韓良凱

（丹東市水利勘測設計研究院，遼寧丹東118000）

三臺子水庫保留或報廢方案論證

韓良凱

（丹東市水利勘測設計研究院，遼寧丹東118000）

三臺子水庫屬中型水庫，水庫由于壩下開采引發(fā)大壩沉降，2012年曾對大壩加高培厚處理，但沉降還未穩(wěn)定，仍存在安全隱患。文章通過分析水庫現(xiàn)狀以及存在的問題，分別從防洪、養(yǎng)殖、供水、生態(tài)環(huán)境、人員安置、占地等方面對水庫保留和報廢方案進行比較，給出結論，提出推薦方案。

壩下開采；保留方案；報廢方案；優(yōu)缺點；三臺子水庫

0 前 言

三臺子水庫壩址位于沈陽市康平縣東關鎮(zhèn)三臺子村西。水庫原設計總庫容4 500萬m3，屬中型水庫。水庫保護耕地1 200 hm2，5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)及1個農場，保護人口5萬人。保護位于壩下1.5 km的203國道，保護下游固定資產(chǎn)達2億元的小康煤礦及鐵路專用線。三臺子水庫位于大平煤礦開采區(qū)域上方地表，該水庫處于大平煤礦井田中部，占全礦工業(yè)儲量的49.4%。S2S9段試采工作面位于S2采區(qū)東南側，煤層最大厚度9.96 m，開采深度760～800 m。該工作面一部分位于三臺子水庫大壩的正下方，由于S2S9壩下工作面的開采，水庫大壩左側現(xiàn)已發(fā)生沉降，長270m。2012年對其進行了加高培厚處理。但沉降還未穩(wěn)定，仍存在安全隱患。

1 工程現(xiàn)狀及存在問題

1.1 水庫及下游河道現(xiàn)狀

1.1.1 水庫

三臺子水庫是一座以防洪為主，兼顧養(yǎng)殖的中型水庫。三臺子水庫總庫容4 500萬m3，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級。三臺子水庫樞紐工程由攔河壩、輸水洞組成。主壩長4 120 m，副壩長900 m。由于大平煤礦S2S9工作面的開采，主壩左壩頭270 m發(fā)生沉降，最大下沉達3.7 m。2012年進行了加高培厚。

輸水洞有兩座，南輸水洞（2＋164），洞口尺寸為1.5m×1.5m×2孔矩型無壓洞，進口底高程為80.20m；北輸水洞（0＋266）1.5m×1.5m×3孔矩型無壓洞，已沉降無法使用，2012年對其進行拆除并回填。為了安全泄洪，在左壩頭開挖了一處豁口，豁口底高程80.2 m，寬10.0 m。

1.1.2 庫區(qū)下游河道

水庫下游主要河流有李家河、八家子河、公河。這3條河流在郝官鎮(zhèn)老頭山處匯合后經(jīng)三河下拉出口流入遼河。河道特性表見表1。

表1 河道特性表

1.2 存在問題

由于大平煤礦S2S9工作面的開采，水庫大壩左壩頭270m沉降變形，北輸水洞沉降，不能使用。

2 方案設計

設計前提條件：在壩下不繼續(xù)開采，且壩體沉降穩(wěn)定的基礎上，對工程現(xiàn)狀進行保留和報廢方案設計。

2.1 保留方案

三臺子水庫左側攔河壩病險段長270 m，2012年進行了加高培厚。

對壩體采取加固措施：本次在工程現(xiàn)狀的基礎上，使壩頂高程達到原壩頂高程85.79 m，壩頂寬5.0 m，迎水坡坡比達到1∶2.5，背水坡坡比達到1∶2.0。壩頂路面采用硬護砌，上、下游壩坡采用護坡處理，增加壩體防滲處理及觀測設施（監(jiān)測項目：壩面垂直位移和水平位移、壩基沉降、滲流量、根據(jù)具體情況觀測壩體和壩基的孔隙壓力及壩體浸潤線），對加固段檢測，復核壩體穩(wěn)定，增加度汛方案，對產(chǎn)生的問題進行處理［1］。

2.2 新建溢洪道

由于北輸水洞沉降，無法使用。根據(jù)現(xiàn)狀在左壩頭增設溢洪道。溢洪道的確定從以下方面考慮。

1）防洪任務。由于該水庫原防洪庫容為2 400萬m3，新建溢洪道后，防洪庫容不能低于原防洪庫容。

2）保護下游203國道橋，水庫下游中央排干穿過203國道，203國道橋防洪標準為50 a一遇。溢洪道50 a一遇泄量不大于203國道橋安全泄量Q＝30.02 m3／s。

3）水庫左壩頭270 m已發(fā)生沉降，沉降還未穩(wěn)定。為保證水庫安全運行，現(xiàn)階段采取降低庫水位運行方案［2］。

綜上所述，先選取堰頂高程為81.0 m，選取不同堰寬進行計算。

統(tǒng)計表（一）、（二）分別見表2、表3。

表2 統(tǒng)計表（一）

表3 統(tǒng)計表（二）

由表2可以看出，選取12.0 m較為合適，同時實際測量下游河道寬12.0 m，因此，選取堰寬為12 m，選取不同堰頂高程進行計算。

由表3可以看出，方案2降低運行水位，在滿足下游防洪排澇的基礎上，同時滿足203國道防洪安全。因此，確定堰頂高程80.7 m，堰寬12.0 m。

2.3 報廢方案

拆除攔河壩到81.0 m。在攔河壩左壩頭開挖25.0 m寬渠道，以滿足下游的河道及203國道的防洪要求。

本工程渠道全長25.4 km。改擴建橋梁6座、排涵10座、提水站3座、水閘3座。

2.3.1 防洪標準

保護人口2.92萬人，耕地7 300 hm2。根據(jù)《防洪標準》（GB50201—94）3.0.1，本次渠道的設計洪水標準為10 a一遇。203國道設計洪水標準為50 a一遇。

2.3.2 堤線布置

本設計堤線布置總體原則是：對原有堤防段選定原堤線，對堤防不完整段盡量少占用耕地，盡量選擇布置在耕地與河灘地交界處；岸線基本沿原有岸邊布置［3］。

2.3.3 堤防縱、橫斷面

根據(jù)現(xiàn)狀河道地形以及河勢、工程地質、河床以及堤岸穩(wěn)定，確定河道橫斷面為單一的梯形斷面，橫斷面兩岸坡比為1：2。為了不影響河道的行洪能力，河底寬度盡量維持原狀，各河段擴寬見表4。

表4 河段擴寬詳表

河道縱斷面比降設計滿足以下原則：

1）有足夠的條件，滿足各支溝排澇設計水位的要求。

2）設計縱段比降應盡量接近地面坡度。

3）設計流速盡量大于不淤流速。

本方案河道設計縱向比降：遼河口（0＋000）～公河口（5＋466）平均比降為1／5600，公河口（5＋466）～八家河口（11＋615）平均比降為1／3800，八家河口（11＋615）～李家河口（13＋907）平均比降為1／2300，李家河口（13＋907）～三臺子水庫（25＋356）平均比降為1／3300。

2.3.4 工程占地范圍

本工程對不滿足10 a一遇洪水要求的堤防進行加高陪厚。在現(xiàn)有堤防段，工程占地面積指新筑堤防外堤腳線與現(xiàn)有堤腳線之間的面積；在新筑堤防段，占地面積指新筑堤防背水坡堤腳線與灘地之間的面積，包括兩線之間的灘地、堤防及堤內護堤地等。永久占地面積59.6 hm2，均為耕地。

3 保留方案與報廢方案優(yōu)缺點比較

根據(jù)水庫的實際情況，分別從防洪、養(yǎng)殖、供水、生態(tài)環(huán)境等方面對保留方案和報廢方案優(yōu)缺點進行了比較。

3.1 防洪排澇

保留方案10 a一遇下泄流量為10.89 m3／s，下游渠道滿足安全泄量要求；50 a一遇下泄流量為28.11 m3／s，203國道橋滿足下泄流量要求。報廢方案10 a一遇下泄流量為14.22 m3／s，經(jīng)計算下游渠道需擴寬、16座穿堤建筑物需改建、5座跨河建筑物需改建。50 a一遇下泄流量為37.69 m3／s，203國道橋需改建，203國道上游耕地淹沒較多。

3.2 養(yǎng)殖水面

水庫原正常蓄水位82.0 m對應庫容為2 100萬m3；保留方案正常蓄水位80.7 m對應庫容為1 500萬m3，保留方案庫容減小600萬m3；報廢方案正常蓄水位79.6 m對應庫容為598萬m3，報廢方案庫容減小1 502萬m3。

3.3 供水

三臺子水庫作為康平縣電廠的備用水源。保留方案庫容減小600萬m3；報廢方案庫容減小1 502萬m3。

3.4 生態(tài)環(huán)境

三臺子水庫與臥龍湖相差幾公里。被當?shù)厝朔Q為姐妹湖。2011年三臺子水庫被列為遼寧省濕地生態(tài)系統(tǒng)保護地，調查顯示，保護區(qū)內有野生動植物817種，其中有魚類36種，國家一級重點保護野生動物6種，國家二級重點保護野生動物18種，其他鳥類140多種，全世界的15種鶴中有6種在此遷徙。水庫對該地區(qū)的生態(tài)、景觀生態(tài)發(fā)展都起著重要作用。康平縣政府把生態(tài)建設作為經(jīng)濟社會發(fā)展的頭等大事來抓。

水庫原正常蓄水位82.0 m對應水面面積為13.08 km2；保留方案正常蓄水位80.7m對應水面面積為10.7 km2，保留方案水面面積減小2.38 km2；報廢方案正常蓄水位79.6 m對應水面面積為5.7 km2，報廢方案水面面積減小7.38 km2?？灯娇h位于遼西北地區(qū)，地處科爾沁沙地東南緣，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴重。

庫底是砂質土壤，干涸之后開始暴漏在空氣中，形成巨大的新沙源，不僅對康平當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成很大破壞，而且直接對沈陽乃至遼寧中部地區(qū)的環(huán)境構成威脅。

3.5 人員安置問題

水庫有員工100余人。保留方案不存在人員安置問題；報廢方案需考慮水庫職工的就業(yè)安置問題。

3.6 安全隱患

保留方案在壩下不繼續(xù)開采，且壩體沉降穩(wěn)定的基礎上，對工程現(xiàn)狀采取加固措施。壩體沉降還未穩(wěn)定前，水庫低水位運行。報廢方案對大壩進行拆除，下游河道進行相應擴寬加高。

3.7 占地

保留方案無占地。報廢方案為滿足下游河道的防洪排澇，需對河道局部進行擴寬，堤防進行加高。經(jīng)計算需占地59.73 hm2。

3.8 工程投資估算

保留方案工程投資估算為438.28萬元；報廢方案工程投資估算為8152.29萬元。

4 結 論

綜上，保留方案在防洪排澇、養(yǎng)殖水面及供水、生態(tài)環(huán)境、人員安置、占地、工程投資等方面優(yōu)于報廢方案；報廢方案僅安全方面優(yōu)于保留方案，但后者在沉降穩(wěn)定前低水位運行，同樣可達到安全要求。因此，保留方案優(yōu)于報廢方案，所以推薦保留方案。

［1］盛金保，李雷，楊正華.《水庫降等與報廢管理辦法（試行）》解讀與建議［J］.中國水利，2008（20）：63，70.

［2］傅瓊華，楊正華.淺談水庫的降等與報廢管理［J］.江西水利科技，2005（S1）：42－44.

［3］王曉平.解讀《水庫降等與報廢管理辦法（試行）》［J］.中國水利，2003（19）：38.

TV697.1

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1007－7596（2015）05－0091－03

2014－10－31

韓良凱（1981－），男，遼寧撫順人，工程師，從事水利水電設計工作。