浅析永登县苦水镇五里墩水库除险加固工程及其效益

刘志华

（甘肃省永登县农村供改水建设指导站，甘肃永登730300）

1 水库概况

五里墩水库位于苦水镇政府以北400 m 处的东山无名沟，水库于1973 年由群众修建，无设计，水库从王家沟渠提蓄庄浪河水，枯水期灌溉下游80 hm2农田，控制流域面积0.332 km2。2003 年进行了一次维修加固。水库坝高8 m，坝顶宽6 m，坝长250 m，上游坝坡比为1∶3.0，下游坝坡比为1∶2.5，上游坝面无砌护，下游坝脚未设置排水体。水库总库容13.43 万m3，兴利库容12.25 万m3，调洪库容1.18万m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017），属Ⅴ等小（2）型水库。水库防洪标准为20 年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核。水库建筑物主要包括取水建筑物、大坝和输水建筑物。

2 水库现状及存在的主要问题

2.1 大坝工程

大坝坝体填土为粉质粘土，压实度不满足现行规范要求，呈中等透水性。水库经过多年运行，坝后渗漏溢出点逐渐抬高严重影响坝体稳定。两坝肩风化层清理不彻底，填筑质量差，防渗设施不完善，大坝右坝肩下游有2 处集中渗漏点。坝基覆盖层及基岩强风化层未做处理，坝基存在渗漏隐患，但水库经过多年运行，坝基渗漏问题已基本消除。

2.2 取水建筑物

入库进水设施中进水渠道总长46 m，其中坝顶段渠道长28 m，为预制C20 混凝土U 型渠；入库陡槽长18 m，为现浇C20 混凝土矩形渠，出现1 处断裂。整体结构不满足规范要求。

2.3 输水建筑物

输水洞为DN600 混凝土管70 m，进水口与取水卧管连接。输水洞通过卧管分层取水，卧管取水口共12 个，呈台阶状布置，其中下部4 个取水口已淤积覆盖，最上一阶取水口已破坏，卧管出现1 处裂缝。出口接输水渠，输水渠长165 m，为C20 现浇混凝土矩形结构，断面尺寸为0.6 m×0.6 m，底板、侧墙厚10 cm，末端接王家沟渠。

2.4 其他

一是水库没有水位、位移、变形、渗流、岸坡稳定等观测设施，无法掌握坝体内部变形、坝体坝基渗流量、坝体坝基孔隙压力以及坝体实际浸润线变化情况，无法对大坝变形及渗流情况进行跟踪监测，不利于险情预报和大坝安全运行。二是水库有简易道路可至坝顶，对外交通相对便利；有供电线路，对外通讯主要使用个人手机。三是水库工程未设置防护设施，库区周边无安全防护设施和警示标志，也无排水设施。

鉴于此，2020 年3 月兰州市水务局组织专家组对五里墩水库进行了安全鉴定，定为病险库，大坝安全类别评定为三类坝。

3 除险加固工程设计

3.1 工程等级及建筑物级别

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2017 规定，五里墩水库总库容为13.43 万m3小于100 万m3，属Ⅴ等小（2）型工程，防洪标准按20年一遇洪水设计，200 年一遇洪水校核，主要建筑物及次要建筑物均按5 级设计。

3.2 大坝除险加固设计

从大坝安全鉴定复核结果看，大坝总体变形性状及坝体沉降都将趋于稳定。通过渗流稳定分析计算，坝体、坝基渗透小于允许渗透坡降，渗透变形满足稳定要求。水库右坝肩基岩强风化层清理不彻底，大坝右坝肩下游出现2 处集中渗漏点，渗漏量2.65 m3/h。由于渗漏点临近建有房屋，直接关系到群众生命财产安全，本次设计采用土工膜全库防渗。

水库除险加固后库顶高程1 686 m、库底高程1 680 m，坝顶宽6 m，坝长250 m。设计库区坝坡、岸坡坡比为1∶3.0，按设计要求清表（去除树根、石子等尖锐物）后，地基原土夯实，要求压实系数不小于0.96，其上敷设两布一膜长丝复合土工膜防渗，复合土工膜重量为600 g/m2（150/0.3/150），膜上铺厚3 cm 的M10 水泥砂浆保护层，其上衬砌C20 砼预制块，预制块尺寸长×宽×厚=60cm×40cm×6cm，施工缝宽3cm，采用M10 干硬性水泥砂浆填缝，预制块垂直坝轴每10 m 设一道伸缩缝，缝宽3 cm，下部填塞低发泡聚乙烯闭孔板4 cm，上部填塞聚氯乙烯胶泥2 cm。

库底按设计要求开挖平整至1 679.50 m（平均开挖深度0.5 m），去除树根、石子等尖锐物后，地基原土夯实，要求压实系数不小于0.96，其上敷设两布一膜长丝复合土工膜防渗，复合土工膜重量为600 g/m2（150/0.3/150），膜上铺50 cm 素土回填层，素土回填层为库底开挖土方，需去除树根、石子等尖锐物，以防破坏土工膜。

库顶设置现浇C20 混凝土压顶，断面尺寸宽×高=50 cm×50 cm，库脚设置现浇C20 混凝土抗滑墩，断面尺寸宽×高=50 cm×80 cm。C20 混凝土预制块及现浇C20 混凝土压顶、抗滑墩抗渗等级为W4，抗冻等级为F100。

3.3 水库建筑物加固设计

3.3.1 入库陡槽设计 现状入库进水设施中进水渠道总长46 m，其中坝顶段渠道长28 m，为预制C20混凝土U 型渠；入库陡槽18 m，为现浇C20 混凝土矩形渠，出现1 处断裂。该设计入库陡槽原址拆除重建，起点接现状U 型渠，末点接消力池，入库陡槽为现浇C20 混凝土矩形渠18 m，坡比1∶3，断面尺寸宽×高=40 cm×50 cm，底板、侧壁厚均为15 cm，现浇C20 混凝土消力池平面尺寸2.0 m×1.5 m，池深1.0 m，底板、侧壁厚均为20 cm。地基处理：原土夯实，要求压实系数不小于0.96，其上为10%水泥土垫层30 cm。入库陡槽、消力池抗渗等级为W4，抗冻等级为F100。

3.3.2 出水卧管设计 当前输水洞为DN600 混凝土管70 m，输水洞通过卧管分层取水，卧管取水口呈台阶状布置，共设置12 个，其中下部4 个取水口已淤积覆盖，最上一阶取水口已破坏，卧管出现1 处裂缝。该设计出水卧管维修加固，最上一阶取水口更换预制C20 钢筋混凝土盖板，盖板尺寸长×宽×厚=100 cm×80 cm×30 cm，增设预制C20 钢筋混凝土取水口孔盖8 个，孔盖直径30 cm，厚30 cm，对卧管出现的1 处裂缝进行挂网抹面加固防渗处理。

3.4 其他工程设计

3.4.1 增设水库观测设施及设备 根据《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）的规定，小型水库大坝必须做水位、位移、变形、渗流等常年观测。该设计在上游坝坡设置水位标尺；水位、沉降观测运用水准仪，设置工作基点，采用三角网视准线法观测，并配备经纬仪、水准仪各1 台；位移观测自左坝肩沿坝轴线方向共设4 个观测断面，左右坝肩各设1个，坝中间设2 个。每个观测断面设位移观测点3个，上游坝坡正常蓄水位以上1 m 处1 个，下游坝坡设2 个，观测点采用预制C20 砼柱式结构，直径0.2 m，高2.0 m。

3.4.2 库区、坝址安全措施 库区周边无安全防护设施、警示标志，无排水设施。需在水库坝顶增设安全防护网，库区靠山侧设置排水边沟，在显要位置设置安全警示牌。库顶四周设双边防护网1.7 m×3.0 m，库区靠山侧设置现浇C20 混凝土边沟250 m，断面尺寸宽×高=40 m×40 cm，底板、侧壁厚均为10 cm，现浇C20 混凝土边沟抗渗等级为W4，抗冻等级为F100。

4 效益分析

4.1 灌溉效益及减淹效益

工程除险加固后，可在庄浪河枯水期灌溉下游的80 hm2农田，按当地种植计划年效益总值为100万元，分摊系数取0.3，则分摊效益为30 万元。减免损失效益总值为270 万元，年效益值为9 万元。

4.2 社会效益

五里墩水库除险加固工程实施后会提高水库的安全运行保证率，给下游人民群众的生命财产安全和312 国道的安全提供了保障，同时也减轻或消除了洪水防汛抢险救灾给社会正常生产、生活造成的影响。因此，该工程具有良好的社会效益。