摘 要：本文通過工程實例分析了內(nèi)蒙古興和縣三鋪水庫的氣象水文工程地質(zhì)環(huán)境及其特點(diǎn)，對水庫大壩安全進(jìn)行了論述，提出了存在的問題，通過對水庫各要素安全評價，得出水庫大壩的類型并提出結(jié)論性意見。

關(guān)鍵詞：水庫 大壩安全 防洪 投資概算與防洪效益

按照《全國病險水庫除險加固規(guī)劃報告》大綱要求和市水利局及縣水務(wù)局的安排，依據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》的規(guī)定，縣水務(wù)局組織各專業(yè)技術(shù)人員對三鋪水庫進(jìn)行現(xiàn)場安全檢查。由于該庫興建于1959年，各項技術(shù)資料和施工記錄都沒有保存，這就給水庫除險加固前期工作帶來了很大的困難，所以我們在進(jìn)行現(xiàn)場安全檢查時，只能根據(jù)大壩現(xiàn)狀和通過實地調(diào)查了解，并訊問有關(guān)知情人員，進(jìn)行現(xiàn)場拍照和查看，對照日常巡視情況進(jìn)行了詳細(xì)的測算和核定，針對現(xiàn)狀存在的問題進(jìn)行分析研究，并提出結(jié)論性意見。

一、工程概況

三鋪水庫位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市興和縣西部鄂爾棟鎮(zhèn)境內(nèi)，地理位置為東經(jīng)113°41′45″，北緯40°49′35″，興和縣城西南，距興和縣城約15km，水庫壩北端150m有興和至豐鎮(zhèn)公路通過，交通條件十分便利。

工程任務(wù)是以防洪為主，兼顧灌溉和養(yǎng)殖業(yè)等綜合利用的小型水庫。

該水庫由大壩、輸水洞、泄洪道組成。其平面布置為主體壩南北向，主壩左側(cè)，建有一孔輸水洞，溢洪道位于主壩右側(cè)。

三鋪水庫始建于1959年，由縣水工隊協(xié)助當(dāng)?shù)卣呍O(shè)計邊施工，施工隊伍由當(dāng)時地方政府統(tǒng)一調(diào)配，主體工程當(dāng)年全部竣工，并移交地方政府管理使用。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為二十年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為五十年一遇。

二、工程地質(zhì)條件評價

1、氣象水文

興和縣地處中緯度內(nèi)陸，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，受蒙古高壓大陸性氣團(tuán)和西風(fēng)帶環(huán)流大氣運(yùn)動控制，經(jīng)常遭受寒冷、干燥氣團(tuán)襲擊。大陸性氣候特征十分明顯，主要表現(xiàn)為冬季寒冷而漫長，春秋季短，夏季炎熱，雨季集中，日照充足，光能豐富，晝夜溫差大，積溫高，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降雨少，干燥多風(fēng)。

興和縣平均氣溫為4.2℃，年溫差33.7℃，0℃以下長達(dá)153d，20℃以上僅有46d。

興和縣干旱缺雨，年平均降水量為409.4mm，年降水日數(shù)平均83d。全年降水集中在6～8月份，夏季降雨占全年降水量的70%，春季降水量僅占全年降水量的12%，冬季雨雪稀少，而且日降水量又集中在少數(shù)幾天里，多為雷陣性暴雨，易形成山洪和內(nèi)澇，年均洪澇災(zāi)達(dá)5000hm2。年平均蒸發(fā)量為2036.8mm，是年降水量的5倍。

2、地形地貌

工作區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)較為單一，共包括三種類型，即構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌、山間平原地貌和洪沖積堆積地貌。三鋪水庫庫區(qū)處于構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)，地面高987.55～1038.86m之間，山脊呈饅頭狀，溝谷切割不嚴(yán)重，一般為短淺的沖溝，地面平緩，緩傾向庫區(qū)。

3、地層巖性條件

本區(qū)地層主要由太古界晚期侵入巖、新生界第三系和第四系地層組成。壩基地層主要以粉土②③層及花崗巖④層為主，夾有圓礫夾層，采取3組粉土試樣及1組圓礫試樣進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗，經(jīng)室內(nèi)試驗：粉土②層的滲透系數(shù)3.7×10-4 cm/s，屬中等透水地層，粉土③層的滲透系數(shù)2.7×10-5～3.9×10-5 cm/s，屬弱透水地層，圓礫的滲透系數(shù)4.5×10-2 cm/s，屬強(qiáng)透水地層，但由于庫區(qū)淤積層厚度達(dá)2m，滲透系數(shù)為3.9×10-5 cm/s ，可以起到一定水平的防滲效果，故壩基可不進(jìn)行防滲處理，花崗巖④層滲透系數(shù)為1.077×10-5 cm/s，屬弱透水地層，據(jù)現(xiàn)場了解調(diào)查，水庫壩基未出現(xiàn)過透水現(xiàn)象，因此認(rèn)為壩基不存在滲透問題。

兩壩肩下部為片麻狀花巖巖上部為2-3.5m的壓實填土，起隔水作用，且與壩基接觸良好，不存在繞壩滲漏問題。

溢洪道基礎(chǔ)為強(qiáng)風(fēng)化片麻狀花崗巖，巖體較破碎，滲透系數(shù)為1.077×10-5 cm/s，需進(jìn)行防沖刷處理。

4、地質(zhì)構(gòu)造和地震

本區(qū)大地構(gòu)造隸屬中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ級構(gòu)造單元），內(nèi)蒙地軸（Ⅱ級構(gòu)造單元），陰山臺拱（Ⅲ級構(gòu)造單元）東側(cè)。

根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306--2001），本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅵ度區(qū)。

5、水文地質(zhì)條件

本區(qū)屬前河水系海河流域，水庫大壩建在前河的一個支流上。壩址上游控制流域面積20km2，設(shè)計總庫容為116萬立方米。流域內(nèi)多為山地丘陵，植被較差，水土流失嚴(yán)重，植被覆蓋率僅為20%。地下水類型包括有兩種，即基巖裂隙孔隙水和第四系松散層孔隙潛水?；鶐r裂隙孔隙水主要分布于低山丘陵區(qū)的玄武巖、片麻狀花崗巖、花崗巖中，此層水分布級不均勻，其補(bǔ)給來源為大氣降水，排泄形式為側(cè)向排向第四系松散層或沿裂隙排向下游。第四系松散層孔隙潛水，主要分布在山間盆地和河谷一帶，含水層巖性為砂、砂礫石層，一般厚度不大，其補(bǔ)給來源為大氣降水和基巖裂隙孔隙水的側(cè)向補(bǔ)給，排泄形式為沿河道以潛流形式排向下游或在地下水位理深較淺的地方產(chǎn)生一部分蒸發(fā)。

本區(qū)地下水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca·Mg型水，經(jīng)地下水腐蝕性評價，對普通水泥無腐蝕性。

6、庫區(qū)塌岸及邊岸再造

庫區(qū)地層較為簡單，南岸組成巖性為太古界晚期侵入片麻狀花崗巖，地表覆蓋有厚度小于3m的殘坡積粉土夾碎石層，并生長低矮植物，植被稀疏，無傾向庫區(qū)的軟弱夾層和產(chǎn)生滑動的不利結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生塌岸和滑坡的可能性不大。庫區(qū)北岸組成巖性為太古界晚期侵入花崗巖，上覆蓋有厚度小于9m的第四系上新統(tǒng)棕紅色粘土（泥巖），地表多為耕植的農(nóng)田、果園，分布有厚度小于2.5m的含礫粉土層，由于地形坡度較緩，無陡坎和不穩(wěn)定地質(zhì)體存在，故庫區(qū)產(chǎn)生大面積塌岸和邊岸再造的可能性不大。但由于兩岸地表普遍分布有殘坡積松散層，在庫水位變幅帶可能造成極小范圍的邊岸變化，對庫區(qū)無影響。

7、庫區(qū)淤積

三鋪水庫庫區(qū)周邊，地形坡度較緩，地表植被稀疏，而在前河上游山區(qū)段河道比降較大，所以在強(qiáng)降雨的條件下，庫區(qū)周邊對庫區(qū)產(chǎn)生輕微的淤積，而前河上游攜帶的泥砂是庫區(qū)淤積的主要原因。庫區(qū)壩前現(xiàn)淤積厚度為1.0-3.0m左右。

8、庫區(qū)淹沒和浸沒

前河是本區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面，而庫區(qū)兩側(cè)呈緩坡狀逐漸抬高，在1354.0m高程以下，無村莊、農(nóng)田及公路，無工廠企業(yè)和文物古跡，所以，庫區(qū)不存在大面積淹沒及浸沒問題。

9、庫區(qū)滲漏

三鋪水庫兩岸為片麻狀花崗巖低山丘陵區(qū)，未發(fā)現(xiàn)有大的斷裂構(gòu)造存在，且無深切沖溝及鄰谷存在，山體連續(xù)、雄厚，無古河道存在，產(chǎn)生庫區(qū)滲漏的可能性不大；并且?guī)靺^(qū)南、北岸為緩傾向庫區(qū)的丘陵區(qū)，地層為第三系上新統(tǒng)粘土（泥巖）及太古界晚期侵入花崗巖、片麻狀花崗巖，不會產(chǎn)生永久性滲漏。

三、現(xiàn)場存在的問題

1、水庫大壩上游護(hù)坡由于長期受風(fēng)浪沖刷和凍融循環(huán)作用，凡水面接觸部分護(hù)坡下滑沉陷，砌石松動，間隙加大，墊層淘刷，損壞面積達(dá)600m2，失去護(hù)坡作用。

2、大壩背水坡水土流失嚴(yán)重，壩坡風(fēng)蝕水蝕面積達(dá)75%。

3、溢洪道當(dāng)年只完成30%的工程量，受多年雨水沖蝕及風(fēng)蝕等因素影響，溢洪道以面目全非，需整體清障拓寬處理

4、輸水洞啟閉機(jī)梁破損，啟閉設(shè)備、閘門損壞，直接影響汛期泄洪和水庫的正常蓄水。

5、無電力、通訊、交通設(shè)施。

6、水庫淤積較為嚴(yán)重，影響大壩正常蓄水。

7、大壩沒有建立完善的觀測設(shè)施。

8、無辦公設(shè)施，管理手段落后。

四、工程質(zhì)量與大壩運(yùn)行管理

壩體壓實填土天然重度19.3～20.7 KN/m3，干重度17.6～18.8 KN/m3，壓縮系數(shù)0.14～0.26 Mpa-1，壓縮模量5.8～10.3Mpa，屬中等壓縮性土，滲透系數(shù)2.1×10-6～6.9×10-6 cm/s，根據(jù)壩體上的物理力學(xué)指標(biāo)，壩體壓實填土的干密度及滲透性符合壩體質(zhì)量要求。

三鋪水庫經(jīng)過五十年的運(yùn)行，各項規(guī)章制度基本健全，調(diào)度和控制性運(yùn)行較為合理，但各項水文測報及通訊設(shè)施不健全。水庫自建成后，一直未進(jìn)行各配套設(shè)施的維修與加固，大壩前護(hù)壞毀壞，啟閉設(shè)施及閘門失去作用，無法啟閉，對大壩的安全受到一定的威脅。由于水庫沒有建立完整的監(jiān)測系統(tǒng)，因而在安全監(jiān)測上沒有按規(guī)范執(zhí)行，導(dǎo)致沒有形成完整監(jiān)測資料，難以確定大壩的位移，沉陷和變形等是否處于正常狀態(tài)。而通過巡視檢查，可以確定輸水洞、壩坡和溢洪道存在著嚴(yán)重的破損現(xiàn)象，對大壩的安全穩(wěn)定可能造成影響。

五、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

三鋪水庫工程規(guī)模按庫容劃分屬?。?）型水庫。設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年（P=5%）一遇洪水設(shè)計，50年（P=1%）一遇洪水校核。主要建筑物4級，次要建筑物5級。

六、滲流安全評價

大壩計算滲漏量較小，正常蓄水位下的出溢點(diǎn)較低，該壩壩基不存在滲漏問題，下游壩坡最大滲透比降小于允許值。從現(xiàn)場來看，大壩不存在明顯的滲漏現(xiàn)象，滲流安全性評價為A級。

七、結(jié)構(gòu)安全評價

大壩下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)略大于規(guī)范允許值。大壩上游壩坡干砌石護(hù)坡破壞嚴(yán)重。輸水洞為漿砌石結(jié)構(gòu)，溢洪道未完工。結(jié)構(gòu)安全性評價為B級。

八、金屬結(jié)構(gòu)安全評價

三鋪水庫主要金屬結(jié)構(gòu)布置在輸水洞中，工作閘門為平板木閘門和手搖螺桿啟閉機(jī)，年久失修，現(xiàn)已全部損壞，直接影響汛期泄洪和水庫的正常蓄水。

九、結(jié)論

根據(jù)以上各專項復(fù)核評價結(jié)果，該水庫各專項安全性分級情況匯總?cè)缦卤恚?/p>

參考文獻(xiàn)：

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[8]《烏蘭察布市興和縣二道河治理工程地質(zhì)勘察報告》2009.7.

作者簡介：

李鐵軍 （1958.12- ） 男，河北省地礦局第三地質(zhì)大隊，高級工程師，大學(xué)學(xué)歷，從事水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作30多年。

（作者單位：河北省地礦局第三地質(zhì)大隊

河北張家口市 075000）