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        山丘區(qū)小型水庫(kù)壩坡沖刷原因及措施

        2020-01-07 11:00:58陳會(huì)勝趙玉承莊新樂
        山東水利 2020年5期
        關(guān)鍵詞:莒縣壩頂排水溝

        陳會(huì)勝,趙玉承,莊新樂

        (1.莒縣水利局,山東 莒縣 276500;2.山東濱海水利工程有限公司,山東 莒縣 276500;3.莒縣水利建筑安裝隊(duì),山東 莒縣 276500)

        莒縣現(xiàn)有小型水庫(kù)212座,其中小(1)型水庫(kù)21座,?。?)型水庫(kù) 191座,總庫(kù)容 8274 萬 m3,興利庫(kù)容4868萬m3。2018年莒縣年降水量達(dá)1060mm,局地短時(shí)強(qiáng)降雨2.5h達(dá)到199mm,遭受了自1974年、1998年以來最強(qiáng)降雨襲擊,水庫(kù)安全運(yùn)行受到了極大的考驗(yàn),部分自建庫(kù)以來從未溢洪的小型水庫(kù)出現(xiàn)溢洪現(xiàn)象,個(gè)別小型水庫(kù)出現(xiàn)背水坡水沖溝、局部滑坡等輕微險(xiǎn)情。針對(duì)這一情況,進(jìn)行了認(rèn)真的分析研究,及時(shí)制定維修養(yǎng)護(hù)方案,對(duì)水毀工程進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù),取得了較好的效果。

        1 山坡洪水沖刷壩坡原因

        1.1 山坡洪水匯集壩頂,造成背水坡滑坡

        山丘區(qū)小型水庫(kù)兩側(cè)壩端多連接至兩岸山坡,兩岸山坡高程較高,部分壩段還作為交通道路連接兩岸山坡,路長(zhǎng)坡陡,遇到強(qiáng)降雨,兩岸山坡雨水通過兩岸道路短時(shí)間匯流到大壩壩頂上,沖刷壩坡;由于大壩壩頂路面平整,山坡洪水匯集到大壩壩頂后水流放緩,洪水中攜帶的泥沙沉積在大壩壩頂,致洪水水面抬升漫過壩頂路沿石,洪水散排(無組織排水)沖刷背水坡,造成背水坡坡面水沖溝,嚴(yán)重時(shí)發(fā)生滑坡現(xiàn)象。

        1.2 雨水入滲沖刷,造成土石壩滑坡

        產(chǎn)生土石壩滑坡的基本因素,實(shí)質(zhì)上是滑動(dòng)力的增加與抗滑力的不足。汛期雨水長(zhǎng)期入滲,土壤含水量飽和,致使壩體或壩基內(nèi)孔隙水壓力改變,改變了壩體抗滑力與滑動(dòng)力的平衡,滑動(dòng)力增加,抗滑力下降;遭遇短時(shí)強(qiáng)降雨,壩頂水流漫過路沿石直接沖刷壩坡,形成水沖溝,嚴(yán)重地導(dǎo)致壩體失穩(wěn)滑坡。

        1.3 水庫(kù)背水坡橫向排水溝設(shè)置不合理

        水庫(kù)大壩壩頂排水口設(shè)計(jì)時(shí),一般均未充分考慮壩端兩岸山坡匯水量,排水口對(duì)應(yīng)排水溝間隔50m設(shè)置一處,間隔較大,在瞬時(shí)大量山洪匯聚壩頂?shù)那闆r下,造成壩頂排水不暢,水面抬升漫過路沿石沖刷壩坡。

        1.4 草皮護(hù)坡質(zhì)量較差,造成水沖溝

        小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程實(shí)施時(shí),背水坡一般采用當(dāng)?shù)氐[石、粗砂石、壤土等散狀材料壓實(shí)填筑,土質(zhì)情況差、土壤貧瘠,不利于草皮生長(zhǎng)。莒縣春旱、冬寒、土質(zhì)差等原因,導(dǎo)致小型水庫(kù)背水坡草皮生長(zhǎng)緩慢、質(zhì)量較差。背水坡草皮質(zhì)量差,不能有效地固土、防沖刷,遇到水流沖刷壩體時(shí),極易形成水沖溝,嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生壩體滑坡。

        2 主要措施

        2.1 采取工程措施,阻斷壩端山坡洪水

        一是對(duì)左右兩側(cè)壩端防汛路整修硬化,采用C25混凝土路面,增加左右兩側(cè)壩端的抗沖刷能力,防止雨水對(duì)坡面沖刷,減少來水中泥沙含量。

        二是在路兩側(cè)設(shè)置排水溝,將可能匯入大壩壩頂?shù)暮樗騼蓚?cè)排水溝分流,減少壩頂來水量。排水溝采用M10漿砌毛石砌筑,內(nèi)側(cè)采用粗料石鑲面,排水溝溝底、溝頂均采用M15水泥砂漿抹面,排水溝尺寸為0.6m×0.6m(寬×深)。

        三是在防汛路路面選擇合適的位置設(shè)置截水溝,將兩側(cè)山體匯集的雨水通過截水溝向兩側(cè)排水溝內(nèi)分流,盡可能地減少壩頂來水量。截水溝頂部設(shè)雨水篦子,下部采用M10漿砌毛石砌筑。這樣通過防汛路硬化、路兩側(cè)設(shè)置排水溝、路面設(shè)置截水溝擋水坎等工程措施,實(shí)現(xiàn)了對(duì)山洪的有效攔截、層層分流,有效地減小了大壩壩頂?shù)膩硭浚乐鼓嗌吵练e壩頂,降低了背水坡出現(xiàn)沖溝、滑坡的可能性。

        2.2 增加背水坡橫向排水溝數(shù)量,加大排水能力

        《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL189-2013)中規(guī)定橫向排水溝可50~100m設(shè)置一條;根據(jù)莒縣山丘區(qū)小型水庫(kù)實(shí)際情況,充分考慮山坡洪水來水量,應(yīng)加大背水坡橫向排水溝密度,將橫向排水溝間距可調(diào)整為20~30m,同時(shí)增加排水溝寬度,增大排水溝排水能力,確保山洪能夠及時(shí)下泄,保證壩體安全。

        2.3 抬高壩頂路沿石高度,加大擋水能力

        壩頂路沿石主要作用是將壩頂洪水流約束導(dǎo)入排水溝內(nèi),使壩頂排水由散排(無組織排水)變?yōu)榧信潘ㄓ薪M織排水),防止水流沖刷壩坡。在項(xiàng)目實(shí)施中,將水庫(kù)壩頂路沿石外露面高度由5cm加大到8cm,同時(shí)對(duì)壩肩培土加固,增加路沿石的穩(wěn)定性,增大路沿石攔截洪水能力。

        3 結(jié)語(yǔ)

        山丘區(qū)小型水庫(kù)大壩壩頂多連接兩岸山坡,遭遇短時(shí)強(qiáng)降雨山坡易形成較大水流直接匯流至大壩壩頂,易造成泥沙淤積、水面抬升漫過壩頂路沿石,導(dǎo)致雨水散排(無組織排水)沖刷背水坡,對(duì)水庫(kù)背坡壩體造成沖刷、滑坡等危害,影響水庫(kù)大壩安全運(yùn)行。莒縣針對(duì)山坡洪水的處理方案較好地解決了這一難題,值得在山丘區(qū)小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固、維修養(yǎng)護(hù)等工程中推廣應(yīng)用。

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