王 鑫

（遼寧省鬧德海水庫管理局 遼寧 阜新 123000）

鬧德海水庫位于遼寧省彰武縣滿堂紅鄉(xiāng)，距阜新100km，一座防洪滯沙、農(nóng)田灌溉、工業(yè)供水等綜合利用的大（2）型水庫，是柳河上僅有的一座已建大型控制性工程。水庫樞紐工程由溢流壩段、排沙中孔、擋水壩段、輸水洞和底孔等建筑物組成。水庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，千年校核。設(shè)計庫容為1.339億m3；校核庫容為2.17億m3。水庫工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2級。水庫現(xiàn)向阜新提供城市和生活用水，日供水10萬t。

由于阜新地區(qū)水資源極度匱乏，嚴(yán)重制約了阜新市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，隨著城市供水需求的增加，對鬧德海水庫的興利蓄水效益也提出了更迫切的要求。根據(jù)鬧德海水庫除險加固工程計劃安排，2008年3月～8月，將進(jìn)行大壩壩前泄水孔加固工程施工。施工期間需要放空水庫，修筑3.5m高的圍堰擋水，造成輸水洞無法正常啟用放水，施工期間河道水質(zhì)超標(biāo)，滿足不了施工期繼續(xù)向阜新市城市用水的需要，因此急需解決施工期間鬧德海水庫向阜新市供水的實際難題以保證施工期繼續(xù)供水。

鬧德海水庫為河道型水庫，位于柳河上游，為多泥沙河流，施工期間河道來水濁度均大于500NTU，無法滿足自來水處理廠要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要在水庫放空時段內(nèi)，在大壩上游修建一座既透水又?jǐn)r砂的臨時沉砂堰來沉淀河水，降低下游取水的濁度。從壩前修筑的施工圍堰里取水，通過壩后自來水公司幅流沉砂池沉淀后供應(yīng)的方式供給阜新市用水，為水庫除險加固期間滿足阜新市工農(nóng)業(yè)用水需要提供技術(shù)支持。

1 沉砂堰方案的選定

選擇沉砂堰方案前，水庫在養(yǎng)畜牧河三家子水文站做了一次堰前安裝滲水管濾沙取水的方案現(xiàn)場試驗，現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，隨著濾水管濾水時間的增加，濾水水質(zhì)效果也將增加，濁度變化非常明顯；但濾水流量隨著時間增加逐步減小，濾水水質(zhì)效果與濾水流量成反比例關(guān)系。采用塑料濾水管外包土工布或濾布時，極易在濾布內(nèi)部產(chǎn)生淤堵和表面產(chǎn)生濾餅，最終將出現(xiàn)淤堵現(xiàn)象，無法滿足施工期工程正常濾水的要求。

通過一年多的前期工作和各種方案比較，最終認(rèn)為采取冬季冰上沉排方案很合適，既能降低沉砂堰工程的投資，又能保證冬季施工，3月初放空水庫時立即投入使用。

堰高暫時按3m高設(shè)計。待水庫放空后，視上游來水含砂量大小和沉砂堰沉砂運(yùn)行效果情況，再加高或加厚。

2 沉砂堰軸線的選定

鬧德海水庫壩前4km以內(nèi)為V型河谷，水流進(jìn)入河谷段后流速加劇，大量泥沙隨水流帶至壩下，致使壩下取水濁度得不到保證。因此，在河谷段內(nèi)修堰攔河沉砂最好。通過現(xiàn)場查勘和各勘測斷面比較，選擇C4斷面稍向上游為宜。此處河谷狹窄，堰軸線短，工程量??；右岸施工場地平坦，對外交通方便；距大壩3km左右，距離較合適。

3 堰體結(jié)構(gòu)型式

沉砂堰為冬季冰上沉排。堰高3m、頂寬2.7m、上游坡比1∶1、下游坡比1∶2。堰內(nèi)部用30cm厚柴排和40cm厚石籠依次分層相疊，堰表面上下游和頂面鋪一層30cm厚整體表面石籠。堰底部鋪一層30cm厚底部石籠，其上下游分別再向堰上下游坡腳外延4m長，以便堰體沉向河床時，將河床淤積物擠壓出堰底，增大堰底部摩擦力。另外，為防止堰基淘刷，在堰上下游坡腳處采用石籠護(hù)腳。

為使水流向堰頂中間集中，堰頂中間為水平段，長度等于堰長的一半；兩側(cè)向岸邊上傾斜，坡比為1∶2.5。

石籠：用12＃鉛絲編織，網(wǎng)眼大約為10cm～12cm。石籠內(nèi)塊石粒徑不小于15cm。

柴排：先用14＃鉛絲將柳條（或其他樹條）按間距20cm綁扎而形成的直徑15cm左右梢龍，再將梢龍用10＃鉛絲扎成1m見方十字格，梢龍中間充填秸稈和少量土體并壓實。石籠和柴排之間在柳條結(jié)點處用8＃鉛絲從頂至底豎向連接，以使整個沉砂堰成為一個整體。堰體下游兩側(cè)岸邊采用石籠護(hù)腳，增加堰體穩(wěn)定。

4 穩(wěn)定計算

本沉砂堰結(jié)構(gòu)近似于堆石壩，按堆石壩校核其抗滑穩(wěn)定，計算方法與重力壩相同。

按沉砂堰上游水位與堰高相同時的最不利情況進(jìn)行穩(wěn)定校核；同時考慮堰頂過流時對堰體的沖擊力，將安全系數(shù)適當(dāng)擴(kuò)大。

按抗剪公式計算。同時，考慮粘滯力的影響。

式中，k——抗剪安全穩(wěn)定系數(shù)?！端娛┕そM織設(shè)計規(guī)范》規(guī)定不小于1.05。

f——抗剪摩擦系數(shù)。因考慮原河床為巖石，且表面淤積不會太深，加之堰體底部石籠的擠壓排淤，f取0.4。

∑W——作用于基礎(chǔ)截面的總垂直力。包括堰體石籠、柴排、護(hù)腳重量和上游坡面水壓重。

因為堰體透水，為安全考慮，石籠和柴排的重量按浮容重計算。

CA——作用于基礎(chǔ)截面的粘滯力。C取0.05。

∑P——作用于基礎(chǔ)截面以上的總水平推力。即上游坡水推力。

計算結(jié)果：k＝1.27，滿足規(guī)范要求。

5 施工方法

鬧德海攔砂堰借鑒冰上沉排護(hù)岸的經(jīng)驗，采取冬季冰上沉排的施工方法。

12月末1月初左右，待庫區(qū)冰面凍結(jié)達(dá)0.5m以上時，在堰軸線冰面上，用編織袋土按勘測地形堆砌出攔砂堰河床地形土膜，人工冰上砌筑堰體。柴排中間秸稈要壓緊并填土后灑水凍實，使柴排成為整體。

待堰體下沉前，在堰上下游邊線處，用手風(fēng)鉆每隔1m間距打孔，形成鉆透冰層的孔，使堰體靠自重隨冰層一起緩慢沉入水中。堰體向下沉降時，其兩岸用132kW推土機(jī)牽引捆綁連接在兩堰頭的鋼絲繩，調(diào)整、緩沖沉降方向和速度。

為防止沉下去的堰體隨下部冰塊下滑，在堰體下部冰面縱、橫向分別隔5m間距鉆孔、裝藥，堰體下沉前爆破破冰（具體設(shè)計另做），使冰面在下沉?xí)r斷裂、擠壓，防止堰體整體向下滑動。

6 效益分析

在水庫加固施工期，水庫放空2008年3月至2008年8月時間內(nèi)，保證阜新市城市生活用水，供水能力按2007年供水能力為5萬m3/d；可供水1375萬m3，按現(xiàn)行水價，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益726萬元。

阜新地區(qū)是水資源十分緊缺的地區(qū)，在加固施工期間保證阜新市的生活用水，可增強(qiáng)阜新市的供水安全。換算成工業(yè)增產(chǎn)值：阜新市的相應(yīng)指標(biāo)為93元/m3，1370萬m3工業(yè)供水的工業(yè)產(chǎn)值為147069萬元。

鬧德海水庫自1942年建成以來，至今已經(jīng)運(yùn)行了57年，沒有考慮下放生態(tài)流量，在本次加固期除去保證阜新城市供水任務(wù)同時,對多余水量可以保證下游河道生態(tài)基流，在一定程度上改善柳河下游河道的生態(tài)環(huán)境。陜西水利

[1]朱鑒遠(yuǎn).水利水電工程泥沙設(shè)計[M].北京：中國水利水電出版社.2010-11-01。

[2]山西省水利科學(xué)研究所.禹門口沉沙池水工泥沙模型試驗研究報告 (第二階段)［R］.1986.9.