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        大寧調(diào)蓄水庫“7·20”暴雨影響分析

        2018-04-02 06:45:30孫昊蘇
        陜西水利 2018年1期
        關(guān)鍵詞:扶壁大寧調(diào)蓄

        孫昊蘇

        1 水庫概況

        大寧調(diào)蓄水庫位于北京市房山區(qū)大寧村北,與其下游的稻田水庫及馬廠水庫組成永定河滯洪水庫,共同滯蓄永定河超過2500 m3/s的洪水。南水北調(diào)中線工程總干渠由大寧調(diào)蓄水庫庫區(qū)穿過,水庫庫容、水位等工程條件具備調(diào)蓄南水北調(diào)來水、提高北京城市供水保證率的條件。因此,大寧調(diào)蓄水庫在承擔原設(shè)計防洪任務(wù)的基礎(chǔ)上,增加作為南水北調(diào)調(diào)蓄水庫的功能,以充分發(fā)揮水庫防洪、供水效益[1]。2011年水庫改造完成工程內(nèi)容主要包括庫區(qū)防滲、新建泵站及庫尾橡膠壩、改造及維護庫區(qū)中堤、西堤、主副壩、扶壁擋墻等建筑物[2]。

        隨著南水北調(diào)中線工程建成通水,大寧調(diào)蓄水庫在繼續(xù)肩負永定河泄洪功能的同時,更多地擔負起南水北調(diào)水“多時蓄水、少時供水”的重任,解決南水北調(diào)水與本地用水流量不匹配以及南水北調(diào)工程故障或檢修時的調(diào)蓄問題,是北京市供水安全的重要保障。水庫的防洪及運行安全關(guān)系到北京市經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定,及時在暴雨過后梳理水庫存在的潛在風險,采取相應(yīng)措施對水庫進行有效管理意義重大。

        2 “7·20”暴雨情況

        2016年7月19~20日,北京市遭遇特大暴雨,降水歷時2 d,全市平均降水量203.0 mm,城區(qū)平均降水量291.0 mm,位于大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩雨量站和大寧調(diào)壓池雨量站記錄降雨開始時間為19日06:00,結(jié)束時間為21日00:00,總降雨時長42 h,降水量分別為333.5和340.0 mm,降水特征值見表1。

        表1 大寧調(diào)蓄水庫7月19~20日降水特征值

        7月19~8月1日,由于降雨和匯流,西堤北端小啞叭河158.88萬m3洪水入庫,大寧調(diào)蓄水庫水位由52.46 m升至53.9 m,距最高蓄水位58.50 m尚有距離,在水量上并未對水庫造成重大威脅。小啞叭河洪水入庫引起水庫水質(zhì)發(fā)生了一定的變化,有一定量的有機污染物隨著洪水進入了水庫,對水庫水質(zhì)造成了一定的影響,可能威脅到水生生物的生存并加劇水體富營養(yǎng)化[3]。同時,水庫水工建筑物眾多,有必要通過安全監(jiān)測數(shù)據(jù)對比防滲墻、主副壩、西堤扶壁擋墻等水工建筑物的變化趨勢,以全面掌握暴雨造成的水庫安全風險。

        3 水庫安全監(jiān)測分析

        2016年初至今,大寧調(diào)蓄水庫常規(guī)監(jiān)測、內(nèi)觀監(jiān)測、外觀檢測頻次為1次/旬,由于7月19~21日強降雨,內(nèi)觀監(jiān)測加密一次。2016年7月16日和2016年7月23日進行了2次大寧調(diào)蓄水庫安全監(jiān)測工作,抽取這兩次安全監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行對比分析。

        3.1 地下水位井觀測數(shù)據(jù)分析

        大寧調(diào)蓄水庫環(huán)庫一周設(shè)置了7眼地下水位觀測井,2016年7月16日和23日的地下水位情況見圖2。

        圖2 16、23日水庫地下水位情況圖

        位于永定河河道內(nèi)的G3、G6、G8、G9,副壩聯(lián)通橋附近的G11以及南側(cè)堤路上的G12這6口地下水位井水位變化較小,位于西堤北端小啞叭河河道旁的地下水位井G2變化較大,受暴雨影響,23日地下水位明顯高于16日。

        3.2 主壩測壓管觀測數(shù)據(jù)分析

        大寧調(diào)蓄水庫主壩共設(shè)置測壓管8支,位于主壩背水面,上下兩層各布置4支。16、23日監(jiān)測結(jié)果表明,主壩區(qū)地下水位受到降雨影響,各測點水位均增大到約47.0 m。

        圖3 16、23日主壩測壓管情況圖

        3.3 防滲墻沉降監(jiān)測分析

        根據(jù)2016年7月16日和23日防滲墻沉降觀測數(shù)據(jù)對比,各測點沉降值變化較小,極值位于ZD3+100測點,23日沉降測值為-1.89 mm。監(jiān)測結(jié)果表明防滲墻各測點垂直位移穩(wěn)定,未出現(xiàn)明顯沉降變形,16、23日監(jiān)測情況見圖4。

        圖4 16、23日防滲墻沉降情況圖

        3.4 主副壩壩頂沉降監(jiān)測分析

        根據(jù)2017年7月16日和23日主副壩壩頂沉降觀測數(shù)據(jù)對比,各測點沉降值變化較小,極值位于ZB-004和FB-008,16日沉降測值為2.24 mm和-1.64 mm。監(jiān)測結(jié)果表明主副壩壩頂各測點垂直位移穩(wěn)定,未出現(xiàn)明顯沉降變形,16、23日監(jiān)測情況見圖5、圖6。

        圖5 16、23日主壩壩頂沉降情況圖

        圖6 16、23日副壩壩頂沉降情況圖

        3.5 主壩壩坡沉降監(jiān)測分析

        根據(jù)2017年7月16日和23日主壩壩坡沉降觀測數(shù)據(jù)對比,各測點沉降值變化較小,極值位于下1,23日沉降測值為2.05 mm。監(jiān)測結(jié)果表明主壩壩坡各測點垂直位移穩(wěn)定,未出現(xiàn)明顯沉降變形,16、23日監(jiān)測情況見圖7。

        圖7 16、23日主壩壩坡沉降情況圖

        3.6 泄洪閘沉降監(jiān)測分析

        根據(jù)2017年7月16日和23日泄洪閘沉降觀測數(shù)據(jù)對比,各測點沉降值變化較小,極值位于XHZ-003點,23日沉降測值為-1.3 mm。監(jiān)測結(jié)果表明泄洪閘未出現(xiàn)明顯垂直位移,閘室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,16、23日監(jiān)測情況見圖8。

        圖8 16、23日泄洪閘沉降情況圖

        3.7 西堤扶壁擋墻沉降監(jiān)測分析

        根據(jù)2017年7月16日和23日扶壁擋墻沉降觀測數(shù)據(jù)對比,各測點沉降值變化較小。監(jiān)測結(jié)果表明扶壁擋墻未出現(xiàn)明顯垂直位移,16、23日監(jiān)測情況見圖9。

        圖9 16、23日扶壁擋墻沉降情況圖

        3.8 西堤扶壁擋墻傾斜監(jiān)測分析

        根據(jù)2017年7月16日和23日扶壁擋墻傾斜觀測數(shù)據(jù)對比,各測點傾斜值變化較小。監(jiān)測結(jié)果表明扶壁擋墻未出現(xiàn)明顯傾斜變形,16、23日監(jiān)測情況見圖10。

        圖10 16、23日扶壁擋墻傾斜情況圖

        由安全監(jiān)測數(shù)據(jù)對比情況來看,23日大寧調(diào)蓄水庫監(jiān)測數(shù)據(jù)中地下水位井G2水位較16日明顯增大,其他水工建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)數(shù)值較為穩(wěn)定。這表明“7·20”暴雨未對庫區(qū)水工建筑物造成明顯破壞,但對于地下水位井G2水位迅速升高,應(yīng)引起足夠的重視,在暴雨過程中如不采取相應(yīng)措施任由其發(fā)展,可能對水庫運行安全造成威脅。

        4 大寧調(diào)蓄水庫暴雨風險點分析

        4.1 小啞叭河橡膠壩以北河道整治不徹底,暴雨時威脅水庫安全

        大寧調(diào)蓄水庫上游小啞叭河匯流面積約20 km2,匯水區(qū)內(nèi)涉及居民區(qū)較多。小啞叭河已完成河道疏浚等整治工作,雨污管網(wǎng)鋪設(shè)于河道護欄內(nèi)側(cè),周邊生活污水大部分已匯入管網(wǎng)內(nèi),但東沿河村、杜家坎7號院等處仍有生活污水排入河道,生活污水囤積于河道內(nèi),汛期暴雨徑流會匯合這部分生活污水,以污染團的形式由小啞叭河進入大寧調(diào)蓄水庫,威脅水庫安全[4]。

        4.2 西堤林地排水不暢,威脅水庫運行安全

        大寧調(diào)蓄水庫西堤北端扶壁擋墻外為平原造林林地,土質(zhì)較軟,地勢低洼,且無專用排水管網(wǎng),本次暴雨造成西堤北端地下水位井G2水位急劇升高。G2正位于西堤北端小啞叭河河道西側(cè),南接西堤林地,東臨扶壁擋墻(圖11)。急劇上漲的地下水位說明西堤土壤含水率在暴雨中飽和,任其發(fā)展會在林地里形成積水,浸泡樹木造成損失。如果暴雨持續(xù),積水劇增,會增大扶壁擋墻側(cè)向壓力,引發(fā)擋墻傾覆,威脅水庫運行安全。

        圖11 地下水位井G2位置圖

        5 建議措施

        (1)建設(shè)人工潛流濕地。延長生活污水在濕地中的停留時間,便于泥沙等顆粒物沉降;利用植物和土壤微生物轉(zhuǎn)化、降解水體中的污染物。小啞叭河匯水區(qū)內(nèi)的暴雨徑流也可采用人工濕地的處理方式,通過自然植被攔截過濾后進入水庫。

        (2)完善污水管網(wǎng)建設(shè),實現(xiàn)河道污水全面截污納管,將收集的污水送至污水處理廠或相關(guān)的污水處理設(shè)施,實現(xiàn)污水收集、處理和達標排放[5]。

        (3)完善西堤排水管網(wǎng)工程建設(shè),沿西堤圍網(wǎng)鋪設(shè)覆蓋整個西堤林區(qū)的排水管網(wǎng),減小林地排水壓力;在適合位置布置排水井與水庫聯(lián)通,減小扶壁擋墻壓力;暴雨過程中加強巡查,加密觀測地下水井水位,及時抽排林地積水,做好應(yīng)急處置。

        (4)汛期隨時關(guān)注天氣預(yù)報,做好預(yù)警,及時啟動應(yīng)急預(yù)案;暴雨時加強巡視,尤其是西堤北端位置,觀察是否有因雨水沖刷引起的壩體破壞和擋墻傾斜;做好設(shè)備設(shè)施的維護保養(yǎng),暴雨時加強巡視;加密安全監(jiān)測頻次,尤其是西堤北端小啞叭河、扶壁擋墻一線,更要及時監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)異常及時報告。

        6 結(jié)語

        大寧調(diào)蓄水庫是構(gòu)成北京市南水北調(diào)配套工程“26213”供水格局的重要組成部分之一。2016年“7·20”大暴雨威脅到水庫運行安全,進而關(guān)系到北京市的供水安全。雖然本次暴雨沒有對水庫運行造成嚴重影響,但是這是一次重要的警示。應(yīng)當在汛期加強預(yù)報預(yù)警、加強巡查巡視、加密安全監(jiān)測;及時采取措施限制污染物入庫;完善西堤排水管網(wǎng)建設(shè);采取必要手段妥善處理突發(fā)事件,做好應(yīng)急處置;加強水庫及上游河道建設(shè)以確保水庫運行安全。

        [1]孫昊蘇.城市備用水源地保護方法芻議——以大寧調(diào)蓄水庫為例[C].中國水利學會.中國水利學會2014學術(shù)會議論文集.南京:河海大學出版社,2014:1193-1197.

        [2]北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院.北京市南水北調(diào)配套工程大寧調(diào)蓄水庫工程初步設(shè)計報告[R].2016.

        [3]孫昊蘇,王昕然,馬寅男等.大寧調(diào)蓄水庫“7·20”洪水入庫影響分析[J].北京水務(wù),2017,(05):30-33.

        [4]孫昊蘇,趙磊,徐華山,等.大寧調(diào)蓄水庫水生態(tài)文明建設(shè)芻議[C].水利部南水北調(diào)規(guī)劃設(shè)計管理局.跨流域調(diào)水與區(qū)域水生態(tài)文明建設(shè)論文集.北京:中國水利水電出版社,2016:12-18.

        [5]徐華山,周文軍,趙磊,等.大寧調(diào)蓄水庫飲用水源水質(zhì)安全保障措施研究[J].南水北調(diào)與水利科技,2016,14(2):45-48.

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