定國(guó)山水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)分析

王 旭

(黑龍江省慶達(dá)水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

1 工程概況

定國(guó)山水庫(kù)位于安幫河中上游，是安幫河上的控制性工程，保護(hù)著雙鴨山市嶺東區(qū)和大片耕地。水庫(kù)現(xiàn)狀為2012年除險(xiǎn)以后規(guī)模，壩址以上流域面積254km2，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇，總庫(kù)容467×104m3，設(shè)計(jì)庫(kù)容276×104m3，興利庫(kù)容221×104m3，規(guī)模為小(1)型。設(shè)計(jì)壩頂高程157.90m，壩頂寬度5.0m，上游坡坡比為1∶2.75，下游坡坡比為1∶2.5。水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼顧防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游的綜合運(yùn)用水庫(kù)。水庫(kù)水質(zhì)好，上游基本無(wú)污染，是發(fā)展綠色水產(chǎn)養(yǎng)殖的良好場(chǎng)所，同時(shí)也是度假、旅游、休閑的風(fēng)景勝地。水庫(kù)樞紐工程由土壩、開(kāi)敞式溢洪道和泄洪閘組成。大壩屬土石混合型當(dāng)?shù)夭牧蠅危嫌螢轲ば酝练罎B體，下游為煤矸石堆砌體，最大壩高12.16m，設(shè)計(jì)壩頂寬度5.0m，現(xiàn)人為填土使壩頂寬度不等，最窄處寬度約50m，最寬處已達(dá)73m，迎水側(cè)坡比1∶2.75，背水側(cè)坡比1∶2.5。壩頂為混凝土路面，寬度6m左右，上游壩肩設(shè)有防浪墻，防浪墻采用倒T型結(jié)構(gòu)，防浪墻頂高程為157.90m，大壩迎水側(cè)有砌石護(hù)坡，壩后無(wú)排滲減壓設(shè)施。

定國(guó)山水庫(kù)始建于1958年。1960年洪水沖毀了溢洪道，大壩背水坡也產(chǎn)生滑坡，汛后，為維持使用，采取了一些臨時(shí)修補(bǔ)措施。1973年，溢洪道又一次被洪水沖毀。1984年將溢洪道擴(kuò)寬。1989年又將溢洪道抬高。1991年，溢洪道再次遭到破壞，1992年，在維修既有溢洪道的同時(shí)，又新建了兩孔溢洪閘，以增加泄流。2012年定國(guó)山水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，大壩加設(shè)防浪墻，運(yùn)行至今。

2 工程評(píng)價(jià)體系

2.1 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)

土壩2012年出險(xiǎn)加固后，至今已經(jīng)7年，經(jīng)過(guò)多年的自然沉實(shí)，現(xiàn)狀較好。壩體上部主要由暗黃色低液限黏土組成，局部分布為含砂低液限黏土，稍濕，硬塑；下部由黑色低液限黏土組成，濕，可塑至軟塑。壩址地基黏性土厚度>2.5m,呈可塑至軟塑狀態(tài)，防滲性能較好，抗滑穩(wěn)定性較差。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，取土壩現(xiàn)狀土樣實(shí)驗(yàn)分析，干密度最小值為1.42g/cm3，最大值為1.64 g/cm3，設(shè)計(jì)干密度為1.51g/cm3，部分達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，綜合來(lái)看，大壩除有個(gè)別位置由于清基不徹底而存在軟弱夾層外，未發(fā)現(xiàn)其它嚴(yán)重問(wèn)題，壩體整體質(zhì)量尚可。

大壩迎水坡干砌石護(hù)坡無(wú)風(fēng)化現(xiàn)象，水位變化區(qū)干砌石護(hù)坡部分塊石有松動(dòng)現(xiàn)象，建議水庫(kù)管理部門(mén)將其歸位，以免對(duì)大壩安全構(gòu)成了威脅。整體來(lái)看，土壩現(xiàn)狀質(zhì)量較好，不存在重大的安全隱患。

2.2 大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)

定國(guó)山水庫(kù)有配備專門(mén)的管理人員，有編制過(guò)防洪規(guī)劃和興利調(diào)度計(jì)劃，配備有雨量監(jiān)測(cè)站，在泄洪閘附近設(shè)有水尺，有文字記錄；大壩除險(xiǎn)加固后，運(yùn)行良好，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)大的險(xiǎn)情；水庫(kù)沒(méi)有觀測(cè)和檢測(cè)設(shè)備，對(duì)位移、變形、滲漏等沒(méi)有有效的監(jiān)控手段，對(duì)水庫(kù)的運(yùn)行、管理有大事記，建議完善觀測(cè)和檢測(cè)設(shè)備，便于水庫(kù)管理[1]。

根據(jù)以上情況，依據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中的有關(guān)規(guī)定，對(duì)大壩的運(yùn)行、維修和安全監(jiān)測(cè)大部分都做到，因此綜合評(píng)價(jià)為較規(guī)范。

2.3 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

定國(guó)山規(guī)模為小(1)型，定國(guó)山水庫(kù)為小(1)型水庫(kù)，本次設(shè)計(jì)依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，按20a一遇洪水設(shè)計(jì)，100a一遇洪水校核；水庫(kù)原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)200a一遇。定國(guó)山水庫(kù)復(fù)核洪水調(diào)節(jié)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 定國(guó)山水庫(kù)復(fù)核洪水調(diào)節(jié)對(duì)比表

如表2所示，通過(guò)本次復(fù)核，總庫(kù)容467×104m3，興利庫(kù)容276×104m3，調(diào)洪庫(kù)容191×104m3，興利水位153.50m，設(shè)計(jì)洪水位153.50m(P=5%)，校核洪水位155.62m(P=1%)。

表2 定國(guó)山水庫(kù)工程規(guī)模復(fù)核結(jié)論表

2.4 滲流安全評(píng)價(jià)

定國(guó)山大壩沒(méi)有排滲減壓設(shè)施，水庫(kù)也沒(méi)有滲流觀測(cè)記錄，對(duì)現(xiàn)有滲流安全情況不明，因此結(jié)合地質(zhì)勘察和斷面測(cè)量進(jìn)行滲流安全復(fù)核。定國(guó)山根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，滲流穩(wěn)定計(jì)算可按均質(zhì)土壩不透水地基進(jìn)行計(jì)算[2]。

斷面0+160處壩體相對(duì)較高，基本處于壩軸線中間位置，代表性較好，故選擇該斷面進(jìn)行滲流安全計(jì)算，計(jì)算采用公式法，斷面為實(shí)測(cè)，各土層物理力學(xué)指標(biāo)均由土工實(shí)驗(yàn)測(cè)得。通過(guò)以上分析和計(jì)算，定國(guó)山大壩壩坡滲流滿足安全要求，壩基滲流滿足安全要求，泄洪閘和溢洪道自身結(jié)構(gòu)滲流處于安全狀態(tài)，綜合以上分析，確定滲流安全評(píng)定為A級(jí)。

2.5 金屬結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

定國(guó)山溢洪道為開(kāi)敞式無(wú)金屬結(jié)構(gòu)；泄洪閘設(shè)有弧形閘門(mén)及攔污柵，啟閉機(jī)為固定卷?yè)P(yáng)式QPQ雙吊點(diǎn)2×10t啟閉機(jī)。檢修門(mén)采用疊梁鋼閘門(mén)，尺寸為4.2×10m，啟閉機(jī)為5t電動(dòng)葫蘆。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察和管理人員介紹，泄洪閘啟閉設(shè)備運(yùn)行正常，啟閉機(jī)無(wú)銹蝕，閘門(mén)關(guān)閉嚴(yán)實(shí)，無(wú)漏水現(xiàn)象，運(yùn)行安全。

根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中的有關(guān)規(guī)定，金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)問(wèn)題的多少和嚴(yán)重程度評(píng)定等級(jí)。定國(guó)山閘門(mén)槽無(wú)變形，閘門(mén)正常啟閉，啟閉裝置能正常工作，因此將金屬結(jié)構(gòu)的安全性定為A級(jí)[3]。

3 大壩安全綜合評(píng)價(jià)

如表3所示，根據(jù)各專項(xiàng)評(píng)價(jià)結(jié)果：大壩防洪安全性分級(jí)為A級(jí)；變形安全性分級(jí)為A級(jí)；大壩抗滑穩(wěn)定安全性分級(jí)為A級(jí)，而建筑物為A級(jí)；滲流安全性分級(jí)為A級(jí)。結(jié)合水庫(kù)工程性狀和水庫(kù)大壩分類標(biāo)準(zhǔn)確定：定國(guó)山大壩安全為一類壩，大壩工作正常，工程無(wú)重大質(zhì)量問(wèn)題，能按照設(shè)計(jì)正常運(yùn)行[4]。

表3 水庫(kù)大壩安全綜合評(píng)價(jià)表

4 加固措施建議

針對(duì)定國(guó)山存在的問(wèn)題和大壩安全評(píng)價(jià)的結(jié)論，提出以下除險(xiǎn)加固建議：①增設(shè)觀測(cè)設(shè)施，增設(shè)壩上搶險(xiǎn)照明設(shè)施；②完善工程管理，配備管理設(shè)施、水情測(cè)報(bào)和通訊設(shè)施等；③修建泄洪閘出口海漫段靠山體一側(cè)邊墻。

定國(guó)山外觀整體性能較好，大壩能滿足設(shè)計(jì)要求，只需稍加整治，水庫(kù)即可達(dá)到設(shè)計(jì)效益，具有投資少見(jiàn)效大的優(yōu)勢(shì)，建議優(yōu)先考慮該項(xiàng)目，盡早列項(xiàng)，早日建成早日發(fā)揮效益。