以灌溉為主、兼顧防洪、養(yǎng)殖、生態(tài)等綜合效益的小(2)水庫(kù)。原設(shè)計(jì)灌溉面積為46.67hm2，受益管理區(qū)主要是長(zhǎng)沙鎮(zhèn)愛(ài)民、新民、杜溪3個(gè)村委會(huì)居民，由于該水庫(kù)灌溉面積采用鎮(zhèn)海水、蒼江水灌溉，現(xiàn)狀灌溉面積為0公頃，水庫(kù)失去灌溉效益，僅保留防洪功能，保護(hù)下游耕地46.67hm2，捍衛(wèi)人口7000人。

根據(jù)2003年中華人民共和國(guó)水利部令第18號(hào)《水庫(kù)降等與報(bào)廢管理辦法(試行)》，《水庫(kù)降等與報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)(SL605-2013)》及《水庫(kù)降等與報(bào)廢評(píng)估導(dǎo)則》(SL/T791-2019)，結(jié)合水利部辦公廳辦運(yùn)管[2020]40號(hào)文《水利部辦公廳關(guān)于加強(qiáng)水庫(kù)大壩安全鑒定和降等報(bào)廢工作的通知》，對(duì)水庫(kù)規(guī)模減小、淤積嚴(yán)重、功能萎縮或喪失、病險(xiǎn)嚴(yán)重且除險(xiǎn)加固技術(shù)上不可行或者經(jīng)濟(jì)上不合理的水庫(kù)，要優(yōu)先實(shí)施降等與報(bào)廢處置。鰍魚(yú)潭水庫(kù)原設(shè)計(jì)灌溉效益喪失，且無(wú)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)價(jià)值，應(yīng)當(dāng)予以降等。

4 降等實(shí)施方案

鰍魚(yú)潭水庫(kù)工程規(guī)模由小(2)型降等為山塘，需控制總庫(kù)容不超過(guò)10萬(wàn)m3，必要加固措施為：①降低溢洪道堰頂高程；②調(diào)整溢洪道過(guò)水凈寬。

4.1 降低方案比較

通過(guò)調(diào)洪演算對(duì)水庫(kù)進(jìn)行調(diào)洪，提出降等方案進(jìn)行比較，本次降等提出四種降等方案：方案一，溢洪道過(guò)水凈寬9m，底板頂高程18.10m；方案二，溢洪道過(guò)水凈寬8m，底板頂高程18.00m；方案三，溢洪道過(guò)水凈寬7m，底板頂高程17.90m；方案四，溢洪道過(guò)水凈寬6m，底板頂高程17.80m。

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288-2018)，設(shè)計(jì)暗渠頂高程距離水面考慮0.5m凈空，水位-泄流關(guān)系采用明渠均勻流計(jì)算公式計(jì)算，根據(jù)《水力學(xué)》明渠恒定均勻流計(jì)算公式及能量守恒公式：

(1)

A=(b+mh)h

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

根據(jù)《水力學(xué)》并結(jié)合鰍魚(yú)潭水庫(kù)溢洪道的實(shí)際情況，本工程取糙率n=0.015；邊坡系數(shù)m=0(矩形斷面)；i=0.0045(臨界坡)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各降等方案水庫(kù)-庫(kù)容-下泄量關(guān)系成果表

4.2 降等方案調(diào)洪演算成果

按以上調(diào)洪原則及泄流參數(shù)，采用廣東省水利廳1994年10月編調(diào)洪演算程序(TH-3)進(jìn)行計(jì)算，其調(diào)洪計(jì)算過(guò)程見(jiàn)附錄，調(diào)洪成果見(jiàn)表2。

表2 降等方案調(diào)洪演算成果

4.3 降等方案成果及選取

以上4種方案均可達(dá)到降等目的，各方案特點(diǎn)如下：方案一凈寬9.00m，降等改造溢洪道過(guò)流及中墩寬度9.50m，現(xiàn)狀溢洪道泄槽段凈寬10.00m，位置不足，且會(huì)影響到兩側(cè)擋墻安全，施工難度較大。方案二、三、四降等改造溢洪道過(guò)流及中墩寬度8.40m-6.30m，現(xiàn)狀溢洪道泄槽段凈寬10.00m，位置基本滿(mǎn)足；由于降等改造溢洪道與現(xiàn)狀溢洪道有交叉，需拆除左岸側(cè)擋墻，完工后恢復(fù)現(xiàn)狀溢洪道。

結(jié)合管理單位盡量提高正常蓄水位的要求，考慮到施工難度、經(jīng)濟(jì)合理，推薦方案二，采用無(wú)閘門(mén)控制渠道方式泄流，渠底高程18.00m，正常庫(kù)容6.42萬(wàn)m3，過(guò)流凈寬8.00m。校核洪水位19.10m，總庫(kù)容9.97萬(wàn)m3。鰍魚(yú)潭山塘推薦方案設(shè)計(jì)頻率調(diào)洪演算成果，如表3所示。

表3 鰍魚(yú)潭山塘推薦方案設(shè)計(jì)頻率調(diào)洪演算成果

5 水庫(kù)降等影響分析

1)鰍魚(yú)潭水庫(kù)溢洪道泄洪經(jīng)由排洪渠至下游河道，匯入潭江，河道總長(zhǎng)約5.8km。溢洪道泄洪將與下游排洪渠互相影響，其中泄洪影響較大的為下游樁號(hào)0+451處圓涵。水庫(kù)降等后水位14.90m-15.25m，低于兩岸渠頂高程25.79m-31.79m，泄洪不會(huì)對(duì)沿岸及圓涵安全造成較大影響；水庫(kù)降等后水位雍高0.15m，對(duì)溢洪道泄洪影響不大。

由于圓涵過(guò)流斷面較小，進(jìn)水口處水位壅高，導(dǎo)致流速較小，容易產(chǎn)生淤積，建議定期對(duì)該段渠道進(jìn)行清淤，避免圓涵阻塞，影響水庫(kù)及渠道行洪。

2)鰍魚(yú)潭水庫(kù)降等后，庫(kù)區(qū)正常蓄水位由21.65m將至18.00m，水域面積由43765m2縮減至27355m2，減少了37.5%，對(duì)庫(kù)區(qū)景觀產(chǎn)生一定影響。

3)鰍魚(yú)潭水庫(kù)降等后，庫(kù)區(qū)正常蓄水位降低了3.65m，可能會(huì)對(duì)庫(kù)區(qū)附近碧桂園翡翠灣小區(qū)邊坡穩(wěn)定安全造成一定影響，需要對(duì)該小區(qū)邊坡設(shè)計(jì)對(duì)其庫(kù)區(qū)護(hù)坡進(jìn)行復(fù)核，必要時(shí)采取補(bǔ)救措施。

6 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)鰍魚(yú)潭水庫(kù)大壩的安全鑒定，結(jié)果表明鰍魚(yú)潭水庫(kù)大壩質(zhì)量較好，可以保證水庫(kù)正常運(yùn)行。由于該水庫(kù)灌溉面積采用鎮(zhèn)海水、蒼江水灌溉，現(xiàn)狀灌溉面積為0公頃，水庫(kù)失去灌溉效益，僅保留防洪功能。因此，應(yīng)該予以降等。鰍魚(yú)潭水庫(kù)工程規(guī)模由小(2)型降等為山塘，同時(shí)采取降低溢洪道堰頂高程，調(diào)整溢洪道過(guò)水凈寬的加固措施。水庫(kù)降等后對(duì)溢洪道泄洪影響不大，但需定期對(duì)該段渠道進(jìn)行清淤，避免圓涵阻塞，影響水庫(kù)及渠道行洪，同時(shí)對(duì)庫(kù)區(qū)景觀及周邊小區(qū)邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響。