朝阳县北地水库除险加固工程必要性分析

宋 强

(朝阳县水利勘测设计队，辽宁 朝阳122000)

1 水库概况

北地水库位于朝阳县古山子乡北地村，属大凌河流域三级支流，流域重心位于E120°17' ，N41°43'。坝址以上流域全长4.0 km，水库集雨面积11.32 km2，河道平均比降65.4‰，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、养殖的综合利用性水库［1］。

北地水库工程于1973年建成，水库当时的设计标准是20 a一遇，校核标准是200 a一遇，工程规模属于小(1)型。

水库枢纽工程由拦河坝、输水洞、溢洪道组成。拦河坝类型为黏土心墙坝，坝高28.0 m，坝顶高程569.0 m，大坝全长190.0 m，坝顶宽4.0 m，迎水坡比1∶2.5，背水坡在高程561 m处设2 m宽马道一座，其坡比自下而上是1∶2.5，1∶2.5。上游为干砌块石护坡，下游为碎石护坡［2－3］。

距左岸75 m处有输水洞，其为钢筋混凝土涵管，洞径0.4 m，洞长80 m，进口高程548.0 m，出口高程547.5 m，流量0.9 m3/s。进口闸门为栅格式转动闸门，启闭型式为钢丝绳人工启动。

溢洪道由进口明渠段、溢流堰(驼峰堰)、挑流鼻坎、陡槽段、尾水渠组成，全长148 m，堰顶高程564 m，净宽24.0 m，进口段长45.0 m，堰体段长6.0 m，陡槽段长60 m，挑坎长8.0 m，尾水渠长29.0 m，溢洪道底用混凝土护底。

2 除险加固的必要性

北地水库于1973年建成，水库建成后经过2 a汛期考验，发现大坝存在比较严重病险情，如:大坝下游出现五处漏水，大坝顶沉陷超过予留量多达1.4 m，另外，大坝顶出现近18 m长的纵向裂缝，坝左右两端出现横向裂缝。

1975年对以上出现问题进行了补救，即对坝右端采取阶梯开挖法破坝排险，重新砌筑排水体，降低浸润线的高度，对大坝纵向裂缝及两条横向裂缝进行了处理。1976年对大坝背水坡478 m以下进行了补坡和整型，加大了坝断面，增强了大坝的稳定性［4］。

1989年根据坝右端排水体下仍有渗流，水库大坝标准低，溢洪道满足不了宣泄洪水的要求等情况，又进行了一次除险加固，即溢洪道降低1 m后建驼峰堰，堰顶高564.0 m，堰宽24 m，下游仍为挑流消能，并在坝顶上游侧修建了防浪墙，将水库的标准提高到50 a一遇设计，500 a一遇校核。

现在大坝还存在坝体渗漏，虽然经过多年运行没有出现管涌等现象，但为了大坝的安全考虑，必须做防渗措施。前坝坡不稳定、护坡破碎，后坝坡没有护坡措施，纵横排水也已经破坏等问题，更重要的是该水库承担着下游3个村1 万人的生命和财产的防洪安全及200 hm2的灌溉任务。当地群众迫切要求对该水库进行除险加固［5］。

3 工程任务和规模

北地水库主要功能是防洪、灌溉、供水、养殖等，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)规定，水库工程规模属于小(1)型水库，1988年水库除险加固设计标准是50 a一遇，校核标准是500 a一遇。本次设计考虑到养殖和灌溉需求，仍按50 a一遇设计，500 a一遇校核。

3.1 水库死水位的复核

由于水库运行了30 a，原定死水位已淤积，水库输水洞进口是竖井式，进口设启闭闸门，本次以输水洞进口底高程为死水位高程。

3.2 调洪计算

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)规定，水库工程规模属于小(1)型水库，所以北地水库现状工程规模为:工程等级为Ⅳ等，主要建筑物级别为4 级，水库的设计标准为50 a一遇，校核标准为500 a一遇。起调水位564.0 m，输水洞不参加调洪，用简易调洪法调洪，确定溢洪道底宽和最高洪水位。

3.2.1 库容曲线水位～库容、面积曲线见表1。

表1 库容曲线表

水位—面积、库容曲线图见图1。

图1 水位～面积、库容曲线图

库容曲线由2007年1∶1000 实测提供。

3.2.2 调洪计算

溢洪道由进口明渠段、溢流堰(驼峰堰)、陡槽段、尾水渠组成，全长148 m，堰顶高程564 m。

调洪计算见表2、3。

表2 北地水库调洪计算表

表3 北地水库调洪计算表

据以上计算可知:P = 2% 时设计洪水位566.85 m，相应库容117.57 万m3，溢洪道的下泄流量165.62 万m3。P =0.2%时校核洪水位568.9 m，相应库容140.62 万m3，溢洪道的下泄流量371.64 万m3。

4 工程存在的主要问题及解决方案

工程存在的主要问题及解决方案主要有3个方面:

4.1 大坝坝体存在的问题及解决方案

水库为黏土心墙坝，已经运行30 多年，前坝坡块石被掀起，局部坝体已裸露在外，坝体有被淘涮的危险，大坝坝体背水坡渗漏，后坝坡碎石护坡厚度已经不满足要求，纵横排水局部也已经破坏。

大坝稳定及渗露问题在水库安全鉴定中已做，本次不再校核坝体稳定和渗露问题。

大坝前坝坡坡比培厚到1∶2.6，后坝坡坡比不变，为1∶2.5、1∶2.5，前坡为30 cm干砌石护坡，30 cm厚反滤层，坝顶为20 cm混凝土路面，以2%的坡度坡向下游。

针对大坝渗漏问题，采用土坝劈裂灌浆方法，沿坝轴线方向布孔，终孔间距3 m，分两序进行，单孔深33 m，灌浆浆液为水泥黏土浆，土料性质控制在黏粒含量25% ～35%，粉粒含量30% ～50%沙粒含量20% ～30%，水泥标号为425#，水泥黏土配合比控制在水泥占干土重的 10% ～30%，控制压力为20 N/cm2。

4.2 溢洪道存在的问题及解决方案

大坝溢洪道靠山侧有碎石滑落到溢洪道，影响正常行洪，目前山体上还有威石，随时有滑落的危险。

溢洪道全长148 m，堰顶高程564 m，净宽24.0 m，堰体段长6.0 m，溢洪道底用混凝土护底，现在溢洪道里有山体滑落的碎石，必须将其清除，同时应对山体进行削坡处理，避免岩石再次滑落到溢洪道。

4.3 输水洞存在的问题及解决方案

输水洞进水闸阀不能正常工作，影响泄洪和灌溉。出口消力池也已经破损，需重建。

输水洞原有消力池为浆砌砖结构，砂浆抹面，现已经被损坏，不能正常使用，本次设计将原由破损消力池拆除重建，根据原有消力池规模，消力池长5 m，宽3 m，高1.5 m，末端接护坦。

5 结 论

北地水库是一座小(1)型水库，主要建筑物等级为4 级。根据国家《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)3.2.1 的规定，水库的防洪设计标准按30 ～50 a，校核标准按300 ～1 000 a，北地水库现状设计标准为50 a，校核标准为500 a，本次复核计算也按50 a设计，500 a校核。

［1］何阵营. 病险水库除险加固项目管理特性探讨［J］. 水利建设与管理，2007(10):32 －33.

［2］覃德政. 小型水库除险加固的必要性和可行性研究［J］.企业科技与发展，2011(18):29 －30.

［3］周济华. 水务工程建管结合管理方式探讨［J］. 黑龙江水利科技，2012(12):157 －158.

［4］严祖文，魏迎奇，张国栋. 病险水库除险加固现状分析及对策［J］. 水利水电技术，2010，41(10):76 －79.

［5］王琦，马国花. 小型水库除险加固问题探讨［J］. 中国西部科技，2009(08):29 －30.