西边水库防洪标准复核与大坝安全评价

关英华，孙宇群，梁宏晨

(北安市水务局，黑龙江北安164000)

1 工程概况

西边水库位于通肯河六道沟右侧支流上，坝址在北安市通北镇西11 km，水库控制流域面积19.60 km2，总库容约为300.3万m3。该水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的小(1)型水库，设计灌溉面积80 hm2，水库保护下游通克公路、立业村2 000人及400 hm2耕地。

西边水库始建于1958年，由人民公社组织群众自行施工，施工质量很差。1967年基本建成投入使用。水库由大坝、溢洪道和输水洞组成。大坝为均质土坝，坝长541 m，现状坝顶高程为218.16～218.51 m，上游坡比为 1∶2.6～1∶3.0，下游坡比为1∶1.7 ～1∶2.1，坝顶有交通要求。输水洞为钢筋混凝土方涵，洞身断面尺寸为1.2 m×1.2 m，设一扇木板闸门，设计最大引水流量为8 m3/s。溢洪道为开敞式浆砌石结构，堰顶净宽15 m，堰顶高程为215.80 m，最大泄量为33 m3/s。

2 防洪标准复核

2.1 水库规模复核

2.1.1 设计标准

西边水库原按20 a一遇洪水设计，200 a一遇洪水校核。本次根据行业标准复核后，西边水库属于Ⅳ等工程，建筑物为4级，复核采用20 a一遇洪水设计，100 a一遇洪水校核，灌溉保证率为75%。

2.1.2 兴利规模

水库原设计死水位213 m，死库容31万m3。根据水库现有规模，考虑水库淤积的影响以及冬季冰厚较大的因素，原定死水位偏低，不利于水库养鱼，本次复核将水库死水位确定为214.8 m，相应死库容为118万m3。

兴利规模复核按死水位和年径流计算及灌溉用水年内分配确定水库兴利水位。经计算水库设计年来水量为86.2万m3，年灌溉用水量约为80万m3，年来水量大于用水量，兴利库容按年调节计算为44.9万m3，水库兴利总库容为162.9万m3，相应兴利水位215.42 m。低于原设计兴利水位，因此仍采用原设计兴利水位215.8 m，相应库容191.6 万 m3。

2.1.3 洪水调节

水库现有溢洪道净宽15 m，以堰顶高程215.8 m作为起调水位。按泄流公式计算水库泄流量:

式中:取m=1.5;b=15m;H为堰上水头，m。

采用水量平衡公式:

调洪计算成果见表1。

表1 调洪计算成果表

复核水库设计洪水位216.47 m，校核洪水位217.07 m。

2.2 坝顶高程复核

坝顶高程等于水库静水位与超高之和，分别按设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高和校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高计算，并选用其中较大值。

按照《碾压式土石坝设计规范》，坝顶在水库静水位以上的超高由下式确定:

经计算坝顶高程:

正常情况:V正=设计水位+y正=218.40 m

非常情况:V非=校核洪水位+y非=218.60 m

坝顶高程计算成果见表2。

表2 坝顶高程计算成果表

设计坝顶高程取218.60 m，水库大坝现有坝顶高程为218.16 m，未满足设计要求需加高。

根据《大坝安全评价导则》规定，经防洪标准复核，大坝安全级别为C级。

3 工程质量评价

3.1 坝体质量及评价

工程地质勘察所揭露的土层表明，坝体填筑土基本为低液限黏土，为黄色－黄黑色，出现了多个大孔隙比高压缩性土。坝体填筑土的垂直渗透系数大部分为＜10－4cm/s，基本可以满足设计要求。坝体施工填料不均一，压实固结质量一般。

3.2 坝基稳定性及渗透性评价

经钻孔取样分析，坝基施工时清基一般，坝基主要为灰黄色－黑色低液限黏土，含有少量有机质，坝基土稳定性一般;坝基土为弱透水的黏性土层，未发现透水，坝基渗透稳定。

3.3 溢洪道及输水洞工程地质条件及评价

通过勘察揭露发现，工程所在地区的岩土层为冲洪积低液限黏土，为微弱透水层，不可发生渗透破坏。

1层:坝体填筑低液限黏土，黄色－黄黑色，可塑厚度4.5 m。

2层:低液限黏土，可塑，弱透水，承载力特征值［R］=170 kPa，厚度2.8～3.0 m。

3层:低液限黏土，灰色，可塑，弱透水，承载力特征值［R］=170 kPa，厚度4.5～4.7 m。

工程基础底板置于低液限黏土上，地基承载力特征［R］=170 kPa，与混凝土底板的摩擦系数建议值为f=0.25，地基的抗滑稳定性一般。

综上，坝体填筑基本为低液限黏土，质量一般，土料不均一，施工质量差，大坝上游只有部分干砌石护坡并且质量很差，已不能起到保护坝体的作用。溢洪道和输水洞堰体、消能防冲设施均已被冲毁，其他部分也毁坏严重，不能正常运用，严重威胁大坝的安全。根据《大坝安全评价导则》规定，水库主体工程质量综合评价为不合格。

4 渗流安全评价

4.1 大坝渗流量计算

该水库坝体和坝基上部均为低液限黏土，根据地质资料分析，渗流采用不渗水地基计算，经计算，通过坝体总渗流量:①设计洪水位时Q总=3 256 m3/a;②校核洪水位时Q总=5 131 m3/a;③1/3坝高水位:Q总=289 m3/a。坝体渗漏量很小，不需做防渗处理。

4.2 渗透稳定评价

大坝工程按坝后无水，坝前最大作用水头下的出逸高度情况计算，经计算:背水坡逸出口段J出逸=0.46;坝脚处比降:J=0.52;允许比降:J允=0.43。该背水坡出逸段及坝脚处均不满足渗透稳定要求，易发生流土现象，需在大坝背水坡做防渗处理，以增加渗透稳定性。

输水洞地基虽为低液限黏土，但洞身分缝处已脱节，引水流量较大时，产生接触冲刷破坏，此处坝体渗流不稳定。

根据《大坝安全评价导则》规定，渗流安全综合评价为C级。

5 大坝安全综合评价

1)经防洪标准复核，工程现有坝顶高程低于设计坝顶高程0.44 m。

2)大坝填筑质量差，上游干砌石护坡质量差，下游无贴坡排水，坝顶无通车路面，大坝工程质量不合格。

3)坝下游坡出逸段及坝脚处渗透比降大于允许值，可发生渗透破坏，坝坡渗流不稳定;输水洞与坝体接触处冲刷破坏，渗流状态不安全。

4)溢洪道和输水洞工程进口段、消能防冲设施均已毁坏，闸门启闭设备无法使用，整体工程不能正常使用。并且严重威胁着大坝的安全，其结构不稳定。

5)无大坝观测设施，运行中工程有关指标不能测定。

根据《大坝安全评价导则》(SL258－2000)规定，综合专项安全性级别，西边水库大坝安全综合评价为C级，综合评定为三类坝。鉴定为重点小(1)型病险水库。

［1］历洪雨，马妮娜，王宏光.水库大坝安全评价实例剖析［J］.黑龙江水利科技，2006，34(5):43 －46.