陶清河水庫(kù)防滲工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

杜 菲

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

陶清河水庫(kù)位于長(zhǎng)治縣東和鄉(xiāng)曹家溝村南，是陶清河流域的控制性工程，其上游18.4 km處為西堡水庫(kù)。陶清河水庫(kù)是一座具有防洪、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖和工業(yè)供水功能的中型水庫(kù)。水庫(kù)于1959年10月開(kāi)工，1960年4月竣工蓄水，控制流域面積615.3 km2，區(qū)間流域面積392.8 km2，設(shè)計(jì)總庫(kù)容3970萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1750萬(wàn)m3。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，大壩為均質(zhì)土壩，壩高24.1m。2002年批準(zhǔn)了“陶清河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)”，項(xiàng)目包括大壩加固、溢洪道改建、輸水洞改造、上壩防汛公路改建。改造后總庫(kù)容3432萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，為年調(diào)節(jié)水庫(kù)。水庫(kù)防洪保護(hù)區(qū)為水庫(kù)以下的太焦鐵路、207國(guó)道、工礦區(qū)、42個(gè)村莊的居民和農(nóng)田，并與漳澤水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，以減輕濁漳河南源和干流的防洪壓力。

水庫(kù)運(yùn)用方式為：汛期水庫(kù)水位達(dá)到970.80m以上溢洪道自由溢流，壩下涵管不參與泄洪。正常運(yùn)用情況50年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，入庫(kù)最大洪峰流量1396m3/s，最大出庫(kù)泄流量385.33m3/s；非常運(yùn)用情況1000年一遇洪水時(shí)，入庫(kù)最大洪峰流量2324m3/s，最大出庫(kù)泄流量668.2m3/s。

水庫(kù)庫(kù)區(qū)出露或隱伏基巖多為中奧陶統(tǒng)灰?guī)r，因溶蝕嚴(yán)重，溶溝溶槽及溶洞普遍發(fā)育，加之東橫嶺斷層從庫(kù)區(qū)穿過(guò)，自建庫(kù)起就存在滲漏隱患。1962年入庫(kù)水量 2898萬(wàn)m3，蓄水水位 973.8m，在高程964．00～973．00m 區(qū)段內(nèi)共發(fā)現(xiàn)漏水區(qū) 13 處，后經(jīng)防滲處理，漏水情況有所好轉(zhuǎn)。但經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的觀察后，發(fā)現(xiàn)至今仍有多處漏水。水庫(kù)經(jīng)多年運(yùn)行淤積，庫(kù)區(qū)淤泥覆蓋層厚度達(dá)10m，起到了很好的防滲作用，但庫(kù)岸基巖出露地段滲漏比較嚴(yán)重。陶清河水庫(kù)原規(guī)劃灌溉面積1.33 khm2，由于近年來(lái)水庫(kù)來(lái)水減少和庫(kù)區(qū)滲漏，蓄水深度僅1.0m，蓄水水位965.70m，蓄水量?jī)H50萬(wàn)m3，不能很好地發(fā)揮灌溉效益。

2 建設(shè)規(guī)模

2.1 防滲護(hù)岸長(zhǎng)度

根據(jù)實(shí)施階段地勘報(bào)告，陶清河庫(kù)區(qū)存在的滲漏段主要包括小石山滲漏段（長(zhǎng)1036.79m）、陶清河左岸南王慶村至其下游滲漏段（長(zhǎng)1127.10m）、陶清河右岸橋溝村至近壩庫(kù)岸滲漏段（長(zhǎng)2376.68m）、八義河左岸東橫嶺滲漏段（長(zhǎng)801.30m）、八義河右岸常蔣村至西旺溝滲漏段（長(zhǎng)1554.72m）和八義河左岸近壩庫(kù)岸滲漏段（長(zhǎng)290.13m），總長(zhǎng)7186.72m。

2.2 防滲護(hù)岸高程

陶清河水庫(kù)2010年除險(xiǎn)加固后的主要特征水位為：死水位為969.50m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容540萬(wàn)m3；正常蓄水位為970.80m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容850萬(wàn)m3，興利庫(kù)容310萬(wàn)m3；汛限水位為970.80m；設(shè)計(jì)洪水位975.27m；校核洪水位977.26m；壩頂高程977.40m。

為充分發(fā)揮水庫(kù)灌溉效益，利用水庫(kù)興利庫(kù)容，兼顧下游主題公園的開(kāi)發(fā)，確定水庫(kù)庫(kù)岸防滲頂高程按正常蓄水位971.80m來(lái)控制，防滲底高程根據(jù)實(shí)施階段地勘報(bào)告，采用與淤泥淤積層搭接處理。

3 總體布置

3.1 防滲庫(kù)岸布置

根據(jù)水庫(kù)滲漏實(shí)施地勘報(bào)告，水庫(kù)經(jīng)多年運(yùn)行，庫(kù)底淤積層較厚，土層滲漏量很小，其中東橫嶺斷層從庫(kù)區(qū)西南穿過(guò)，由于該斷層大部被第四系中更新統(tǒng)低液限黏土和水庫(kù)淤積物覆蓋，其厚度大于10m，構(gòu)成相對(duì)隔水層，故分析該斷層及其破碎帶對(duì)水庫(kù)滲漏影響不大，水庫(kù)滲漏主要是庫(kù)岸灰?guī)r出露區(qū)裂隙滲漏。

各治理段岸線布置基本按照現(xiàn)狀庫(kù)區(qū)岸堤走向，對(duì)局部有沖溝地段進(jìn)行裁彎取直，為保證沖溝洪水入庫(kù)暢通，在陶清河右岸橋溝村至近壩庫(kù)岸滲漏段埋設(shè)涵管。

岸堤橫向布置上防滲層頂端不低于水庫(kù)正常蓄水位加1.0m防滲超高，即971.80m高程，底端伸入淤積泥下不少于2.0m。

3.2 庫(kù)岸堤防設(shè)計(jì)

3.2.1 防滲設(shè)計(jì)

庫(kù)岸防滲采用黏土覆蓋層結(jié)合土工膜復(fù)合防滲體系。即下層采用黏土作為防滲鋪蓋，鋪設(shè)厚度1.0m，碾壓回填，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95；上層鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。土工膜保護(hù)層厚1.2m，包括0.7m厚的原土回填、表層0.3m厚的格網(wǎng)石籠防沖層及原土回填與防沖層間填0.2m厚卵石混合土過(guò)渡反濾層。回填土壓實(shí)系數(shù)不小于0.9。

3.2.2 岸堤設(shè)計(jì)

岸堤頂寬度：按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合景觀道路要求及部分地段鄉(xiāng)村交通要求考慮，本工程采用寬度為5m。

岸堤頂高程：堤頂高程根據(jù)正常水位加超高確定，因水庫(kù)庫(kù)周及壩頂高程遠(yuǎn)高于正常蓄水位，經(jīng)綜合考慮并結(jié)合親水性要求，岸堤頂高程為972.80m。

岸堤內(nèi)邊坡采用1∶3~1∶5的緩坡，外邊坡采用自然緩坡與現(xiàn)狀地面銜接。

岸堤防填筑：采用碾壓土回填，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。迎水側(cè)回填采用開(kāi)挖土料，但不能含有植物根系，開(kāi)挖淤泥不能用于岸堤回填，可用作岸堤外側(cè)土方回填。

堤坡防護(hù)：岸堤內(nèi)坡表面采用30 cm格網(wǎng)石籠作為防沖層，保護(hù)迎水側(cè)邊坡的防沖穩(wěn)定。

3.2.3 塌坑設(shè)計(jì)

在八義河右岸常蔣村至西旺溝滲漏段樁號(hào)0+500處發(fā)育一黃土塌坑，塌坑呈圓形，坑徑約30m，坑深約3m。據(jù)坑底ZK13Y-12號(hào)鉆孔及其南側(cè)ZK13-10號(hào)鉆孔揭露，坑底及周邊表層為灰褐、灰黑色水庫(kù)淤積低液限黏土，可見(jiàn)水平層理，厚2～5m；中間夾全新統(tǒng)洪沖積淡黃色低液限粉（黏）土，結(jié)構(gòu)松散，厚約1.5～4.0m；下部為中更新統(tǒng)洪積棕紅、淺紅色低液限黏土，結(jié)構(gòu)密實(shí)，厚度大于10m。

根據(jù)地質(zhì)資料，擬對(duì)塌坑進(jìn)行回填黏土處理，黏土回填壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。回填前對(duì)塌坑進(jìn)行表層清理，并回填至相鄰岸坡高程，上面鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。土工膜保護(hù)層厚1.2m，包括0.7m厚的原土回填和表層0.3m厚的格網(wǎng)石籠防沖層以及原土回填與防沖層間填0.2m厚的卵石混合土過(guò)渡反濾層。

3.2.4 涵管設(shè)計(jì)

八義河右岸常蔣村至西旺溝滲漏段在樁號(hào)0+486.48—0+563.40段和樁號(hào)0+684.78—0+763.29段發(fā)育兩條沖溝，沖溝走向垂直于庫(kù)岸，溝長(zhǎng)290～350m，溝寬70～80m；陶清河右岸橋溝村至近壩庫(kù)岸滲漏段在樁號(hào)0+554.93—0+641.31段和樁號(hào)0+695.91—0+758.93段發(fā)育兩條沖溝，沖溝走向垂直于庫(kù)岸，溝長(zhǎng)150～210m，溝寬 50～60m。

對(duì)上述沖溝地段結(jié)合工程投資進(jìn)行裁彎取直，為保證沖溝洪水入庫(kù)暢通，在上述滲漏段埋設(shè)涵管，涵管管徑1m，埋設(shè)底高程970.80m，并在涵管出口鋪設(shè)格網(wǎng)石籠防沖設(shè)施。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施防滲工程，陶清河水庫(kù)的蓄水量可由防滲治理前的50萬(wàn)m3提高到850萬(wàn)m3，為下游主題公園、長(zhǎng)治縣城鄉(xiāng)一體化發(fā)展需水提供了保證。同時(shí)改善了水庫(kù)四周生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了當(dāng)?shù)芈糜问聵I(yè)發(fā)展，極大地改善了長(zhǎng)治縣投資環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了“人水和諧”和“水清、天藍(lán)、岸綠、景美”的目標(biāo)。