白沙水库输水洞泄洪隐患分析及处理措施

姚宪淮

（河南省白沙水库管理局，河南 许昌 461670）

1 基本情况

1.1 水库概况

白沙水库位于河南省禹州市西北与登封市的交界处，淮河流域沙颍河水系颍河上游，控制流域面积985km2，属于淮河流域沙颍河水系颍河上游的大（2）型水库。2003年6月至2005年6月对水库进行除险加固。现设计标准100年一遇，校核标准2000年一遇，总库容2.78 亿m3，兴利水位225m，相应库容1.15亿m3。每年6月21日至8月15日，白沙水库汛期限制水位223m。水库建成投入运行以来，对于减轻颍河乃至淮河下游洪水威胁，改善防洪状况具有重大作用。

1.2 特大汛情

2021年7月19日8∶00至20日下午14∶30，受台风“烟花”影响，水库上游遭遇特大暴雨，最大降雨量芦店达到386.50 mm。上游多个中小型水库泄洪，入库最大流量3370m3/s。7月22日下午16∶10，水库水位达到225.63m，超汛限水位2.63 m，对应库容为11944.25 万m3。水库以下属于平原地区，颍河两岸土地肥沃、人口稠密，企业众多。防洪保护区内有禹州、许昌、襄城、临颍、漯河等市、县重要城镇以及国家水利工程南水北调中线工程许昌段、京广铁路、禹亳铁路、郑万高铁、107国道和京港澳高速、盐洛高速、郑栾高速等国家重要的交通干线设施。水库一旦失事，将给下游人民的生命财产造成不可估量的损失。

2 坝基渗流及减压井水位观测

2.1 建坝时坝基防渗处理

白沙水库大坝位于颍河上游，坝顶高程263.30m，坝长1330m，最大坝高48.40m，为均质土坝。大坝河槽段坝基采用黏土截水槽防渗。截水槽位于坝轴线上游70m处，槽底宽10m、槽深平均7m、最深达10m、边坡1∶1，底部挖至红砂岩，并设高2m，嵌入岩层0.30 ～0.50m的混凝土滞水墙。截水槽下游坡与覆盖层砂卵石之间，回填中粗砂作为过滤。坝基防渗增设了水平黏土铺盖，宽30m，厚1.50 ～2.00m，以延长水平渗流通道。

2.2 减压井水位观测

在下游坝脚处0+400、0+510、0+635、0+700m处各建减压井一座，减压井井底高程分别为192.60 、191.80 、190.20 、190.36m，主要作用是观测大坝砂卵石层的排水情况。减压井水位和渗流量观测，建库初期为每日一次，以后改为两日一次，每周一次，递减到10天一次，规定每月5、15、25日观测，1998年又恢复为每周一次。长年观测数据显示，水库正常运行情况下，4座减压井呈现无水状态。

2.3 坝基渗流量观测

在大坝轴线0+930.30m且轴下154.87m处建有观测设施量水堰，堰口高程189.46m，主要作用是观测坝基渗流。量水堰原设在老河槽上，距坝脚200m，1954年建成始测；由于离坝脚较远，有雨水汇入，影响观测精度，1989年秋在距坝脚10m处，新建量水堰一座。经过多年的对比观测，现已由新堰取代旧堰。量水堰下接黑龙潭，黑龙潭尾水渠末端注入颍河河道，出口底部高程188.20m。

根据历年最高库水位时的渗漏量实际测算：1955年库水位220.70m时，渗漏量为51.50 dm3/s；1969年库水位220.64m时，渗漏量为29dm3/s；1998年库水位220.59m时，渗漏量为21.50 dm3/s；2010年库水位220.62m时，渗漏量为20dm3/s，4次观测库水位变化很小，但随时间的增加渗漏量却逐年减少。从1969-2010年，41a渗漏量由29dm3/s减少至20dm3/s，渗漏量基本趋于稳定。根据1987年淤积观测资料，1979-1986年泥沙淤积平均厚度为1.50m。随着时间推移，水库淤积增加，渗漏量减少，大坝防渗性能趋于安全。

3 输水洞泄洪存在的安全隐患

3.1 输水洞概况

在大坝右端建有具有泄洪功能的输水洞，输水洞为圆形有压隧洞，洞身直径3.30m，洞身长度359.15m，进口底高程195.92m。进口检修平板门尺寸，高3.30m×宽3.30m，闸门启闭方式为卷扬启闭机；出口工作门尺寸，高3.00m×宽2.50m，闸门启闭方式为液压启闭机，输水洞最大泄量118.50m3/s。

3.2 输水洞泄洪导致减压井水位骤升

由于水库上游普降暴雨，库水位超汛限水位。7月21日0时，输水洞开始泄洪，泄流量96.90m3/s。洪水经输水洞尾水渠入颍河河道，到第一座鱼塘拦河坝遇阻，致河道内洪水位壅高2.35m，倒灌入黑龙潭，淹没大坝渗流观测设施即三角形量水堰，阻断大坝渗流通道，致使大坝坝基渗水和坝体渗水无法排出。经观测大坝3#减压井，井内水位由无水状态骤升1.82m。

3.3 拦河坝造成坝基和坝体渗水雍堵

坝基渗流出口约300m处，当地政府在颍河河道建有两座拦河坝。第一座鱼塘拦河坝为浆砌石坝，距黑龙潭尾水渠末端出口约200m，坝顶高程189.17m，最大坝高1.35m，坝长58.10m，拦断了颍河河道，为防止鱼群被冲入河道，在坝顶装设1m高钢丝拦网。目前，坝前水深1.35m。第二座鱼塘拦河坝也为浆砌石坝，在第一座拦河坝下游约200m处，坝顶高程188.84m，坝高1.50m，坝长45m，左坝端已被冲毁，剩余坝段拦断颍河河道约三分之二，缩窄了颍河行洪断面。输水洞泄洪时，抬高了河道水位，坝基和坝体渗水在量水堰下游黑龙潭及尾水渠造成壅堵，最终导致减压井水位骤升。

4 坝基和坝体渗流雍堵造成危害及处理措施

4.1 坝基和坝体渗水雍堵造成的危害

从大坝、输水洞、量水堰、颍河河道、第一座鱼塘拦河坝、第二座鱼塘拦河坝相对高差及7月21日输水洞泄洪事实分析，颍河河道两座鱼塘拦河坝造成坝基和坝体渗水积聚在大坝坝脚处的坝体内。如果不立即排出坝体内积水，将导致坝体与坝基的摩擦阻力减小，影响坝体稳定，对大坝形成重大安全隐患。若继续从输水洞泄洪，将危及大坝安全。

4.2 采取的处理措施

4.2.1 改用溢洪道开闸泄洪

溢洪道位于主坝左端约300m处，溢洪道溢流堰顶高程225.92m，七孔弧形闸门，最大泄量为480m3/s。2003年水库除险加固后，主溢洪道堰顶高程为222m，泄洪闸门改为弧形5孔钢闸门，宽12m、高9.50m，最大泄量5922m3/s。自7月21日输水洞泄洪流量96.90m3/s，发现对大坝渗流和坝体稳定造成严重隐患后，白沙水库为确保大坝安全，立即采取紧急处置措施，于7月22日16时关闭输水洞泄洪通道，改由溢洪道承担全部泄洪任务。溢洪道泄洪是水库建成68年来首次开闸泄洪，在沙颍河流域防洪调度中起着重要作用。

4.2.2 拆除河道内两座拦河坝

2021年7月29日，河南省白沙水库管理局组织5位水利专家组成专家组，就白沙水库输水洞尾水渠末端颍河河道内，白北村两座鱼塘拦河坝挡水对水库大坝安全的影响进行了论证。专家组通过实地查看、现场测量、查阅资料及输水洞泄洪期间因鱼塘拦河坝挡水造成河道水位抬升，淹没大坝渗流观测设施等事实，进行分析论证：立即与当地政府有关部门沟通，拆除白北村两座鱼塘拦河坝，消除危及大坝安全的隐患；输水洞泄洪时，加强大坝渗流观测，确保大坝安全。

白沙水库管理局加大与地方政府协调力度，在较短时间内拆除了影响大坝渗流和坝体安全的两座拦河坝，保证了大坝坝基和坝体渗水畅通无阻流入颍河。

5 结语

白沙水库上游遭遇特大暴雨，库水位超汛限水位，输水洞泄洪造成减压井水位急剧上升，导致坝基和坝体渗水雍堵，对大坝安全带来严重隐患。白沙水库采取果断措施，由输水洞泄洪改为溢洪道泄洪。在地方政府的大力支持下，拆除了影响河道行洪安全的两座拦河坝，使坝基和坝体渗流畅通无阻，确保了大坝安全，为保护下游人民生命财产安全做出了巨大贡献。