程瑞瑞

（臨汾市水利勘測設計院，山西 臨汾 041000）

1 工程概況

金沙水庫位于侯馬市金山村南2km的紫金山大水溝內，屬汾河流域澮河支流，是一座以防洪為主、兼顧灌溉的?。ǘ┬退畮欤刂屏饔蛎娣e3.04km2，總庫容12.67萬m3，設計灌溉面積66.7hm2。水庫由漿砌石重力壩、開敞式溢洪道、無壓泄洪洞、放水臥管4部分組成。

水庫大壩為砌石重力壩，壩頂高程679.21m，壩高19.8m，壩頂長39.7m，寬2.77m，上游壩坡1∶0.25，下游壩坡分三級：高程679.21～678.41m之間壩坡為1∶0，在高程678.41m處設1.37m寬的馬道；高程678.41～675.41m之間為直墻；高程675.41m以下壩坡為1∶0.5。泄洪洞位于壩底中部，由進水閘、洞身兩部分組成，進口高程662.59m，設木制平板閘門控制，泄洪洞為無壓洞，斷面為圓拱直墻式，洞寬1.2m、高1.7m。溢洪道位于大壩右側，為開敞式溢洪道，漿砌石結構。放水臥管位于庫區(qū)右側，管身為漿砌石矩形斷面，寬0.65m、高0.68m。

2 除險加固改造設計

2011年8月，臨汾市水利局對金沙水庫進行了大壩安全鑒定，發(fā)現金沙水庫存在以下問題：一是水庫抗洪能力不能滿足20年一遇洪水設計，100年一遇洪水校核的標準。造成這一問題的原因主要是水庫經過幾十年的運行，淤積面高程達667.91m，淤積庫容達3.54萬m3，平均年淤積0.093萬m3。二是大壩迎水面砌石勾縫脫落，局部損壞，大壩背水面下部及壩肩滲水嚴重。三是泄洪洞前積物將進口淤堵，閘門無法打開，不能正常運行，水閘長年失修，放水設施損壞嚴重，影響正常泄洪。四是上壩道路為崎嶇山路，交通不便。五是水庫無供電線路及管理、觀測等設施。六是水庫無管理房。

通過組織勘察、測量、設計提出一個初步設計方案：對大壩上游壩坡及左右壩肩進行防滲處理，長65m；改建泄洪洞、溢洪道、取水臥管；新建上壩道路和管理房50m2。其后專家對初步設計進行審查，發(fā)現設計存在一些問題，因此對設計方案進行了修改，重新制定第二個設計方案，其工程內容包括大壩及溢流設施改造，輸水臥管修復，新建上壩道路和管理站。

3 方案比選

初步設計方案是根據金沙水庫現存的工程設施及存在問題，逐一對砌石重力壩、開敞式溢洪道、泄洪洞、放水臥管等進行改造設計。一是針對大壩現狀壩體、左右壩肩存在滲漏，不能滿足壩體防滲要求的問題，在壩體上游面設置鋼筋混凝土防滲面板，壩基開挖至新鮮基巖并澆注鋼筋混凝土防滲面板。去除左右壩肩地基表層的覆蓋層、坡積物、強風化巖石，在其上設鋼筋混凝土防滲面板。二是針對泄洪洞進水閘長年失修，放水設施損壞嚴重，不能正常泄洪和輸水灌溉的問題，重新計算得泄洪洞設計泄洪流量為23.54m3/s，校核泄洪流量為24.75m3/s，之后對泄洪洞進口水閘進行改造，將原來的木制平板閘門改為平板鋼閘門，然后通過鋼筋混凝土無壓洞與現狀泄洪洞連接，增設啟閉設備及啟閉機房和新建鋼筋混凝土工作橋。三是將現狀溢洪道全部拆除重建，溢洪道進口底高程下切1m，以現狀溢洪道為中心線，向右側拓寬至8m。設計洪水位時最大泄量3.07m3/s，校核流量42.15m3/s，改造后校核泄量66.9m3/s。四是改建取水臥管，并新建上壩道路。

第二個方案是根據漿砌石重力壩的特點，對金沙水庫現存的工程做了部分取舍，并重新進行了工程布置。其與初步設計的主要區(qū)別是：

一是對大壩結合溢流設施進行設計，把大壩分為溢流壩和非溢流壩兩部分，放棄原溢洪道方案，將原有的溢洪道進行封堵處理并與大壩非溢流結合，將其變?yōu)榉且缌鲏味蔚囊徊糠?。根據下游河道地形、地質條件，把溢流壩布置在大壩中部的主河槽段，壩頂為原壩頂高程679.21m，長15m，設計洪水位時最大泄量27.87m3/s，校核洪水位時最大泄量60.20m3/s，溢流壩上游面與非溢流壩段協(xié)調一致，下游與非溢流壩之間通過導墻隔開；非溢流壩段壩頂高程加高至681.71m，左右壩段長分別為12.5m和12.2m，上游壩坡不變，下游壩坡培厚，坡比由1∶0.5變?yōu)?∶0.7；結合壩體防滲，在壩體上游面設置混凝土防滲面板，防滲面板厚650mm，并對設計斷面進行穩(wěn)定計算。溢流壩段的溢流設施為開敞式溢流堰，分為2孔，每孔凈寬6m，中墩寬1m，邊墩寬1m，墩頭上、下游側為半圓型，墩頂高程681.41m。墩頂設鋼筋混凝土現澆梁板結構交通橋與兩側壩頂連接。

二是把原有取水臥管維修改造與泄洪洞結合在一起，將泄洪洞改為輸水洞，其中現狀泄洪洞位于大壩中部左側，由于進口控制設施已損壞，設計將現狀進口控制設施拆除，并采用C25S4D100混凝土封堵，由于泄洪洞兼有灌溉輸水功能，對現狀洞內襯壁厚15mm、直徑1000mm的鋼管；把位于大壩右側灌溉取水建筑物取水臥管與泄洪洞銜接，維修輸水臥管，臥管矩形斷面長52m，寬0.6m，深0.4m，為混凝土結構，管頂高程676.71m，底高程663.23m。上部為臺階狀，分16級，階高根據坡度從上到下確定為0.576m，0.798m，1.019m，0.956m，階長1.0m。正常蓄水位以下每級設一個取水孔，共16個，設直徑0.3m的鋼制塞。頂厚200mm，管底厚300mm。

從上述兩方案可以看出：第一個設計方案沒有對原有工程及設計方案的總體布置進行合理性分析，單純對原有工程進行了修補，沒有針對水庫型式和特點進行設計。第二個方案在充分考慮金沙水庫工程特點和實際情況下，對原有工程進行了合理化改造。與方案一相比，方案二無論從設計的總體思路還是嚴謹性和科學性來說都有很大提高。

4 思考及建議

通過對金沙水庫改造過程中前后兩個方案進行比選，建議在改造病險情小水庫時，應避免以下問題：

第一，設計人員對小水庫改造重視程度不夠。金沙水庫改造初步設計方案明顯受到了原有工程的影響，設計思路含糊不清，設計思路過于簡單和趨同，沒有進行方案比較，并且忽視了針對現狀水工建筑物特點和型式進行設計的原則。

第二，設計人員存在重視解決技術問題、輕視工程總體設計的現象。金沙水庫改造初步設計時，沒有對現狀工程存在的問題進行科學研究和探討就對水庫出現的技術問題進行改造，缺乏對工程總體設計的科學性思考和把握，沒有結合工程特點制定一個合理的改造方案。

第三，對小型水庫存在的具體問題認識不清，采取的工程措施不當。如在使金沙水庫達到相應設計標準的同時，對如何提高其調蓄洪功能，增加工程效益重視不夠，采取的具體工程措施不盡合理。

為此，在今后的病險情小水庫改造設計中，設計人員應加強對病險情小水庫改造設計的重視程度和合理化分析，真正做到嚴謹、科學、合理。