王飛瀟
(承德市雙峰寺水庫(kù)工程建設(shè)管理中心,河北 承德 067000)
某水庫(kù)屬于小型水庫(kù)位于萊山區(qū)萊山街道東莊村東南1.0km。水庫(kù)控制流域面積1.08km2,主河道長(zhǎng)度2.12km。原設(shè)計(jì)東莊水庫(kù)總庫(kù)容16.70 萬(wàn)m3,調(diào)洪庫(kù)容7.70 萬(wàn)m3,興利庫(kù)容7.00 萬(wàn)m3,死庫(kù)容2.00萬(wàn)m3;校核洪水位57.26m,設(shè)計(jì)洪水位56.66m,興利水位55.22m,死水位52.42m;是一座防洪、農(nóng)業(yè)灌溉等綜合運(yùn)用的小Ⅱ型水庫(kù)。
(一)我國(guó)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的現(xiàn)狀和采用的措施
根據(jù)我國(guó)水庫(kù)的現(xiàn)狀除險(xiǎn)加固工程一般分為:土石壩的除險(xiǎn)加固;溢洪道的除險(xiǎn)加固;輸水洞的除險(xiǎn)加固三種。主要采取的措施是:一是增加容器渠道;二是強(qiáng)化水庫(kù)加固的前期工作;三是加固的實(shí)施控制;四是建立專門的管理機(jī)制。按照提高水庫(kù)工程質(zhì)量的除險(xiǎn)加固措施分為:一是水平防滲除險(xiǎn)加固措施;二是垂直防滲除險(xiǎn)加固措施。按照提高水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)的除險(xiǎn)加固措施分為:一是提高大壩的高度;二是加深抑或是增建水庫(kù)的溢洪。
(二)病險(xiǎn)水庫(kù)存在的問題
1.水庫(kù)的抗洪能力較低:水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)低于部頒防洪標(biāo)準(zhǔn),壩高低于設(shè)計(jì)洪水位的要求;瀉洪設(shè)施不完善。
2.存在嚴(yán)重的滲漏問題:滲流安全問題主要表現(xiàn)為以下幾種形式:一是壩基滲漏,主要通過壩基未處理的第四紀(jì)沖洪積層、風(fēng)化層及透水的裂隙向下游滲漏;二是壩體滲漏,主要 形式是沿壩體產(chǎn)生的縱向裂縫以及結(jié)構(gòu)面發(fā)生的集中滲漏。三是繞壩滲漏,主要表現(xiàn)在兩壩肩,壩體與基巖的結(jié)合層面上的滲漏,以及通過風(fēng)化層、透水的破碎帶向下游繞滲。
3.穩(wěn)定問題:首先是壩基、壩肩的抗滑穩(wěn)定問題。其次是邊坡穩(wěn)定問題,主要表現(xiàn)在滑移邊界條件的存在,以及邊坡出現(xiàn)變形。第三是滲透穩(wěn)定問題,主要表現(xiàn)在沿壩基和壩肩或壩體與岸坡的接觸部位產(chǎn)生管涌、流土等。
(三)水庫(kù)存在的主要問題
根據(jù)大壩現(xiàn)場(chǎng)檢查的結(jié)果,東莊水庫(kù)目前存在以下險(xiǎn)情隱患:(1)水庫(kù)經(jīng)過近五十年的運(yùn)行,地面沉降嚴(yán)重,水庫(kù)現(xiàn)狀的防洪能力已經(jīng)不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求。(2)水庫(kù)的壩體為均質(zhì)壩,其壓實(shí)度經(jīng)過測(cè)算,已經(jīng)不符合規(guī)范的要求會(huì)出現(xiàn)洪水漫壩,危及大壩安全;并且壩面坑洼不平,壩頂寬度局部窄;上游壩坡局部陡,上游興利水位以上為混凝土護(hù)坡,多處開裂,以下無(wú)護(hù)坡,坡面長(zhǎng)滿雜草,無(wú)上壩臺(tái)階;下游壩坡局部陡,坡面凹凸不平、雜草叢生,無(wú)排水設(shè)施,大壩壩體高水位時(shí)壩后有滲水現(xiàn)象。還會(huì)出現(xiàn)垮壩、潰壩的嚴(yán)重問題,使下游城鎮(zhèn)居民面臨洪水的威脅。(3)壩肩式溢洪道局部斷面??;左岸坡陡,巖石風(fēng)化強(qiáng)烈;右岸原漿砌石擋土墻勾縫砂漿脫落,邊墻高度不足。(4)漿砌石方涵洞身淤堵,進(jìn)口吊球及啟閉設(shè)施老化破損嚴(yán)重,不能正常運(yùn)行。(5)防汛路路況差,水庫(kù)無(wú)管理房,不滿足運(yùn)行管理要求。
根據(jù)上文中東莊水庫(kù)存在的主要問題,其除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容是:大壩及防滲體加高,壩頂局部加寬,新建防浪墻,壩頂下游側(cè)安裝路緣石,新建泥結(jié)碎石路面。
(1)大壩上游興利水位以上原混凝土護(hù)坡及興利水位以下坡面雜草清除,缺土部分用現(xiàn)有混凝土護(hù)坡碎塊填補(bǔ),新建干砌塊石護(hù)坡及上壩臺(tái)階。(2)大壩下游坡雜草清除,缺土部分用砂礫料填筑培厚,播撒草種護(hù)坡,壩坡新建上壩臺(tái)階、橫向排水溝及岸坡排水溝,壩腳新建排水體及排水溝,新建上壩臺(tái)階。(3)溢洪道底部雜草清除,左岸山體削坡,右岸控制段原有擋土墻重新勾縫維修,墻頂新建漿砌石護(hù)坡,新建擋土墻。(4)漿砌石放水洞洞身內(nèi)襯PE 管,壩后新建閘閥室并安裝閘閥控制;進(jìn)口新建八字墻并在進(jìn)口設(shè)置攔污柵。
(一)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):東莊水庫(kù)大壩正常運(yùn)用(設(shè)計(jì))洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇,非常運(yùn)用(校核)洪水標(biāo)準(zhǔn)為200 年一遇。溢洪道消能防沖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10 年一遇。
(二)大壩工程加固設(shè)計(jì):大壩的加固設(shè)計(jì)主要是壩頂高程及防滲體頂高程的確定。
(三)大壩工程設(shè)計(jì):主要大壩工程的設(shè)計(jì)包括:(1)大壩上游坡設(shè)計(jì);(2)上游護(hù)坡工程設(shè)計(jì);(3)下游壩坡設(shè)計(jì);(4)橫向排水溝設(shè)計(jì);(5)岸坡排水溝設(shè)計(jì);(5)壩腳排水體、排水溝設(shè)計(jì)。
(四)大壩加固后滲流計(jì)算:除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中的滲流計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),計(jì)算的準(zhǔn)確性是決定除險(xiǎn)加固工程是否達(dá)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。滲流的定義是指流體在孔隙介質(zhì)中的流動(dòng)。在實(shí)際工程建設(shè)中,如果發(fā)生滲流,將對(duì)工程的建筑物地基造成破壞,形成滲透變形,嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。
總之小型水庫(kù)在我國(guó)的工農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有重要的地位,發(fā)揮著基礎(chǔ)水利設(shè)施的重要作用,尤其是對(duì)農(nóng)村生產(chǎn)條件的改善有很大的幫助。水庫(kù)除險(xiǎn)加固后,可以保證水庫(kù)自身安全,明顯降低水庫(kù)下游地區(qū)防洪風(fēng)險(xiǎn),有效發(fā)揮水庫(kù)灌溉供水的作用;可以防止垮壩事件的發(fā)生,緩解區(qū)域經(jīng)濟(jì)水資源緊張的狀況,維持地下水的采補(bǔ)平衡,有利于地下水資源的可持續(xù)發(fā)展;還可以擴(kuò)大灌溉面積,增加植被覆蓋率,涵養(yǎng)地下水源,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境。