浅议小二型水库除险加固

【摘 要】小型水库的稳定关系到库区下游百姓生产及生活用水安全，本文通过一个典型小二型水库病险危害的除险加固，阐述论证了如何通过计算，方案比选等技术手段实现更贴合实际的工程设计。

【关键词】洪水调算；渗流稳定；工程设计

1 工程概况

小二型水库，工程等级为Ⅴ等，防洪标准按20年一遇设计，200年一遇校核。水库工程枢纽由大坝、溢洪道、放水洞三部分组成。

1.1 工程除险加固缘由

一般小二型水库除险加固主要的原因大多数为大坝防洪能力不满足规范要求；坝体填筑质量较差，大坝渗流稳定不满足规范要求；状溢洪道过流能力不足，消能防冲设施不完善；放水洞无启闭设备等。

1.2 设计洪水计算

按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《山东省小型水库洪水核算办法》（2008）。进行洪峰流量的查算和洪水总量、洪水过程的计算，计算出调洪演算需要的洪水总量和调洪库容以及洪水历时。

1.3 地质概况

这里选择山东省内比较常见的地形地貌，库区地貌上属于低山丘陵区，库区基岩地层为奥陶系石灰岩。基岩之上多由第四系松散堆积物所覆。区内地下水主要为基岩岩溶、裂隙水。岩溶、裂隙水主要含水层为奥陶系石灰岩。

2 工程设计

2.1 大坝洪水调算设计

首先采用图解法进行现状防洪能力复核，根据复核结果判断大坝坝顶高程是否满足规范要求，如若不满足则继续进行设计洪水调算。通过加高大坝、拓宽溢洪道、开挖溢洪道、调整汛期调度运用方式等方法使水库满足防洪要求。

2.2 大坝除险加固设计

设计坝顶高程为按防洪达标方案计算的水库防洪水位加坝顶超高，大坝坝坡结合现状坝坡取经济值计算大坝渗流稳定。计算渗流稳定时应根据地质条件选取大坝典型断面，计算软件有不少选择，这里采用河海大学Autobank6.1计算。计算工况的选择应根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）结合调洪计算时的洪水历时和地质条件中的地震动反应谱等条件选择，例如如果洪水历时过短，可不计算水库水位的非常降落期。可根据计算出的结果判断大坝在各个工况下的渗流情况和稳定情况，并进一步决定需要做什么工程来加固水库大坝。通常小二型水库均质土坝的上游坝坡需要做护坡来减少土坝经洪水浸泡后会产生的塌陷，滑坡，管涌等危害，但是具体要做何种护坡，需要进行方案比选，比选的内容可根据各地土石料出产情况，大坝的美观情况和工程投资来确定。大坝的坝后根据规范需要设排水沟，坝顶及坝坡排水由坝坡排水沟汇入坝脚排水沟，排入河道。

2.3 溢洪道除险加固设计

（1）根据溢洪道现状存在的问题，按防洪达标方案计算溢洪道过流能力，判断是否需要扩宽，或调整现状正常蓄水位（即开挖溢洪道）。（2）如果溢洪道为开敞式，需计算溢洪道水面线，确定泄槽两侧应修建边墙的高度，这个高度应为溢洪道掺气水深加0.5m的安全超高。（3）如果溢洪道有闸门控制，需计算溢洪道有压流、无压流时的闸门开度。（4）计算溢洪道设计流速，根据流速确定溢洪道是否需要衬砌。（5）计算溢洪道消能工需要几级跌水，消力池长度等。

2.4 放水洞维修加固设计

放水洞结合工程实际，综合地形、内部结构，流量等因素，进行设计。进行设计流量复核，因放水洞在工程中主要用于农田灌溉，所以可以按照无压流计算。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB-50288-99），需满足涵洞内水面以上净空高度>1/4涵洞高度。涵洞内按明渠均匀流计算正常水深。按闸门全开、有压涵洞计算引水流量不适于农田灌溉型放水洞，故根据设计引水流量计算闸门开度，复核其引水能力是否满足规范要求。有时放水洞出口因历史原因开在坝后坡上，为防止水流冲刷坝坡，可设置跌水井、浆砌石引水涵等建筑物将水引至远离坝坡处。

3 水土保持设计

3.1 水土流失预测

根据《开发建设项目水土保持技术规范》中水土流失预测的时段划分，结合工程实际情况，重点预测施工期，运行期只预测工程完工后第一年。根据主体工程设计资料和实地调查在施工期间，由于大坝、溢洪道、放水洞等建筑物的土方开挖，土方填筑，特别是大量的弃（堆）土（石、渣）和取土（料）场等，使原地貌、土地及植被均受到损坏。这里需进行可能造成的水土流失量进行预测和工程运行期的水土流失预测。

3.2 水土流失防治措施

3.2.1 根据工程的建设时序，工程造成的水土流失特点及工程布局，将水土流失防治分区划为三个区。即大坝、建筑物工程和临时堆土防治区。

3.2.2 分区防治工程措施

根据建设项目工程特点及水土保持目标要求，在水土保持分区的基础上，统筹部署水土保持措施。水土保持对大坝两侧采取植物防护措施。坝体两侧进行绿化，施工中设置的混凝土拌制场地，浇注完毕后及时清理场地。临时堆土区防治区：工程开挖后的土方临时堆放于建筑物外侧，堆土应严格按堆放标准堆放，弃土运走后及时撒草种对土壤进行熟化，以利于土地复耕。

3.3 水土保持监测

（1）项目建设区水土流失因子监测项目；（2）水土流失状况监测项目；（3）水土流失防治效果监测项目。

4 环境保护设计

该工程环境保护设计主要是对施工前环境现状、施工期间和施工后环境影响进行评价。通过设计评价，摸清拟建工程周围现有环境质量状况，分析拟建工程主要环境影响因素和主要污染因子，确定主要污染物排放量，评价拟定污染防治措施可行性，并预测分析工程对环境影响程度和范围，提出加强污染防治措施的对策建议。依此为工程设计、环境管理、环境规划提供决策依据。

工程的环境保护设计主要包括以下几方面的内容：施工期污废水处理：区域大气环境保护；噪声防护；固体废弃物的处置；生态环境保护；人群健康保护专项设施等。

【参考文献】

[1]GB50201-94 防洪标准[S].

[2]SL274-2001 碾压式土石坝设计规范[S].

[3]中华人民共和国水土保持法[Z].1991，6.

[4]山东省小型水库洪水核算办法[Z].2008.

[5]SL252-2000 水利水电工程等级划分及洪水标准[S].

作者简介：王文静（1983.11―），女，本科，济南市水利建筑勘测设计研究院科员，助工。