鄧升，王都，裴世強，3

（1.江西省水利科學(xué)院，江西 南昌 330029；2.九江市水利電力規(guī)劃設(shè)計院，江西 九江 332000；3.江西省洪圖水利水電設(shè)計有限公司，江西 南昌 330029）

新中國成立以來，我國新建大量水庫，在防洪、灌溉、發(fā)電等方面取得了巨大效益，為促進經(jīng)濟發(fā)展和提高人民生活水平做出了巨大貢獻[1，2]。由于大多水庫建于新中國成立初期，物資設(shè)備有限，設(shè)計和施工技術(shù)相對落后，工程質(zhì)量相對較差，致使大部分水庫存在病情險情和其他不安全因素，從而影響水庫效益的發(fā)揮，甚至造成垮壩的危險[3，4]。對大壩及時進行安全鑒定，診斷病險隱患，采取加固措施是十分必要的。

從地質(zhì)情況、防洪標(biāo)準(zhǔn)、運行管理、滲流及結(jié)構(gòu)安全等方面，對江西省新干縣窯里水庫的安全性進行全面復(fù)核和評價，找出工程存在的問題，提出加固建議。

1 工程概況

窯里水庫位于江西省新干縣城上鄉(xiāng)河陂村，處于東經(jīng)115040′、北緯27041′，距離縣城約45 km，是以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合效益的中型樞紐工程。水庫壩址以上控制流域面積74.2 km2，總庫容3 846×104m3，興利庫容2 576×104m3，死庫容90×104m3。水庫正常蓄水位136.50 m，設(shè)計洪水位139.05 m，校核洪水位140.72 m。樞紐主要建筑物有主壩、副壩、溢洪道、灌溉發(fā)電隧洞、導(dǎo)流放空涵（已封堵）和電站等。主壩為均質(zhì)土壩，2009年除險加固時增設(shè)混凝土防滲墻，壩頂長420.0 m，最大壩高36.25 m。

水庫于1965年8月動工，1969年春竣工，后經(jīng)1979、2010年加高加固至現(xiàn)有規(guī)模。在原設(shè)計、施工以及地質(zhì)勘察等資料基礎(chǔ)上，以水庫多年來的運行、檢查記錄和監(jiān)測資料為依托，同時進行一定數(shù)量和范圍的檢查、檢測，依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL258-2017）、《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）和其他相關(guān)規(guī)程規(guī)范，進行復(fù)核計算，全面評價水庫大壩安全狀況。其主要內(nèi)容包括：現(xiàn)場安全檢查及安全檢測、安全監(jiān)測資料分析、工程質(zhì)量評價、運行管理評價、防洪能力復(fù)核、滲流安全評價、結(jié)構(gòu)安全評價等。

2 工程存在的主要問題

窯里水庫因施工準(zhǔn)備工作不充分、勘察設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)較低，投入運營后暴露出不同程度險情，存在很多安全隱患。管理單位采取了適當(dāng)?shù)募庸檀胧苜Y金等因素制約，工程安全隱患不能根除。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研及分析，工程存在以下主要問題：①壩頂防浪墻墻體出現(xiàn)貫穿性裂縫，下游排水溝淤塞嚴(yán)重；②溢洪道溢流面混凝土抹面剝落、裂縫，局部出現(xiàn)析鈣現(xiàn)象；③隧洞出口靠近副壩下游坡腳的地面出現(xiàn)沼澤地及滲漏量較大滲漏點；④隧洞閘門止水失效、漏水嚴(yán)重且洞身有多處滲水；⑤管理設(shè)施不完善，大壩無安全監(jiān)測設(shè)施，部分滲流監(jiān)測設(shè)施失效，量水堰布置數(shù)量不足，通信報訊設(shè)備落后，無交通工具等。

3 工程的安全分析與評價

針對水庫工程存在的以上問題，從工程地質(zhì)、防洪能力復(fù)核、滲流安全和結(jié)構(gòu)安全4方面進行分析評價。

3.1 工程地質(zhì)分析

庫區(qū)處于華南褶皺系，華夏褶皺帶贛中南拱褶斷束?；资且粏涡被蛐●薨櫂?gòu)造，伴有燕山早期花崗巖侵入體，位于桐林—七秦向斜的東南翼，產(chǎn)狀變化不大，巖層一般傾向西北，傾角60～80°。工程區(qū)西北和東南各有一區(qū)域斷裂，延伸十幾千米，擠壓帶寬3～15 m，分別屬壓扭性和張性，并切割基底震旦系巖層，距庫區(qū)2～3 km，對庫區(qū)影響不是很大。

工程區(qū)植被茂密，固體徑流來源少，水庫淤積不嚴(yán)重。庫區(qū)周圍沖溝、階地較發(fā)育，但未發(fā)現(xiàn)滑坡、坍塌、溶洞、低陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象，庫岸邊坡較穩(wěn)定。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），庫區(qū)地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，相應(yīng)地震烈度為VI度，區(qū)域穩(wěn)定性較好。

3.2 防洪能力復(fù)核

3.2.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）及《水利樞紐工程除險加固近期非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)的意見》，水庫樞紐主體工程等別為Ⅲ等，永久性主要建筑物為3級，永久性次要建筑物為4級，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1 000 a一遇，近期非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)為500 a一遇。

3.2.2 洪水復(fù)核

利用瞬時單位線法推求水庫設(shè)計洪水過程，各頻率設(shè)計洪峰、洪量詳見表1。

表1 各頻率設(shè)計洪峰、洪量

本次設(shè)計洪水與歷次設(shè)計洪水相差較大，分析認(rèn)為：歷次設(shè)計洪水與本次設(shè)計洪水推求方法一致，但歷次采用1986版《江西省暴雨查算手冊》，本次采用2010版《江西省暴雨查算手冊》，新舊版手冊暴雨參數(shù)取值與產(chǎn)匯流分區(qū)有所差別，分別屬于Ⅳ區(qū)和Ⅲ區(qū)，匯流參數(shù)的取值不同，導(dǎo)致計算結(jié)果相差較大。比較鄰近流域水庫與窯里水庫設(shè)計洪水，洪水模數(shù)基本在合理范圍內(nèi)，認(rèn)為水庫設(shè)計洪水合理。

3.2.3 調(diào)洪演算成果

根據(jù)窯里水庫水位—庫容曲線和溢洪道水位—泄流關(guān)系曲線，對溢洪道進行調(diào)洪演算，不同頻率的設(shè)計洪水調(diào)洪演算成果詳見表2—3。

表2 窯里水庫設(shè)計洪水調(diào)洪演算成果（正常運用情況）

《窯里水庫初步設(shè)計報告》中，校核水位140.68 m，設(shè)計水位139.02 m，本次復(fù)核成果均比原初步設(shè)計成果略大，偏安全考慮，安全評價采用本次復(fù)核成果，即校核洪水位140.72 m、設(shè)計洪水位139.05 m，相應(yīng)泄量分別為963.64、427.99 m3/s。

表3 窯里水庫設(shè)計洪水調(diào)洪演算成果（非常運用情況）

3.2.4 壩頂高程復(fù)核

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）及《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001）規(guī)定：當(dāng)壩頂上游設(shè)有防浪墻時，壩頂超高可改為對防浪墻頂?shù)囊蟆７览藟數(shù)母叱痰扔谠O(shè)計洪水位與正常運用條件的壩頂超高和校核洪水位與非常運用條件的壩頂超高的高者。壩頂超高及壩頂高程計算結(jié)果詳見表4—5，現(xiàn)狀壩頂高程滿足規(guī)范要求。

表4 大壩安全超高計算結(jié)果m

表5 壩頂高程計算結(jié)果 m

3.2.5 復(fù)核結(jié)論

（1）窯里水庫原設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足《中華人民共和國防洪標(biāo)準(zhǔn)》和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》要求，不需要調(diào)整。

（2）原設(shè)計洪水成果需調(diào)整為設(shè)計洪水位139.05 m（原設(shè)計139.02 m），校核洪水位140.72 m（原校核140.68 m）。

（3）溢洪道泄槽段邊墻高度不滿足規(guī)范要求，下游未修建泄洪渠，泄洪時易使下游兩岸受到?jīng)_刷，水庫泄洪建筑物泄流能力不滿足安全泄洪要求。

（4）水庫洪水調(diào)度運用方式符合水庫特點，滿足大壩安全運行要求，不需要修訂。

（5）大壩現(xiàn)狀防浪墻頂高程及防滲體頂高程滿足規(guī)范要求。

依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL258-2017），窯里水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)及大壩抗洪能力滿足規(guī)范要求，但洪水不能安全下泄，大壩防洪安全性評為B級。

3.3 大壩滲流安全復(fù)核

根據(jù)壩區(qū)地質(zhì)，同時考慮滲流監(jiān)測設(shè)施埋設(shè)情況，滲流計算選取最大壩斷面為計算斷面。按照《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274-2001），滲流計算應(yīng)考慮水庫運行中出現(xiàn)的不利條件，復(fù)核計算成果詳見表6，正常蓄水位穩(wěn)定滲流計算成果如圖1所示。

表6 大壩穩(wěn)定滲流計算結(jié)果

圖1 正常蓄水位下穩(wěn)定滲流計算成果

副壩滲流監(jiān)測設(shè)施少于3個監(jiān)測橫斷面，不滿足規(guī)范要求。自動監(jiān)測系統(tǒng)失效，監(jiān)測數(shù)據(jù)不足，無法判斷大壩運行過程中是否存在異常。壩體整體滲流穩(wěn)定，混凝土防滲墻及帷幕灌漿防滲效果較好，各土層滲透坡降均小于允許值，壩體局部滲透穩(wěn)定性滿足要求。主壩排水設(shè)施完善，壩腳排水體塊石較平整，無明顯沉陷、架空等現(xiàn)象。副壩壩腳未按除險加固設(shè)計新建貼坡式排水體、排水溝、集滲溝，反濾排水設(shè)施不完善，不利于排水。壩基、兩岸壩肩帷幕灌漿質(zhì)量較好，抽檢結(jié)果顯示主、副壩帷幕灌漿透水率變幅分別在0.37～5.9、3.0～7.7 Lu，均小于設(shè)計指標(biāo)（10 Lu），大壩自除險加固后未發(fā)現(xiàn)壩基、壩肩滲漏現(xiàn)象，滲流安全滿足要求。經(jīng)綜合評定，大壩滲流安全為B級。

3.4 結(jié)構(gòu)安全分析

3.4.1 壩體結(jié)構(gòu)安全性分析

根據(jù)規(guī)范要求并結(jié)合水庫大壩壩體結(jié)構(gòu)、工程運行狀況和地質(zhì)條件等具體情況，選取最大壩高斷面作為典型斷面用于壩坡穩(wěn)定分析，如圖2所示。

圖2 壩體計算分區(qū)

壩體上、下游坡在各種可能的不利工況下的抗滑穩(wěn)定性計算成果見表7。在各工況下，大壩的上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

表7 主壩壩坡抗滑穩(wěn)定計算結(jié)果

3.4.2 溢洪道結(jié)構(gòu)安全性分析

經(jīng)過對溢洪道泄流能力、消能防沖能力及邊墻穩(wěn)定性進行復(fù)核分析，得出以下結(jié)論。

（1）溢洪道整體結(jié)構(gòu)較好，進口段、控制段及泄槽段底板平整，堰體結(jié)構(gòu)完整，未見明顯破損、大裂縫等，邊墻穩(wěn)定性較好，安全檢測結(jié)果顯示所檢部位的堰體、底板及邊墻的混凝土強度平均值基本達到原設(shè)計強度等級，滿足設(shè)計要求。溢洪道整體結(jié)構(gòu)安全性較好。

（2）在設(shè)計及校核工況下，溢洪道泄流能力滿足設(shè)計要求；能夠承載校核情況下的最大下泄流量，泄流能力能夠滿足規(guī)范要求。

（3）溢洪道泄槽底板抗浮穩(wěn)定及邊墻抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定均滿足要求，邊墻基底應(yīng)力滿足要求，但泄槽段邊墻高度不滿足規(guī)范要求，泄洪渠未做襯砌，泄洪時下游兩岸易受到?jīng)_刷。

（4）溢洪道控制段堰基抗滑穩(wěn)定及堰基面應(yīng)力均滿足規(guī)范要求，邊墻抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

3.4.3 灌溉發(fā)電隧洞結(jié)構(gòu)安全性分析

啟閉豎井、鋼筋混凝土襯砌段整體結(jié)構(gòu)較好，未見蜂窩、麻面等，洞身局部有漏水點，但基本在施工縫處，涵管鋼襯段局部發(fā)現(xiàn)銹蝕，未嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全；經(jīng)復(fù)核，進水口閘室抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力均滿足規(guī)范要求；所選斷面的配筋面積、鋼筋應(yīng)力和裂縫控制均滿足規(guī)范要求；涵管鋼襯厚度和環(huán)向鋼筋應(yīng)力滿足規(guī)范要求。隧洞出口靠近副壩下游坡腳處發(fā)現(xiàn)沼澤地與滲漏點，經(jīng)現(xiàn)場檢查與安全檢測，滲漏是由于涵管段伸縮縫處止水橡皮安裝不良或老化破損、失去止水功能、導(dǎo)致伸縮縫成為滲漏通道造成的，影響副壩下游坡腳穩(wěn)定。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

通過分析復(fù)核，水庫現(xiàn)存問題尚不嚴(yán)重影響大壩運行，根據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》（水建〔2003〕271號）、《江西省大中型水庫定期安全鑒定實施辦法》（贛水建管〔2017〕44號）及《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL258-2017），評定窯里水庫大壩為二類壩。

4.2 建議

窯里水庫已運行逾50 a，為確保安全運行和充分發(fā)揮社會效益和經(jīng)濟效益，建議盡快采取如下處理措施。

（1）對施工縫錯縫及漏水的隧洞鋼筋混凝土襯砌段進行回填、固結(jié)灌漿處理，采用環(huán)氧砂漿填塞施工縫漏水位置。

（2）建議挖除伸縮縫漏水的涵管段，新建鋼襯鋼筋混凝土涵管，并將鋼襯段向隧洞進口方向延長數(shù)米。

（3）建議根據(jù)實際情況調(diào)整及校正事故檢修閘門的中心位置，并更換止水橡皮。

（4）按規(guī)范要求完善大壩安全監(jiān)測設(shè)施，修復(fù)滲流監(jiān)測設(shè)施，增設(shè)變形監(jiān)測設(shè)施、量水堰等。

（5）加固前，加強檢查觀測、科學(xué)管理和合理調(diào)度，確保大壩安全運行。