韩世亮，宋美芝，王晓东

（1.安丘市下株梧水库运营维护中心，山东 安丘 262100；2.安丘市水利局，山东 安丘 262100）

2018年8月18日，受台风“温比亚”的影响，安丘市降特大暴雨，平均降雨190.5mm，其中降水最大点位于辉渠镇，降雨量达到324.1mm，安丘市部分水库、河堤等水利设施受此影响，出现不同程度的损毁，其中大桃园水库处于强降雨中心，损毁严重。

1 工程概况

大桃园水库地处安丘市辉渠镇大桃园村东南，属汶河支流上游的一座以防洪为主，兼顾农业灌溉等综合利用的小（2）型水库，水库下游紧邻大桃园村，是一座头顶库。控制流域面积3.0km2，总库容33.38万m3，兴利库容18.6万m3，最大坝高17m，坝长102m，坝顶宽4.5m，水库周围都是群山，是一座标准山区水库。大桃园水库于1960年4月建成蓄水，水库保护下游2000余人及266.67hm2耕地的安全，地理位置非常重要。

2018年“温比亚”台风过后，水库实测坝顶高程199.58～200.27m，低于本次核算坝顶高程200.39m，坝顶高程达不到设计防洪标准；现状迎水坝坡无防护，现状坡比不满足设计要求。大坝背水坡现状无排水沟、排水体，坝后坡冲刷严重，且存在渗水明流。

水库原放水洞已经废弃。洞身封堵不严，坝后出口出现渗漏水。经对水库进行安全鉴定，确定为三类坝。为确保水库安全运行，必须对水库进行除险加固。

2 设计洪水计算及大坝安全复核

2.1 设计洪水计算

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2017）》及《防洪标准（GB50201-2014）》规定，确定大桃园水库为小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，考虑水库原设计洪水标准，确定水库设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准200年一遇；溢洪道消能防冲设计洪水标准10年一遇。根据《山东省小型水库洪水核算办法》，采用经验公式图表查算法推算设计洪水。经计算，大桃园水库各设计频率下设计洪水和调洪演算特征值成果见表1。

2.2 防洪安全复核

按照《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）（以下简称《设计规范》），分别按：1）正常蓄水位或设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；2）校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；3）正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高加地震涌浪高（地震涌浪高取1.0m）3种运用条件计算，取其最大值分别计算坝顶高程，计算结果见表2。

由表2可知，大桃园水库现状坝顶高程，设计洪水位及校核洪水位运行情况下不满足各种工况下的设计高程。

表1 大桃园水库各设计频率设计洪水及调洪演算特征值成果表

表2 水库大坝防洪安全复核成果表

3 大坝工程设计

3.1 坝体尺寸设计

根据《设计规范》及《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），并结合工程构造、施工、运行管理、防汛抢险、生产交通等因素，本次水毁修复，坝顶高程按199.80m设计，坝顶宽度4.5m，坝顶长度102m，坝顶采用泥结碎石路面厚100mm，下游侧设预制混凝土路沿石，坝顶向外侧按2%的坡度倾斜。根据防洪安全复核成果，大坝左端加高至高程200.40m处闭合，路宽4.5m，两侧设土路肩，两侧按1∶2.5补土放坡。大坝背水坡不设戗台，背水坡坡比为 1∶2.5，迎水坡坡比为 1∶2.5。

3.2 迎水坡及背水坡设计

大坝迎水坡0+000~0+102段按设计坡比填筑、整坡；迎水坡新建M10浆砌块石护坡，下设碎石垫层。

背水坡设计：一是坝坡整修。根据实测资料，大坝背水坡0+000~0+102段需进行补土局部坝坡裸露。施工中，应彻底清除现有坡面植被、腐殖质等，采用砾砂土或砂壤土进行坝坡补土整平，分层铺设夯实，表面回填0.3～0.5m厚壤土，进行植草护坡。二是坝坡防护排水。沿坝轴线设置横向排水沟1道位于大坝0+030处，桩号0+065处建台阶式排水沟一处；背水坡坝脚排水沟1道；大坝左、右端各设斜向排水沟一道，通至下游河道。排水沟均按10年一遇洪水标准设计，并结合管理、维护等因素合理确定断面尺寸。排水沟采用C25预制混凝土结构，排水沟宽0.3m、深为0.2m。三是坝体排水。根据规范要求，大坝背水坡坡脚设贴坡式排水结构，贴坡式排水体位于大坝桩号0+025～0+091段，总长度66.00m，顶高程193.30m，外边坡1∶2.5。排水体采用方块石干砌。

3.3 坝坡稳定计算

1）典型断面选取。大桃园水库渗流稳定验算典型断面选取最大坝高处代表断面作为典型断面，相应大坝桩号为0+050。通过计算，修复后大桃园水库大坝渗透系数壤土为6.1×10-5cm/s。

2）计算工况。根据《设计规范》采用如下4种工况计算。工况Ⅰ：上游兴利水位，下游无水；工况Ⅱ：上游设计水位，下游相应频率洪水位；工况Ⅲ：上游校核水位，下游相应频率洪水位；工况Ⅳ：上游1/3坝高水位，下游无水。

3）渗流稳定验算：渗流计算采用二维流有限元法，利用河海大学工程力学研究所提供的水工结构有限元分析系统（AutoBank）软件计算。渗流量及大坝渗流安全验算成果见表3。

表3 大坝渗流安全验算成果表

由表3可知，各种工况下的渗透流量均较小，满足设计要求。

4 放水洞设计

4.1 放水洞泄流计算

在通常情况下，放水洞涵管的水流流态属有压自由出流，其过流能力按《水工设计手册》中的公式计算。当水库水位降至洞顶附近时，涵管水流变为半有压流和无压流，此时涵管的过流能力应按半有压流和堰流的有关公式计算。通过计算放水洞最大泄流量为0.72m3/s。

4.2 出口建筑物设计

现有放水洞出口无控制，本次设计新建闸阀室，闸阀为DN300蝶阀，闸阀室1间，为砖混结构，门窗采用防盗门窗，根据设计要求做好必要的防水设施。坝后地基条件为岩基出口不再考虑消能防冲设施，闸阀室后可接灌溉管道。

5 大坝坝后坡渗漏处理

通过对大坝进行钻探得知：坝基存在渗漏问题，主要的渗漏水层为（2-1）层碎石土及页岩裂隙带，渗漏形式为双层渗漏结构。根据现场查勘量测，坝后脚0+030~0+102段，库水位196.35m条件下，出现渗漏水，且为清水，出水点高程为189.46~189.80m，汇成明流，经量测渗漏量约为10.0~11.0m3/h，属于严重渗漏，影响水库蓄水。为此，建议对坝基采取截渗处理，根据场地条件和岩土特征，（2-1）层碎石土渗透变形类型为管涌，可采取高压摆喷形成连续帷幕墙截渗处理，页岩可采取基岩灌浆帷幕处理。

6 结语

大桃园水库设计完成后，安丘市水利局严格按照规定对水库工程进行了招投标，择优选择施工、监理、检测队伍，施工过程中严抓工程质量，加快工程建设进度，强化审计监督，加大行政监察力度，确保了工程顺利完工。2019年5月，大桃园水库水毁修复和除险加固工程顺利通过主体工程（蓄水）验收。在2019年8月10~11日，安丘市再次受到了强台风“利奇马”的影响，大桃园水库流域普降暴雨，累计降雨280mm，水库再次受“利奇马”台风影响后,安丘市水利局组织专家进行了现场勘察，未发现该水库水毁现象，水库除险加固经受住了洪水考验。