砌石拱坝加高方案探讨

2011-02-24曾冬梅陈卫东潘君燕

东北水利水电 2011年7期

曾冬梅，雷刚，陈卫东，潘君燕

（1.新疆农牧区水利规划总站，新疆乌鲁木齐 830000；

2.四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都 610065）

1 概述

据调查统计，全国已建的水库大坝8.5万多座，由水利系统管理的8.37万多座水库中，防洪标准、工程质量都存在问题的坝有3万多座，约占大坝总数的36%[1]。山区水库大坝的主要问题中，水库防洪标准低是普遍存在的，主要原因有[2-5]：1）很多工程本身设计洪水标准低，不满足实际运用要求；2）随着水文系列资料的延长，特别是受实测大洪水系列资料的影响，重新核定后，工程的实际防洪标准低于国家标准；3）随着科技进步和社会经济的发展，工程建设规程和规范的要求在不断强化和统一，原有标准不满足新规范要求。因此如何增加坝高，增大水库库容量成了关键问题，特别是有坝顶溢流堰的拱坝。以下以某水库为例进行探讨。

2 拱坝加高方案探讨

某水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪的综合利用的中型水利工程，总库容1 945万m3，有效库容1 794万m3，且地处高寒地区，昼夜温差大。枢纽工程由大坝、坝顶溢流堰、灌溉放水设施，导流冲沙洞等成，水库大坝为浆砌石拱坝，最大坝高78 m，枢纽工程为Ⅲ等中型工程。

随着该水库所在地区经济和社会的发展，对水资源的利用和需求日益增加，该水库目前的现状远远不能适应经济和社会发展的要求。因此，迫切需要对该水库的开发目的加以调整和充分利用，拟增加该水库兴利库容，充分发挥其地区社会和经济发展的重要作用。同时，进一步增大其蓄水量和防洪库容，对提高水库防洪标准，进一步保障水库下游人民生命财产安全，有效地防止洪水灾害也具有重要的意义。

经过调洪计算及坝顶高程复核结果表明，现状坝顶高程1 785.00 m，1 000年一遇校核洪水时，所需坝顶高程为1 788.51 m，在现有溢洪设施情况下，大坝防洪标准不能满足1 000年一遇校核标准，需要采用适当增加坝高和防浪墙等措施，下面列出几种加高方案：

1）方案一，直接从坝顶增加坝高，俗称“戴帽”加高[2]。即从坝顶上直接加高，迎水面可用防浪墙直立加高，背水面上部坡度加陡一些，可通过稳定分析确定，但如果单纯增加坝高，溢流堰顶以上部分坝体失去拱效后为重力坝，而且此例中坝体为浆砌石拱坝，且坝顶拱圈厚度较小，因此该部分坝体本身的稳定难以保证。

2）方案二，从大坝背水坡培厚加高。当“戴帽”加高不满足要求时，需从大坝背水坡培厚加高，以满足大坝稳定渗流条件。对土石坝一般要求背水面加培宜用风化料等透水料，迎水面加培宜用粘土、壤土料。这一措施，比“戴帽”加高工程量要大得多，造价也高。具体加高根据需要来定，以满足规范要求的防洪标准。

3）方案三，大坝加高与溢流堰改建相结合。同时加高坝顶和溢流堰高程，并适当扩宽溢流堰。根据调洪演算结果，溢流堰加高3 m，坝顶加高1.0 m。

4）方案四，大坝加高与增建泄洪设施相结合。为提高水库防洪标准，增加水库调蓄库容，加大下泄流量，大坝适当加高结合新建溢流堰、利用原有导流洞、增设溢洪道等措施。

5）方案五，此方案中溢流堰高程保持不变，使大坝和中间溢流堰边墩一起加高，采用钢筋混凝土结构，在溢流表孔坝段上方形成一个整体的框架结构，与两边增加的坝体形成一个整体拱圈。该方案拱坝的坝体设置孔口，结构复杂，在坝顶拱圈和闸室结合处以及箱体四周容易产生应力集中，设计难度较大，设计周期较长。