瓦窑头水库除险加固方案探析

摘要 阐述了瓦窑头水库的水文概况、工程现状，分析了工程存在的问题，总结了工程地质、工程任务和规模、工程布置及建筑物等，以期为该水库的除险加固提供参考。

关键词 瓦窑头水库；现状；问题；除险加固

中图分类号 TV62+1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）03-0224-01

1 宣化县概况

宣化县位于河北省西北部，位于东经114°43′～115°26′，北纬40°10′～40°48′，东与赤城、怀来毗邻，西与怀安、阳原接壤，南与涿鹿、蔚县相连，北以长城与崇礼为界。总耕地面积4.56万hm2，其中水浇地面积2.70万hm2，集中在洋河两岸的河川区。年平均气温7.6 ℃，无霜期110～150 d，多年平均降雨量400 mm，多集中在7—8月，占全年降雨量的75%，属典型的温带大陆性半干旱季风气候，冬季寒冷，夏季炎热，春季干旱而多风，秋季凉爽而少雨。

2 瓦窑头水库水文概况

水库所在流域属温带半干旱大陆性季风气候，四季分明，冬长夏短，冬季受内蒙古高压的影响，盛行偏北风，气候寒冷干燥。夏季受太平洋副热带高压影响，盛行偏南风，天气温暖多雨。春、秋季是2种气团的转换季节，风向多变，天气变化无常，气温变化剧烈，春季气温回升快，且干燥少雨，秋季气温下降迅速，天气晴朗，秋高气爽，气候宜人。多年平均气温7.6 ℃，7月最热，平均气温23.2 ℃，1月最冷，平均气温-10.6 ℃，极端最高气温39.1 ℃（1968年6月10日），极端最低气温-25.8 ℃（1973年2月8日）。库区封冻通常在12月中旬，解冻在2月中旬。无霜期166 d，年平均日照时数2 908.4 h，平均蒸发量1 928.1 mm，年平均风速3.5 m/s，多年平均冻土深120 cm。多年平均降雨量425 mm，年际分配不均，最多年份1973年，为563.2 mm，最少年份1984年，仅为240 mm，年相对变率18%，且降水年内分配很不均匀，多集中在7—8月。汛期平均降水量305.2 mm，占全年的71.8%。

3 工程现状

瓦窑头水库位于张家口市宣化县贾家营镇东泡沙村北5 km处，永定河水系洋河支流泡沙河中游，距宣化城20 km。水库控制流域面积35.6 km2，总库容251万m3，兴利库容70万m3，防洪库容171万m3，属年调节小（一）型水库，水库的原设计洪水标准20年一遇，校核标准500年一遇。该库始建于1971年，于1973年10月建成并投入运行，属乡级管理，是宣化县的重点水库，也是宣化县的重点防汛对象，发挥着防洪、灌溉养殖等多方面的作用。保护着下游宣庞铁路、宣赤公路（112国道），保护下游10个行政村，数十家厂矿企事业单位的安全，经统计保护的总资产约40亿元。水库枢纽由大坝、溢洪道、输水洞组成。

大坝为均质土坝，现状实际坝顶高程120.2 m，最大坝高24.2 m，坝顶宽度4.5 m，坝长120 m，上游坝坡1.0∶（2.5～3.0），采用干砌石护坡，下游坝坡1.0∶1.8。坝顶防浪墙为两侧浆砌砖中间填土的结构，防浪墙高0.7 m；溢洪道位于大坝右侧，进口底高程117 m，溢洪道宽27 m，长度135 m，最大泄量390 m3/s。

放水洞位于右部，有压隧洞，隧洞尺寸为1.2 m×1.4 m，最大流量6.25 m3/s。放水洞设钢闸门，闸门尺寸为1.2 m×1.4 m，现采用50 t卷扬式启闭机控制。

4 工程存在的问题

瓦窑头水库从1971年兴建到1973年竣工运行，现已达30多年。30多年来由于人力、物力、资金等诸多原因，瓦窑头水库自建库以来从未进行过大规模的维修加固，只是汛前进行简单的维修。前坝坡坍塌、破损严重，防浪墙结构标准和高度达不到设计要求，放水洞闸门和启闭设备老化失灵，闸门不能及时提起。溢洪道出口严重水毁，因此对瓦窑头水库进行除险加固已迫在眉睫。

5 工程地质

瓦窑头水库地处宣化东北部贾家营镇，此处山丘起伏，沟壑纵横，东北高西南低属典型的高山丘陵地区。

项目区地层除地表大于5 m左右的土覆盖层外，土层下部至基岩为卵石、粗砂砾石、中细砂和黏土层组成。卵石较大，砂砾石粗糙，磨圆度中等，成分较复杂，主要有花岗岩、石英岩、安山岩、片麻岩、宣武岩。地层岩性系中生界侏罗纪和新生界第四纪地层。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），项目区地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，属中硬场地，适合水库工程及其他建筑物的修筑。

6 工程任务和规模

工程任务：维修加固前坝坡，拆除新建防浪墙。

工程规模：本项目采用维修和拆除新建相结合的形式对瓦窑头水库的前坝坡进行加固，拆除新建防浪墙，以提高水库抗御标准洪水的能，不发生洪水漫顶事故，确保水库安全度汛。项目建设规模为：维修加固前坝坡3 780 m2；增设防浪墙120 m。

水库允许最高洪水位是水库遇正常运用洪水或非常运用洪水时，允许水库出现的最高洪水位[1-2]。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，坝顶高程按水库允许最高洪水位和安全超高确定[3-4]。水库坝顶高程120.2 m，经本次调洪计算，现状30年一遇设计洪水位为119.9 m，500年一遇校核洪水位为120.5 m。水库现状防洪能力不满足30年一遇设计标准，也不满足500年一遇校核的防洪标准。

7 工程布置及建筑物

7.1 工程基本布置

施工总体布置遵循有利于生产、方便生活、易于管理、减少占地的原则进行。工程施工场地沿库区布置，生活设施与施工仓库布置在一起，以便管理。前坝坡加固工程施工场地布置在坝顶和坝坡，按原设计标准维修；拆除新建防浪墙工程施工场地沿坝顶布置。

7.2 工程设计

此次应急除险工程，使水库大坝防洪能力满足30年设计、500年校核的防洪标准。经现场勘测，针对水库大坝工程现状及存在的主要工程问题进行工程设计，并考虑该水库调洪、养鱼、旅游等综合因素，为确保水库安全运行，提出该水库维修加固方案。

（1）方案一。将前坝坡坍塌部位进行干砌石护砌，将溢洪道底高程降低2.5 m，经调洪计算，均低于坝顶高程，超高满足要求。需要大量开挖土石方，弃渣需要外运，增大投资。更重要的是，水库水面已承包给个人养鱼，降低溢洪道高程，牺牲了部分养鱼库容，将会造成防洪与养殖、旅游矛盾突出，引发纠纷。优点是施工工作面宽敞，施工布置方便，施工进度快。

（2）方案二。将前坝坡坍塌部位进行干砌石护砌，坝顶设高1.0 m的防浪墙（加高0.3 m），经调洪计算，30年一遇设计洪水位为119.9 m，500年一遇校核洪水位为120.5 m，超高满足要求。土石方开挖量较小，弃渣可堆入附近沟道，由于降低溢洪道高程较少，不会与养鱼承包人直接发生矛盾。修建防浪墙即可解决水库防洪问题，也可对当时个人开发旅游时，在坝顶修建的临时房屋起到切实的保护作用，促进水库旅游的发展。缺点是石料需要外用。综合分析，选用方案二较佳。

8 参考文献

[1] 丁维馨.芳陂水库除险加固分析与设计[J].工程建设与设计，2012（11）：145-147.

[2] 郭绍艾.石河水库大坝除险加固设计[J].河北水利，2012（9）：11-12.

[3] 陈建设.小型水库存在问题及除险加固措施浅析[J].水利天地，2012（9）：15-16.

[4] 朱香远.病险水库除险加固项目建设实践与思考[J].黑龙江水利科技，2012（4）：226-227.