辽宁省彰武县大庙水库报废论证过程分析

2013-10-24贾玉萍

黑龙江水利科技 2013年1期

贾玉萍

( 彰武县水利技术推广中心站，辽宁彰武123200)

1 工程概况

大庙水库位于彰武县大冷乡大庙村后大庙屯东北，坝址位于柳河左侧支流金家河上，地理坐标E 122°22'，N 42°32'。金家河发源于大冷乡六家子村，流域内大部分为沙荒地，植被较差，水土流失较严重。水库始建于1970年10月，属于典型的“三边工程”，水库未按设计完工且未经任何单位验收即投入使用。水库投入使用后，进行过两次维修加固。现状总库容192.4 万m3，兴利库容172.1 万m3，死库容52.6 万m3，最高洪水位49.8 m，正常高水位49.5 m，死水位46.7 m，是一座以灌溉为主兼顾防洪和养殖的水库。水库枢纽由拦河土坝、溢洪道和输水洞组成。

拦河土坝为均质土坝，最大坝高8.5 m，坝顶宽6.0 m，坝顶长366.0 m。土坝上下游边坡均为1∶4.0，坝顶高程为50.5 m，下游坝脚处设置棱体排水。

水库上游植被状况较差，水土流失较严重，水库运用42 a，淤积严重，经2008年测量，淤积库容已达95.6 万m3，坝前淤积高程47.5 m( 溢洪道堰顶高程) 。

2 大坝安全评价及结论

2.1 防洪能力

根据《防洪标准》( GB50201—94)［2］，水库处于平原区，洪水标准应采用10 a设计，50 a校核。水库库容淤积严重，经复核目前水库实际防洪能力为5 a一遇标准，不满足《防洪标准》( GB50201—94) 的要求。

2.2 工程质量评价

坝体土料填筑及上游护坡块石砌筑质量不满足《水利水电基本建设单元工程质量评定标准》( SL38—92)［3］关于坝体填筑工程基本项目的要求，质量不合格。溢洪道混凝土侧墙质量较差，已出现多处裂缝。输水洞内表面混凝土大面积剥蚀脱落露筋，关闸后漏水严重，经现场检查，发现洞壁有数道漏水缝。

2.3 结构安全

根据现场调查，大坝建成初期存在沉降，大坝高程曾一度下降0.34 m。经过多年运行，目前沉降已处于稳定，坝体未发现裂缝。大坝稳定复核计算成果表明:坝体上下游坝坡抗滑稳定满足规范要求; 经计算溢洪道控制段抗滑稳定基底应力满足要求，侧墙稳定不满足要求;输水洞经过多年的运用，洞内混凝土表面部分已经脱落并出现裂缝，危急大坝结构安全。

2.4 抗震安全

根据《中国地震动参数区划图( 辽宁省地震动峰值加速度区划图) 》GB18306—2001［4］( 2000年8月1日实施) ，该水库处地震基本烈度值Ⅵ度区，地震动峰值加速度0.05 G，水库主要建筑物等级为四级，依据《水工建筑物抗震设计规范》( SL203—97)［5］，该库可不进行抗震安全复核。

2.5 渗流安全

经现场检查和查阅现有的过程管理资料，坝体、坝基未出现异常渗流现象。根据《碾压式土石坝设计规范》( SL274—2001) 规定，采用有限元法进行数值计算，土坝各典型断面下游坝坡及坝基出渗坡降均小于允许渗透坡降，满足要求。

2.6 金属结构结论

根据现场检查结果，溢洪道、输水洞闸门锈蚀严重，已无法继续使用，门槽预埋件变形，闸门已无法正常开启。启闭机设备部件磨损、无配件，螺杆弯曲，无法启闭。

2.7 运行管理

因为没有任何观测设施，不能对大坝进行安全观测，大坝运行管理综合评价较差。

2.8 综合结论

水库防洪能力、工程质量、结构安全、金属结构安全4 项均不满足相关规范要求，根据《水库大坝安全评价导则》( SL258—2000)［7］，大坝安全性为C级，大庙水库大坝定为三类坝。大庙水库大坝安全评价2009年经阜新市水利局专家通过鉴定，大坝被定为三类坝，建议作水库报废论证。

3 水库报废论证设计成果

根据水利部《水库降等与报废管理办法》和《辽宁省小型水库降等与报废管理办法实施细则( 试行) 》的有关规定，首先从水文、库容、结构、渗流、管理等方面进行。然后再根据功能缺失等综合经济效益方面作进一步分析。论证成果有6 点: ①大庙水库现有防洪标准为5 a 一遇，不满足《防洪标准》( GB50201—94) 要求的10 a一遇设计50 a一遇校核。若除险加固需投资570 万元，经济上不合理。②溢洪道堰顶高程47.5 m以下已全部於平，淤积面以上库容96.8 万m3，淤积库容已达95.6 万m3，淤积十分严重。③溢洪道及输水洞老化破损严重，工程存在严重的安全隐患。④水库已空库多年，无任何观测设施，水库处于非正常管理状态。⑤水库上游控制的80.1 km2流域面积中50%为沙荒地，降雨不产流，流域气候干旱，降雨量少，上游河道两侧群众截流取水抗旱，水库水源接近枯竭，无稳定径流。⑥若要降等为小( 2) 型水库使用，根据《防洪标准》( GB50201—94) 规定需达到10 a一遇设计20 a一遇校核，水库需除险加固，加固资金490 万元，由于水源接近枯竭，无稳定径流水库无潜在的经济效益。

以上实际情况表明大庙水库满足《水库降等与报废管理办法( 试行) 》中相关水库规定，水库灌溉、防洪、养殖等效益基本丧失，无进一步开发利用价值，若进行加固处理投资大，经济上不合理; 若降等使用，工程仍不能保证安全，而且投资大且无潜在的经济效益，反而为确保水库及下游的防洪安全，水库管理部门需常年派人驻守，浪费了大量的人力、财力、物力。鉴于以上原因，从各方面情况考虑，大庙水库不但不能发挥任何效益，还会给下游防洪构成威胁。论证建议大庙水库进行报废处理。

4 工程报废方案设计

4.1 洪水标准的确定

大庙水库所处位置为乡村，其中防护区人口少于20 万人，耕地面积＜2 万hm2。依据《防洪标准》( GB50201—94) ，水库报废后按保护一般乡村设防，考虑水库运用40 多年来洪水情况，其防洪标准取10 a一遇洪水设计，依据《堤防工程设计规范》( GB50286—98)［8］，报废后工程级别为5 级。

4.2 水库报废方案选择

依据大庙水库大坝现状，本着安全、经济，同时注重现实和社会效益的原则，拟定两种方案进行比选:①采用开挖坝体，增大洪水下泄能力。根据现状情况可在溢洪道和输水洞之间开挖15 m的缺口; ②根据现有溢洪道基础质量，对其进行改建。将控制段6 孔总溢流净宽18.2 m改建成2 孔总溢流净宽22.0 m，使其泄洪能力达到10 a一遇标准而无需加高主坝。经方案比较，设计采用方案二。

采用方案二的理由是:①维持了坝址上下游河道现有的平衡，水库周边的生态环境不因水库报废而发生急剧性变化;②充分利用了现有建筑物，保证了连接两岸的重要的坝顶交通道路得以继续运行，水库报废后其主要建筑物仍具有较大的社会服务功能和社会效益。大坝经简单维修加固，今后可改作为淤地坝管理使用，上游可造地近千亩，经济效益显著。

4.3 水库报废后对上下游的影响及防护措施

水库报废后对上下游的影响及防护分4个方面:

4.3.1 设计洪水

大庙水库无实测洪水资料，水文计算参照1998年辽宁省水文资源勘测局编制的《辽宁省中小河流( 无资料地区) 设计暴雨洪水计算方法》［9］计算。计算成果为:10 a一遇设计洪峰流量为128.0 m3/s，三日洪量为237.3 万m3，溢洪道最大泄量99.7 m3/s。

4.3.2 河道水面曲线计算

为计算大庙水库报废后对上下游河道及村屯的影响，在上下游各1.6 km计算河段实测了16个横断面进行河道水面曲线计算。依资料分析，河道比较平缓、顺直，断面基本呈梯形无明显滩槽，故可依据《水力计算手册》［10］中河道恒定流非均匀流水面曲线基本方程式( 即水流能量方程式) 采用逐段试算法计算。上游起点断面为3.5 倍溢洪道堰上水头处，下游起点断面为溢洪道末端石笼衬砌段末端断面。上下游水面线计算成果见表1。