盖州市和美水库降等处理程序与管理研究

2014-02-24孟丽丽曹泰彰

水利规划与设计 2014年11期

关键词：调洪坝顶溢洪道

孟丽丽曹泰彰

（营口市水利勘测建筑设计院辽宁营口 115000）

盖州市和美水库降等处理程序与管理研究

孟丽丽曹泰彰

（营口市水利勘测建筑设计院辽宁营口 115000）

本文通过对盖州市和美水库工程现状、防洪标准复核及大坝安全评价方面进行调查与研究，根据水库实际情况，以国家及省部级文件为依据，对和美水库实施降等处理，并对降等后的水库进行局部修复，以方塘的规模对其进行维护管理，减轻防汛工作中的负担。

防洪标准安全评价降等实施方案

引言

盖州市和美水库于1977年竣工投入运行，受当时技术条件的限制，水库兴建过程中无任何地质资料和施工资料，导致水库工程质量差、防洪标准低、配套设施不全、水库不能发挥原有设计效益等一系列问题。因此，根据和美水库实际情况及详细调查与研究，对水库做出相应的处理。

1 和美水库资料

1.1 工程概况

和美水库位于盖州市高屯镇和美村，是一座以防洪、灌溉等综合利用的小（2）型水库。设计灌溉面积为600亩，无养殖效益，保护下游1个村300人及250亩农田度汛安全。

水库原始设计防洪标准是30年一遇设计，300年一遇校核；水库设计洪水位为114.17m，相应库容16.66万m3；校核洪水位115.04m，相应库容19.01万m3。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水洞组成。

水库大坝为均质土坝，现状坝顶平均宽5.47m、最大坝高16.63m；大坝迎水坡坡比1:3.04，块石护坡；背水坡坡比1:2.48，天然草皮护坡；大坝坝顶长99m。

溢洪道位于大坝的左端，堰型为开敞式宽顶堰。进口净宽7.66m，翼墙高度2.35m。在遭遇2012年8.04大洪水后，溢洪道进口及陡槽段底板受到不同程度的坍塌，塌陷坑最深达2.0m；溢洪道现状底板破坏严重；两侧翼墙也多处坍塌，形成了很多缺口。

输水洞位于大坝的右侧，输水洞为坝下埋铸铁涵管，直径0.4m，出口设有闸门及启闭机室，现状输水洞闸门运行正常，但输水洞下游无灌溉渠道。

1.2 防洪标准复核

1.2.1 工程等级及洪水标准20

和美水库工程规模属于小（2）型水库，水库现状工程等级为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，水库复核设计洪水标准应为20年一遇，校核洪水标准应为200年一遇。

1.2.2 设计暴雨、洪水计算复核

和美水库所在河流洪水由暴雨造成，洪水与暴雨相应；该地区年暴雨主要发生在7、8月份；暴雨一般持续1-2天，大部分集中在一天之内，一次洪水总量多集中在24小时内。

库区流域面积1.0km2，河长1.4km，河道平均比降为77.9‰ ，水库坝址处无水文观测资料，故水库为无资料地区，按《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》，所在地属于Ⅳ水文分区，分别由各时段暴雨均值等值线图和暴雨变差系数等值线图查得各时段暴雨的均值和变差系数Cv，Cs=3.5Cv进行各频率设计暴雨计算。计算成果见表1～表3。

表1 设计暴雨成果表

表2 设计洪水成果表

表3 各频率设计洪水过程线成果表

表4 和美水库调洪计算参数成果表

表5 复核前后各种特征水位及相应库容对比表

1.2.3 水库洪水调节计算

水库溢洪道被淘刷冲毁，设计修复后溢洪道堰顶高程为110.5m，水库重新进行洪水调节计算。因无闸门控制，汛期来水超堰顶时全断面泄洪，输水洞不参与调洪演算。因所求设计洪水过程线形状系数rp<0.05，则采用以设计洪峰流量QP为最大流量、按式W调p=0.67W24P+0.12QP*τ计算出的W调p为洪水总量，洪水历时为T=5.56W调p/QP的简化三角形过程线。用计算出不同频率参与调洪的洪量W调p（104m3）代入简化公式：

进行调洪计算。调洪结果见表4。

1.2.4 洪水调节成果对比

原设计和美水库防洪标准为30年一遇设计，300年一遇校核。2013年7月辽宁省江河水利水电新技术设计研究院编制完成了《营口市和美水库库容曲线测算及特征值复核报告》，按照小（2）型水库20年一遇设计，200年一遇校核的洪水标准，堰顶高程为112.5m进行了调洪复核计算。本院复核按照20年一遇设计，200年一遇校核的洪水标准，堰顶高程为110.5m进行了调洪复核计算，计算成果对比见表5。

2 大坝安全评价

2.1 大坝安全评价

坝顶平均宽度5.47m，坝面凸凹不平，两侧长有杂草，坝的背水坡凸凹不平。坝坡坑洼不平长满了野草和灌木丛，树木粗大，数量多。大坝的坝顶高程满足校核洪水位的要求。复核为B级。

2.2 溢洪道安全评价

开敞式溢洪道进口处的底板破坏严重，局部坍塌，很不平整。两侧翼墙多处毁坏，底板衬砌严重冲刷，翼墙高度不满足水库泄洪要求，复核为C级。

2.3 输水洞安全评价

输水洞闸门运转正常，但启闭机室非常杂乱，施工未完成，屋内堆满杂物；严重影响闸门启闭。下游基本属于无渠段。复核为B级。

2.4 坝顶高程复核

根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）及水库运用方式，坝顶高程为各种运用条件水库静水位与坝顶超高之和，取其最大值：

计算公式：Y=RP+e+A

式中：Y—坝顶超高，m；

RP—最大波浪在坝坡上爬高，m；

e —最大风壅水面高度，m；

A—安全加高，m；

土石坝坝顶高程计算结果见表6。

表6 坝顶高程复核计算成果表

由表6可以看出，计算坝顶高程应为113.55m，实测现状坝顶高程为116.63m，大于计算坝顶高程，满足规范要求。

3 降等论证

3.1 降等依据

根据《水库降等与报废管理办法》（试行），以及《辽宁省小型水库降等与报废管理办法实施细则》(试行)，对水库规模减小或者功能萎缩，将原设计等别降低一个或者一个以上等别运行管理，以保证工程安全和发挥相应效益。

3.2 工程降等条件与结论

（1）由于和美水库溢洪道地质条件相对较差，水毁后水库溢洪道堰顶高程为110.5m，低于原设计堰顶高程。

按溢洪道堰顶高程110.5m重新对水库规模进行复核，最大库容为9.57万m3，已达不到小（2）型水库的等别规定；若恢复水库原规模总概算投资约为206万元，由于和美水库并无潜在经济效益，恢复原等别经济上不合理。以上条件符合《辽宁省小型水库降等与报废管理办法实施细则》（试行）第七条第一款规定。

（2）和美水库原设计灌溉面积为600亩，建库以来，水库一直只承担和美村250亩旱田耕地的灌溉任务，其余350亩耕地均采用地下井灌，因此水库并未发挥其原有设计效益，功能萎缩；水面尚未开发利用，无养殖等潜在经济效益。

根据《辽宁省地方标准—行业用水定额》（DB21 / T1237-2003），旱田用水定额为150m3/亩，耕地灌溉用水总量为3.75万m3，降等后水库的兴利库容为4.89万m3，完全能满足250亩耕地的灌溉要求；因此和美水库降等后并不影响其现有功能。降等后和美水库实际为蓄水方塘。

综上所述，对和美水库进行降等处理。

4 降等实施方案

4.1 工程修复设计

和美水库降等后溢洪道堰顶高程恢复至110.5m，堰顶下游接陡坡段，坡度i=0.02，结束至高程108.7m；新建陡坡段全长为90m。原低于108.7m高程段保持不变，并对凿除的底板及倒塌翼墙进行清理。溢洪道底板衬砌浆砌石300mm厚，下设150mm厚砾石垫层；溢洪道底板两侧新建浆砌石挡土墙，右侧挡土墙上部采用生态格网进行护坡，坡比为1：2.5。

对于库岸，由于库水位降低，原在水下的库岸外露，相关部门做好清淤工作，并结合景观进行绿化，尽可能采用生态的施工工艺，为和美村提供良好的生活环境。

4.2 维护管理

和美水库降等为方塘后，需要对其进行维护管理：

（1）在保护范围内禁止爆破、打井、采石等危害大坝安全的一切活动；

（2）大坝坝顶高程以下库区均属水域保护范围，禁止在库区内排放污染物，大力推广使用有机肥和无毒低残留农药，推进面源污染防治，保护方塘的良好水质；

（3）对方塘建立健全防汛组织，保证工程正常安全运行；

（4）方塘及周边区域设立防护设施和警示标志。