賈玉萍

( 彰武縣水利技術(shù)推廣中心站，遼寧 彰武123200)

1 工程概況

大廟水庫位于彰武縣大冷鄉(xiāng)大廟村后大廟屯東北，壩址位于柳河左側(cè)支流金家河上，地理坐標(biāo)E 122°22'，N 42°32'。金家河發(fā)源于大冷鄉(xiāng)六家子村，流域內(nèi)大部分為沙荒地，植被較差，水土流失較嚴(yán)重。水庫始建于1970年10月，屬于典型的“三邊工程”，水庫未按設(shè)計完工且未經(jīng)任何單位驗(yàn)收即投入使用。水庫投入使用后，進(jìn)行過兩次維修加固?，F(xiàn)狀總庫容192.4 萬m3，興利庫容172.1 萬m3，死庫容52.6 萬m3，最高洪水位49.8 m，正常高水位49.5 m，死水位46.7 m，是一座以灌溉為主兼顧防洪和養(yǎng)殖的水庫。水庫樞紐由攔河土壩、溢洪道和輸水洞組成。

攔河土壩為均質(zhì)土壩，最大壩高8.5 m，壩頂寬6.0 m，壩頂長366.0 m。土壩上下游邊坡均為1∶4.0，壩頂高程為50.5 m，下游壩腳處設(shè)置棱體排水。

水庫上游植被狀況較差，水土流失較嚴(yán)重，水庫運(yùn)用42 a，淤積嚴(yán)重，經(jīng)2008年測量，淤積庫容已達(dá)95.6 萬m3，壩前淤積高程47.5 m( 溢洪道堰頂高程) 。

2 大壩安全評價及結(jié)論

2.1 防洪能力

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》( GB50201—94)［2］，水庫處于平原區(qū)，洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用10 a設(shè)計，50 a校核。水庫庫容淤積嚴(yán)重，經(jīng)復(fù)核目前水庫實(shí)際防洪能力為5 a一遇標(biāo)準(zhǔn)，不滿足《防洪標(biāo)準(zhǔn)》( GB50201—94) 的要求。

2.2 工程質(zhì)量評價

壩體土料填筑及上游護(hù)坡塊石砌筑質(zhì)量不滿足《水利水電基本建設(shè)單元工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》( SL38—92)［3］關(guān)于壩體填筑工程基本項(xiàng)目的要求，質(zhì)量不合格。溢洪道混凝土側(cè)墻質(zhì)量較差，已出現(xiàn)多處裂縫。輸水洞內(nèi)表面混凝土大面積剝蝕脫落露筋，關(guān)閘后漏水嚴(yán)重，經(jīng)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)洞壁有數(shù)道漏水縫。

2.3 結(jié)構(gòu)安全

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，大壩建成初期存在沉降，大壩高程曾一度下降0.34 m。經(jīng)過多年運(yùn)行，目前沉降已處于穩(wěn)定，壩體未發(fā)現(xiàn)裂縫。大壩穩(wěn)定復(fù)核計算成果表明:壩體上下游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求; 經(jīng)計算溢洪道控制段抗滑穩(wěn)定基底應(yīng)力滿足要求，側(cè)墻穩(wěn)定不滿足要求;輸水洞經(jīng)過多年的運(yùn)用，洞內(nèi)混凝土表面部分已經(jīng)脫落并出現(xiàn)裂縫，危急大壩結(jié)構(gòu)安全。

2.4 抗震安全

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖( 遼寧省地震動峰值加速度區(qū)劃圖) 》GB18306—2001［4］( 2000年8月1日實(shí)施) ，該水庫處地震基本烈度值Ⅵ度區(qū)，地震動峰值加速度0.05 G，水庫主要建筑物等級為四級，依據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》( SL203—97)［5］，該庫可不進(jìn)行抗震安全復(fù)核。

2.5 滲流安全

經(jīng)現(xiàn)場檢查和查閱現(xiàn)有的過程管理資料，壩體、壩基未出現(xiàn)異常滲流現(xiàn)象。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》( SL274—2001) 規(guī)定，采用有限元法進(jìn)行數(shù)值計算，土壩各典型斷面下游壩坡及壩基出滲坡降均小于允許滲透坡降，滿足要求。

2.6 金屬結(jié)構(gòu)結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果，溢洪道、輸水洞閘門銹蝕嚴(yán)重，已無法繼續(xù)使用，門槽預(yù)埋件變形，閘門已無法正常開啟。啟閉機(jī)設(shè)備部件磨損、無配件，螺桿彎曲，無法啟閉。

2.7 運(yùn)行管理

因?yàn)闆]有任何觀測設(shè)施，不能對大壩進(jìn)行安全觀測，大壩運(yùn)行管理綜合評價較差。

2.8 綜合結(jié)論

水庫防洪能力、工程質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全、金屬結(jié)構(gòu)安全4 項(xiàng)均不滿足相關(guān)規(guī)范要求，根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》( SL258—2000)［7］，大壩安全性為C級，大廟水庫大壩定為三類壩。大廟水庫大壩安全評價2009年經(jīng)阜新市水利局專家通過鑒定，大壩被定為三類壩，建議作水庫報廢論證。

3 水庫報廢論證設(shè)計成果

根據(jù)水利部《水庫降等與報廢管理辦法》和《遼寧省小型水庫降等與報廢管理辦法實(shí)施細(xì)則( 試行) 》的有關(guān)規(guī)定，首先從水文、庫容、結(jié)構(gòu)、滲流、管理等方面進(jìn)行。然后再根據(jù)功能缺失等綜合經(jīng)濟(jì)效益方面作進(jìn)一步分析。論證成果有6 點(diǎn): ①大廟水庫現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)為5 a 一遇，不滿足《防洪標(biāo)準(zhǔn)》( GB50201—94) 要求的10 a一遇設(shè)計50 a一遇校核。若除險加固需投資570 萬元，經(jīng)濟(jì)上不合理。②溢洪道堰頂高程47.5 m以下已全部於平，淤積面以上庫容96.8 萬m3，淤積庫容已達(dá)95.6 萬m3，淤積十分嚴(yán)重。③溢洪道及輸水洞老化破損嚴(yán)重，工程存在嚴(yán)重的安全隱患。④水庫已空庫多年，無任何觀測設(shè)施，水庫處于非正常管理狀態(tài)。⑤水庫上游控制的80.1 km2流域面積中50%為沙荒地，降雨不產(chǎn)流，流域氣候干旱，降雨量少，上游河道兩側(cè)群眾截流取水抗旱，水庫水源接近枯竭，無穩(wěn)定徑流。⑥若要降等為小( 2) 型水庫使用，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》( GB50201—94) 規(guī)定需達(dá)到10 a一遇設(shè)計20 a一遇校核，水庫需除險加固，加固資金490 萬元，由于水源接近枯竭，無穩(wěn)定徑流水庫無潛在的經(jīng)濟(jì)效益。

以上實(shí)際情況表明大廟水庫滿足《水庫降等與報廢管理辦法( 試行) 》中相關(guān)水庫規(guī)定，水庫灌溉、防洪、養(yǎng)殖等效益基本喪失，無進(jìn)一步開發(fā)利用價值，若進(jìn)行加固處理投資大，經(jīng)濟(jì)上不合理; 若降等使用，工程仍不能保證安全，而且投資大且無潛在的經(jīng)濟(jì)效益，反而為確保水庫及下游的防洪安全，水庫管理部門需常年派人駐守，浪費(fèi)了大量的人力、財力、物力。鑒于以上原因，從各方面情況考慮，大廟水庫不但不能發(fā)揮任何效益，還會給下游防洪構(gòu)成威脅。論證建議大廟水庫進(jìn)行報廢處理。

4 工程報廢方案設(shè)計

4.1 洪水標(biāo)準(zhǔn)的確定

大廟水庫所處位置為鄉(xiāng)村，其中防護(hù)區(qū)人口少于20 萬人，耕地面積＜2 萬hm2。依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》( GB50201—94) ，水庫報廢后按保護(hù)一般鄉(xiāng)村設(shè)防，考慮水庫運(yùn)用40 多年來洪水情況，其防洪標(biāo)準(zhǔn)取10 a一遇洪水設(shè)計，依據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》( GB50286—98)［8］，報廢后工程級別為5 級。

4.2 水庫報廢方案選擇

依據(jù)大廟水庫大壩現(xiàn)狀，本著安全、經(jīng)濟(jì)，同時注重現(xiàn)實(shí)和社會效益的原則，擬定兩種方案進(jìn)行比選:①采用開挖壩體，增大洪水下泄能力。根據(jù)現(xiàn)狀情況可在溢洪道和輸水洞之間開挖15 m的缺口; ②根據(jù)現(xiàn)有溢洪道基礎(chǔ)質(zhì)量，對其進(jìn)行改建。將控制段6 孔總溢流凈寬18.2 m改建成2 孔總溢流凈寬22.0 m，使其泄洪能力達(dá)到10 a一遇標(biāo)準(zhǔn)而無需加高主壩。經(jīng)方案比較，設(shè)計采用方案二。

采用方案二的理由是:①維持了壩址上下游河道現(xiàn)有的平衡，水庫周邊的生態(tài)環(huán)境不因水庫報廢而發(fā)生急劇性變化;②充分利用了現(xiàn)有建筑物，保證了連接兩岸的重要的壩頂交通道路得以繼續(xù)運(yùn)行，水庫報廢后其主要建筑物仍具有較大的社會服務(wù)功能和社會效益。大壩經(jīng)簡單維修加固，今后可改作為淤地壩管理使用，上游可造地近千畝，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.3 水庫報廢后對上下游的影響及防護(hù)措施

水庫報廢后對上下游的影響及防護(hù)分4個方面:

4.3.1 設(shè)計洪水

大廟水庫無實(shí)測洪水資料，水文計算參照1998年遼寧省水文資源勘測局編制的《遼寧省中小河流( 無資料地區(qū)) 設(shè)計暴雨洪水計算方法》［9］計算。計算成果為:10 a一遇設(shè)計洪峰流量為128.0 m3/s，三日洪量為237.3 萬m3，溢洪道最大泄量99.7 m3/s。

4.3.2 河道水面曲線計算

為計算大廟水庫報廢后對上下游河道及村屯的影響，在上下游各1.6 km計算河段實(shí)測了16個橫斷面進(jìn)行河道水面曲線計算。依資料分析，河道比較平緩、順直，斷面基本呈梯形無明顯灘槽，故可依據(jù)《水力計算手冊》［10］中河道恒定流非均勻流水面曲線基本方程式( 即水流能量方程式) 采用逐段試算法計算。上游起點(diǎn)斷面為3.5 倍溢洪道堰上水頭處，下游起點(diǎn)斷面為溢洪道末端石籠襯砌段末端斷面。上下游水面線計算成果見表1。

表1 P =10%河道水面曲線計算成果表 m

4.3.3 復(fù)核結(jié)論

由計算成果可知，報廢方案實(shí)施后發(fā)生10 a一遇設(shè)計洪水時，上下游河岸過流能力足夠，無需修建堤防。但水庫以下至柳河河段總長9.6 km，應(yīng)在河道拐彎處及威脅村屯安全的部位增設(shè)護(hù)岸工程。防護(hù)措施可采用丁壩或重力式擋土墻加沉排的型式。

4.4 水庫報廢后處理意見

水庫報廢處理后，水庫管理部門應(yīng)及時合理處置水庫管理的所有財產(chǎn)，妥善安置水庫管理人員。水庫報廢后可利用的土地，屬國家所有，原則上由水利部門管理，用于河道整治，不得挪作他用。

5 結(jié)束語

水庫報廢對彰武縣水利工程管理是一個新鮮事物，水庫報廢需要科學(xué)的論證和采取必要的工程措施進(jìn)行善后處理，以確保報廢后水庫不產(chǎn)生新的安全、環(huán)境及社會問題。通過上述大廟水庫報廢過程的論述，筆者意在為今后小型水庫的報廢工作提供思路，也希望與各地水利工作者進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流。

［1］中華人民共和國水利部. 水庫降等與報廢管理辦法( 試行) ［S］. 北京:中華人民共和國水利部，2003.

［2］水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.GB50201—94 防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］. 北京:中國計劃出版社，2004.

［3］淮河水利委員會.SL38—92 水利水電基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準(zhǔn): 碾壓式土石壩和漿砌石壩工程［S］. 北京:中國電力出版社，1992.

［4］全國地震標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，GB18306—2001 中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖［S］. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

［5］水利部東北勘測設(shè)計研究院，SL211—98 水工建筑物抗凍設(shè)計規(guī)范［S］. 北京:中國水利水電出版社，1998.

［6］黃河水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院.SL274—2001 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范［S］. 北京: 中國水利水電出版社，2001.

［7］水利部大壩安全管理中心.SL258—2000 水庫大壩安全評價導(dǎo)則［S］. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

［8］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.GB50286—98. 堤防工程設(shè)計規(guī)范［S］. 北京:中國水利水電出版社，1998.

［9］王才，唐繼業(yè)，段一貫，等. 遼寧省中小河流( 無資料地區(qū)) 設(shè)計暴雨洪水計算方法［S］. 沈陽: 遼寧省水文水資源勘測局編制，1998:27，91 －93，112 －113.

［10］徐正凡，黃景祥. 水力計算手冊［S］. 北京:水利電力出版社:498 －506.