昔阳县水峪水库除险加固工程分析

王丽莉

（昔阳县水峪水库管理站，山西 昔阳 045300）

1 水峪水库概况

水峪水库位于海河流域子牙河水系松溪河支流昔阳县赵壁河上游的水峪村南，距县城40 km。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞及输水管四部分组成，设计总库容为1 207万m3，是一座以防洪为主兼顾灌溉的中型水库，设计灌溉面积1 333.33 hm2。坝址以上控制流域面积82.5 km2，流域长度12.5 km，流域平均宽度6.6 km，流域平均纵坡27.96%。水库控制流域中，石山区面积39.37 km2，土石山区面积30.16 km2，黄土丘陵沟壑区12.97 km2，占流域总面积的15.729%。

2 流域水文

流域处于半干早大陆性气候区，年平均气温7.5℃，极端最高气温39.5℃,最低气温-26℃，多年平均降雨量583 mm，多年平均蒸发量1 371 mm，无霜期约160 d左右,最大风速22 m/s。水峪水库有实测降雨观测资料，系列为1979年—2000年共28年，采用加权计算法，借用相关性较好的流域附近的楼坪、新庄、松烟三站平均年降水系列，推求流域平均年降雨系列。水峪水库有1979年—1988年实测来水量资料，用这10年的实测来水量资料分别与水库年降水和三站降水年均值，建立年降雨—径流深（P～h）相关关系，以此推求水峪水库年径流系列。求得的多年平均年径流量为358万m3。最大年为1963年1 815万m3，最小1997年为67万m3。

水库控制流域内没有水文站，水峪水库建库后，也没有洪水实测资料，无法采用实测资料进行分析计算，洪水计算采用1991年山西省编制的《山西省暴雨洪水计算实用手册》进行计算。水库调节采用典型年调节法，经调算P=50%保证率条件下的灌溉面积为800 hm2，相应兴利水位为1 085.89 m。

3 工程存在的主要问题

3.1 水库防洪标准低

水峪水库为中型水库,根据据《水利水电工程等級划分及洪水标准SL 252—2000》水峪水库为三等水利枢组工程，枢纽永久性建筑物大坝、溢洪道、泄洪排砂洞、输水洞等为3级建筑物,其它永性次要建筑物为4级建筑物。三级建筑物的洪水标准，土石坝正常应用洪水标准50～100年一遇，非常应用洪水标准1 000～2 000年一遇。水库现状条件下，仅能满足50年遇洪水设计，100年一遇洪水校核标准，与《水利水电工程等级划分及洪水标准SL 252-2000》所规定的中型水库的洪水标准相差较远。

3.2 坝基渗漏严重

坝基原计划用粘土截水墙截断覆盖层，但在1973年施工中，因坝基砂砾石层埋深在40 m以上，开挖困难，所以主河槽宽300 m中，左端260 m截水墙下挖仅12 m，右端60 m仅下挖6 m深，截水墙均未挖到不透水层上。由于截水槽均未挖到不透水层上，而造成了水库严重渗漏的不良后果，1975年7月上旬，由于连续降雨，7月9日库水位超过1 077.5 m，背水面坝脚右端出现漏水和沸沙现象，同年10月26日当库水位达到1 084.8 m，背水面坝脚下右端宽约100 m左右出现严重的管涌和沸沙现象，坝脚下游700 m内的土地形成大面积沼泽。

为了搞清坝基渗漏情况，曾经于1976年3月12日—4月7日进行观测，水位从1 081.52 m下降到1 080.51 m，共27 d时间，总渗漏量为69.12万m3，日均渗漏量为2.56万m3。经分析渗漏原因，主要是坝基砂卵砾石层没有全部截断，而且砂卵砾石的级配不均匀，主要为大粒径，中粒径和小粒径较少。因此水库坝基渗漏严重，蓄不住水，水库经常空库运行。1980年以前库水位一般控制在1 075.5～1 077.5 m。

1980年4月20日，库水位降到1 073.5 m时，在泄洪洞进口上游300 m处，出现长174 m和大坝平行的大裂缝一条，中间有三个小漏斗，其中最大一个长2.08 m，宽0.8 m，5月18日水位降到1 072.36 m时，库区又出现裂缝6条，漏斗14个，最大直径为3.1 m，深1.3 m，同时库区右端发现大面积的下沉和龟裂现，同年汛前对漏斗和龟裂部位进行了开挖，用砂砾料和粘土回填，并对库区右端600 m2普遍填厚0.3 m的粘土，用拖拉机碾压处理，后未经高水位考验。1980年6月，实测防浪墙与坝顶砌石最大下沉为0.9 m，正好位于主河槽上，证明坝基形漏水通道可能性较大。

3.3 坝顶两侧路肩石向外倾斜

大坝坝顶担负着较重的交通任务，经近30 a的运行，道路破坏严重，加上坝顶排水不畅，致使两侧路肩石向外倾斜，下游侧尤为严重。局部路肩石与土坝顶裂开了较宽的裂缝，影响大坝的正常运行。

3.4 泄洪排沙洞不能正常运行

泄洪排沙洞位于大坝右端溢洪道左侧岩体内，为无压隧洞，洞长68 m，洞径3 m，纵坡1∶50，进口底高程1 071.5 m，出口底高程1 070.14 m，出口接泄水明渠长9 m，宽3 m，侧墙高3.5 m，以下为18 m长的陡坡挑流段，出口高程1 068.0 m，设计泄量91 m3/s，最大泄量95 m3/s。0+000.0—0+011.4段为浆砌石衬砌，0+011.40—0+022.4段为钢筋混凝土衬砌，0+022.40—0+068段为浆砌石衬砌，0+018.8—0+021段设检修门与工作门，其上部为园竖井式进水塔，内径7 m，外径8.6 m，高7 m，内设4.16 mX3.75 m平板钢制工作门及检修门各一扇，配备QPQ—2X40 t卷扬式启闭机一台，因电动设备及电线被盗，现只能采用手摇启动，遇较大洪水时不能及时启闭闸，影响到闸的正常运用。建库以来运行近30 a，工作闸门橡胶止水老化，致使闸门四周漏水，严重地影响到水库的正常蓄水。

1974年由于省水机械厂任务重，仅承担工作闸门的制作，检修闸门由太原市桥东街街道铆焊厂制作，后经省水利勘测设计院鉴定为不合格，加之无启闭设备，检修闸门自建库以来未投入运用。

3.5 水库不能正常运行

库区没有办理征地，影响水库正常运行。

4 工程设计思路

4.1 工程方案

提高防洪标准，消除水库渗漏，是水库除险加固的中心任务，也是本次设计的主要目的。就本工程而言，水库存在的主要问题，一是渗漏，二是水库防洪标准不达部颁标准要求。为此，设计着重从两个方面进行方案的比选，并加大水库下泄量。

4.1.1 库区及坝坡防渗（方案一）

采用CGA2B1-150/0.4/150复合土工膜，对库区部分和坝坡上游侧1 080.5 m以下全部进行防渗处理，总防滲面积46.14万m2。同时对两坝肩进行灌浆处理，以截断渗漏通道。

4.1.2 坝基垂直防渗（方案二）

采用帷幕灌浆方式，对坝基进行全面灌浆处理，并延伸至两岸基岩，灌浆总进尺68 352 m。

4.1.3 加大泄量

调洪计算时，根根据确定的最高限制洪水位，进行了下深溢洪道不同深度的调节计算，计算结果表明当下深溢洪道3 m，即溢洪道堰顶高程为1 086 m时，最高洪水位满足要求。设计对溢洪道下深3 m改造，提高防洪标准。

4.2 工程设计

水库在现状条件下仅能满足50年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核标准。经过除险加固改造，水库标准可达50年设计，1 000年校核标准，达到部规范要求。

4.3 工程施工

水库左、右岸均有干线公路通过，对外交通方便，便于施工，施工用电可在管理处就近架设线路，施工条件便利。施工队伍通过招标，选择国家二级以上施工队伍。

5 结语

工程实施后，水库提高了防洪标准，减少了下游洪灾损失，保证了下游灌区800 hm2农田灌溉任务。水库防洪标准提高，保护下游面积达10.66 km2。保护范围内包括22个村庄，20余个企事业单位，共计1.8万余人。县乡公路计30 km，4座桥梁，河坝50 km，300 m长的渡槽一座。以及1998年投入使用的昔九公路(山区二级)，该路全长54 km，总投资1.9亿元。