孟麗麗 曹泰彰

（營口市水利勘測建筑設(shè)計院 遼寧營口 115000）

蓋州市和美水庫降等處理程序與管理研究

孟麗麗 曹泰彰

（營口市水利勘測建筑設(shè)計院 遼寧營口 115000）

本文通過對蓋州市和美水庫工程現(xiàn)狀、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核及大壩安全評價方面進(jìn)行調(diào)查與研究，根據(jù)水庫實際情況，以國家及省部級文件為依據(jù)，對和美水庫實施降等處理，并對降等后的水庫進(jìn)行局部修復(fù)，以方塘的規(guī)模對其進(jìn)行維護(hù)管理，減輕防汛工作中的負(fù)擔(dān)。

防洪標(biāo)準(zhǔn) 安全評價 降等 實施方案

引言

蓋州市和美水庫于1977年竣工投入運行，受當(dāng)時技術(shù)條件的限制，水庫興建過程中無任何地質(zhì)資料和施工資料，導(dǎo)致水庫工程質(zhì)量差、防洪標(biāo)準(zhǔn)低、配套設(shè)施不全、水庫不能發(fā)揮原有設(shè)計效益等一系列問題。因此，根據(jù)和美水庫實際情況及詳細(xì)調(diào)查與研究，對水庫做出相應(yīng)的處理。

1 和美水庫資料

1.1 工程概況

和美水庫位于蓋州市高屯鎮(zhèn)和美村，是一座以防洪、灌溉等綜合利用的?。?）型水庫。設(shè)計灌溉面積為600畝，無養(yǎng)殖效益，保護(hù)下游1個村300人及250畝農(nóng)田度汛安全。

水庫原始設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)是30年一遇設(shè)計，300年一遇校核；水庫設(shè)計洪水位為114.17m，相應(yīng)庫容16.66萬m3；校核洪水位115.04m，相應(yīng)庫容19.01萬m3。水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、輸水洞組成。

水庫大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂平均寬5.47m、最大壩高16.63m；大壩迎水坡坡比1:3.04，塊石護(hù)坡；背水坡坡比1:2.48，天然草皮護(hù)坡；大壩壩頂長99m。

溢洪道位于大壩的左端，堰型為開敞式寬頂堰。進(jìn)口凈寬7.66m，翼墻高度2.35m。在遭遇2012年8.04大洪水后，溢洪道進(jìn)口及陡槽段底板受到不同程度的坍塌，塌陷坑最深達(dá)2.0m；溢洪道現(xiàn)狀底板破壞嚴(yán)重；兩側(cè)翼墻也多處坍塌，形成了很多缺口。

輸水洞位于大壩的右側(cè)，輸水洞為壩下埋鑄鐵涵管，直徑0.4m，出口設(shè)有閘門及啟閉機室，現(xiàn)狀輸水洞閘門運行正常，但輸水洞下游無灌溉渠道。

1.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

1.2.1 工程等級及洪水標(biāo)準(zhǔn)20

和美水庫工程規(guī)模屬于小（2）型水庫，水庫現(xiàn)狀工程等級為Ⅴ等，主要建筑物級別為5級。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定，水庫復(fù)核設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為200年一遇。

1.2.2 設(shè)計暴雨、洪水計算復(fù)核

和美水庫所在河流洪水由暴雨造成，洪水與暴雨相應(yīng)；該地區(qū)年暴雨主要發(fā)生在7、8月份；暴雨一般持續(xù)1-2天，大部分集中在一天之內(nèi)，一次洪水總量多集中在24小時內(nèi)。

庫區(qū)流域面積1.0km2，河長1.4km，河道平均比降為77.9‰ ，水庫壩址處無水文觀測資料，故水庫為無資料地區(qū)，按《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設(shè)計暴雨洪水計算方法》，所在地屬于Ⅳ水文分區(qū)，分別由各時段暴雨均值等值線圖和暴雨變差系數(shù)等值線圖查得各時段暴雨的均值和變差系數(shù)Cv，Cs=3.5Cv進(jìn)行各頻率設(shè)計暴雨計算。計算成果見表1～表3。

表1 設(shè)計暴雨成果表

表2 設(shè)計洪水成果表

表3 各頻率設(shè)計洪水過程線成果表

表4 和美水庫調(diào)洪計算參數(shù)成果表

表5 復(fù)核前后各種特征水位及相應(yīng)庫容對比表

1.2.3 水庫洪水調(diào)節(jié)計算

水庫溢洪道被淘刷沖毀，設(shè)計修復(fù)后溢洪道堰頂高程為110.5m，水庫重新進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算。因無閘門控制，汛期來水超堰頂時全斷面泄洪，輸水洞不參與調(diào)洪演算。因所求設(shè)計洪水過程線形狀系數(shù)rp<0.05，則采用以設(shè)計洪峰流量QP為最大流量、按式W調(diào)p=0.67W24P+0.12QP*τ計算出的W調(diào)p為洪水總量，洪水歷時為T=5.56W調(diào)p/QP的簡化三角形過程線。用計算出不同頻率參與調(diào)洪的洪量W調(diào)p（104m3）代入簡化公式：

進(jìn)行調(diào)洪計算。調(diào)洪結(jié)果見表4。

1.2.4 洪水調(diào)節(jié)成果對比

原設(shè)計和美水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計，300年一遇校核。2013年7月遼寧省江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院編制完成了《營口市和美水庫庫容曲線測算及特征值復(fù)核報告》，按照?。?）型水庫20年一遇設(shè)計，200年一遇校核的洪水標(biāo)準(zhǔn)，堰頂高程為112.5m進(jìn)行了調(diào)洪復(fù)核計算。本院復(fù)核按照20年一遇設(shè)計，200年一遇校核的洪水標(biāo)準(zhǔn)，堰頂高程為110.5m進(jìn)行了調(diào)洪復(fù)核計算，計算成果對比見表5。

2 大壩安全評價

2.1 大壩安全評價

壩頂平均寬度5.47m，壩面凸凹不平，兩側(cè)長有雜草，壩的背水坡凸凹不平。壩坡坑洼不平長滿了野草和灌木叢，樹木粗大，數(shù)量多。大壩的壩頂高程滿足校核洪水位的要求。復(fù)核為B級。

2.2 溢洪道安全評價

開敞式溢洪道進(jìn)口處的底板破壞嚴(yán)重，局部坍塌，很不平整。兩側(cè)翼墻多處毀壞，底板襯砌嚴(yán)重沖刷，翼墻高度不滿足水庫泄洪要求，復(fù)核為C級。

2.3 輸水洞安全評價

輸水洞閘門運轉(zhuǎn)正常，但啟閉機室非常雜亂，施工未完成，屋內(nèi)堆滿雜物；嚴(yán)重影響閘門啟閉。下游基本屬于無渠段。復(fù)核為B級。

2.4 壩頂高程復(fù)核

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）及水庫運用方式，壩頂高程為各種運用條件水庫靜水位與壩頂超高之和，取其最大值：

計算公式：Y=RP+e+A

式中：Y—壩頂超高，m；

RP—最大波浪在壩坡上爬高，m；

e —最大風(fēng)壅水面高度，m；

A—安全加高，m；

土石壩壩頂高程計算結(jié)果見表6。

表6 壩頂高程復(fù)核計算成果表

由表6可以看出，計算壩頂高程應(yīng)為113.55m，實測現(xiàn)狀壩頂高程為116.63m，大于計算壩頂高程，滿足規(guī)范要求。

3 降等論證

3.1 降等依據(jù)

根據(jù)《水庫降等與報廢管理辦法》（試行），以及《遼寧省小型水庫降等與報廢管理辦法實施細(xì)則》(試行)，對水庫規(guī)模減小或者功能萎縮，將原設(shè)計等別降低一個或者一個以上等別運行管理，以保證工程安全和發(fā)揮相應(yīng)效益。

3.2 工程降等條件與結(jié)論

（1） 由于和美水庫溢洪道地質(zhì)條件相對較差，水毀后水庫溢洪道堰頂高程為110.5m，低于原設(shè)計堰頂高程。

按溢洪道堰頂高程110.5m重新對水庫規(guī)模進(jìn)行復(fù)核，最大庫容為9.57萬m3，已達(dá)不到?。?）型水庫的等別規(guī)定；若恢復(fù)水庫原規(guī)?？偢潘阃顿Y約為206萬元，由于和美水庫并無潛在經(jīng)濟(jì)效益，恢復(fù)原等別經(jīng)濟(jì)上不合理。以上條件符合《遼寧省小型水庫降等與報廢管理辦法實施細(xì)則》（試行）第七條第一款規(guī)定。

（2）和美水庫原設(shè)計灌溉面積為600畝，建庫以來，水庫一直只承擔(dān)和美村250畝旱田耕地的灌溉任務(wù)，其余350畝耕地均采用地下井灌，因此水庫并未發(fā)揮其原有設(shè)計效益，功能萎縮；水面尚未開發(fā)利用，無養(yǎng)殖等潛在經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)《遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)—行業(yè)用水定額》（DB21 / T1237-2003），旱田用水定額為150m3/畝，耕地灌溉用水總量為3.75萬m3，降等后水庫的興利庫容為4.89萬m3，完全能滿足250畝耕地的灌溉要求；因此和美水庫降等后并不影響其現(xiàn)有功能。降等后和美水庫實際為蓄水方塘。

綜上所述，對和美水庫進(jìn)行降等處理。

4 降等實施方案

4.1 工程修復(fù)設(shè)計

和美水庫降等后溢洪道堰頂高程恢復(fù)至110.5m，堰頂下游接陡坡段，坡度i=0.02，結(jié)束至高程108.7m；新建陡坡段全長為90m。原低于108.7m高程段保持不變，并對鑿除的底板及倒塌翼墻進(jìn)行清理。溢洪道底板襯砌漿砌石300mm厚，下設(shè)150mm厚礫石墊層；溢洪道底板兩側(cè)新建漿砌石擋土墻，右側(cè)擋土墻上部采用生態(tài)格網(wǎng)進(jìn)行護(hù)坡，坡比為1：2.5。

對于庫岸，由于庫水位降低，原在水下的庫岸外露，相關(guān)部門做好清淤工作，并結(jié)合景觀進(jìn)行綠化，盡可能采用生態(tài)的施工工藝，為和美村提供良好的生活環(huán)境。

4.2 維護(hù)管理

和美水庫降等為方塘后，需要對其進(jìn)行維護(hù)管理：

（1）在保護(hù)范圍內(nèi)禁止爆破、打井、采石等危害大壩安全的一切活動；

（2）大壩壩頂高程以下庫區(qū)均屬水域保護(hù)范圍，禁止在庫區(qū)內(nèi)排放污染物，大力推廣使用有機肥和無毒低殘留農(nóng)藥，推進(jìn)面源污染防治，保護(hù)方塘的良好水質(zhì)；

（3）對方塘建立健全防汛組織，保證工程正常安全運行；

（4）方塘及周邊區(qū)域設(shè)立防護(hù)設(shè)施和警示標(biāo)志。

5 結(jié)語

根據(jù)《遼寧省小型水庫降等與報廢管理辦法實施細(xì)則》(試行)，對符合條件的小型水庫做出相應(yīng)的降等處理，不僅能保護(hù)下游居民的生產(chǎn)、生活安全，也為管理部門減輕了防汛工作的負(fù)擔(dān)，為維護(hù)人與自然的和諧發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

1. 傅瓊?cè)A，楊正華. 淺談水庫的降等與報廢管理[J]. 江西水利科技，2005.增刊

2. 《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）[S]，中國水利水電出版社.

3. 《 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）[S]，中國水利水電出版社

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.11.021

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1672-2469（2014）11-0064-03

20作者簡介：孟麗麗（1983年—），女，工程師。