倭肯河桃山水库二期工程初步设计综述

吴 红

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 工程概述

桃山水库位于松花江右岸支流倭肯河中上游，紧邻七台河市城区，是解决七台河市工矿和城市居民用水、下游防洪和农田灌溉等综合利用的水利枢纽工程。一期工程于1986年8月正式兴建，1990年投入运行。工程坝址以上控制流域面积2 043 km2，二期工程水库正常蓄水位183.30 m，库容4.17亿m3，校核洪水位187.08 m，库容6.82亿m3。水库规模为大(2)型，Ⅱ等工程，设计洪水标准为100 a一遇，校核洪水标准采用5000 a一遇。水库续建后，总灌溉面积8 467 hm2，保护面积194 km2，城市供水总量4 906万m3/a，远期8 504万m3/a。

桃山水库一期工程提供2 300万m3/a的工业和居民生活用水，已远远不能满足日益增长的工业和居民生活用水的需要。该区地下水供水量日益减少，地下水水位大幅度下降，严重影响经济发展和市民生活。另外倭肯河下游洪涝灾害频繁，兴建桃山水库二期工程，配合下游达标后的堤防工程可使下游农田的防洪标准由10 a一遇提高到20 a一遇，城市防洪能力提高到100 a一遇，使灌溉水源得到保证，可以提高现有水田灌溉的保证率。因此，桃山水库二期工程的增容扩建势在必行。

桃山水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道和输水洞等主要建筑物组成。二期工程枢纽布置、各主要建筑物的结构型式均与一期工程相同。二期工程采用从坝体下游坡培厚的方式进行加高，二期坝轴线下移;溢洪道为河岸式布置，位于土坝左侧靠近小桃山处;输水放空洞位于倭肯河左岸，小桃山北侧，洞轴线与坝轴延长线约成81°角斜交，交点距溢洪道左边墩40 m。详见桃山水库枢纽布置图。

2 一期工程现状质量分析评价

2003年5月，黑龙江省水利厅组织有关专家对桃山水库现状进行了安全分析评价，鉴定结论如下:

1)大坝上下游坝坡稳定满足规范要求，大坝沉降稳定，开裂可能性很小。溢洪道闸室、边墙等建筑物的强度与稳定均满足规范要求。

2)土坝坝体和坝基渗流性态基本安全。

3)工程施工过程中严格控制施工质量，施工质量优良。经坝体质量检查，压实干密度等指标基本达到规定要求。

4)水库自1990年竣工运行以来，经过二次较大洪水泄放，工程运行基本安全。

但桃山水库也存在着以下问题:

1)主坝左坝端与溢洪道右边墙刺墙连接处土料压实不够，曾发生防浪墙体开裂、坝面沉陷和坝后集水沟浊水涌出等现象，虽经工程处理，但尚未经高水位考验。

2)主坝右坝肩存在局部绕渗问题。

3)溢洪道陡坡段左侧衡重式挡土墙悬臂墙体发生倾斜变位。

4)消力池消能效果不佳。

3 二期工程主要建筑物设计

3.1 主坝

3.1.1 结构型式

主坝坝顶超高为静水位到防浪墙顶的高差，但防渗体顶部高程不得低于正常运用的静水位，据此确定二期加高后防渗体顶部高程不低于185.60 m，当地最大冻深2.0 m，结合一期所确定的二期规模，即二期工程坝顶高程仍为187.80 m，坝顶设高1.2 m钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程189.00 m。历年冬季最高库水位以上2.0 m至最低水位以下1.0 m高程的坡长范围内，土石坝护坡应考虑抗冰推结构措施。一期工程主坝上游干砌石护坡厚40 cm，下设碎石、砾石垫层各30 cm，经多年运行，高程179.00 m以上护坡部分破坏，二期工程采用现浇混凝土护坡，高程179.00 m至185.30 m坡长范围混凝土板厚30 cm，高程185.30 m至187.80 m坡长范围混凝土板厚20 cm，混凝土等级为C30F300，分缝尺寸为3 m×3 m，分缝处设2 cm厚闭孔泡沫板，下设30 cm碎石垫层。

3.1.2 筑坝材料

1)黏土:黏土料场土料击实最大干密度1.63 g/cm3，最优含水率22.7%，土料具弱膨胀性。考虑土料具有膨胀特性，采取增加盖重、适当降低填筑密度、控制填筑含水率在最优含水率等措施降低土的膨胀量，设计压实度取98%，设计干密度1.597 g/cm3，填筑含水率控制在最优含水率的0% ～+3%偏差以内。

2)风化碎石料:一期工程坝壳料取自北山碎石料场，设计压实度取97%，设计干密度1.95 g/cm3。二期工程坝壳风化碎石料采用与原一期同一料场，可以满足土坝坝壳填料的要求。现场筛分试验成果表明:＜5 mm颗粒含量接近10%，不含粒径＜0.005 mm的黏粒。二期工程采用孔隙率≦25%作为坝壳风化碎石料的填筑的设计控制指标。

3)砂砾石料:砂砾石和砂的填筑标准以相对密度为设计控制指标，砂砾石的相对密度≧0.75，砂的相对密度≧0.70。

4)反滤料设计:黏土斜心墙上游侧设砂砾石反滤层，下游侧设有1 m厚中砂和2 m厚砂砾石反滤过渡层与原过渡层相接，其后填筑风化碎石料。坝基反滤设计为二期排水棱体与原坝脚间沿坝基设1 m厚的砾石层与原水平反滤过渡层相接，主要保护基础砂砾料中的中细砂。

3.1.3 坝端处理

1)左坝端处理:刺墙与心墙接触处心墙表层土均呈软塑状，溢洪道边墙与刺墙接触部位局部存在渗漏的薄弱环节。二期工程采用开挖后换土重填措施进行处理，深层及溢洪道边墙与刺墙接触部位进行灌浆处理。

2)右坝端处理:土坝右端集水沟内有融冰现象，压水和渗水试验表明该处透水率为57.3 Lu，为此段一期帷幕灌浆处理前岩石透水率，原岩石裂隙张开度较小，常规水泥灌浆时，小的裂隙灌浆效果差，在裂隙水压力长时间作用下，局部大裂隙内冲填水泥遭破坏，坝基渗流量增加，导致坝端产生渗漏。二期工程对右坝端此段重新进行帷幕灌浆处理，孔距1.0 m，平均灌浆深度20 m，施工时采用细颗粒水泥，并适当增大灌浆压力。

3.1.4 基础处理

二期工程采用下游坡培厚的方式进行加高，培厚前做清基处理，然后检测砂层相对密度，＜0.7部分采用振冲法加密处理，使砂层相对密度＞0.7。二期排水棱体与原坝脚间沿坝基按反滤原则设厚度≥1 m的砾石层与原水平反滤过渡层相接，排水体以下的浅层风化泥要全部清除，回填砂砾石以利排水增加坝身稳定，渗流出口均设反滤层保护。

图1 桃山水库枢纽布置图

3.2 溢洪道

一期已建工程溢洪道由进口引渠段、闸室段、陡坡段、渥奇段、消力池段、海漫段及尾水渠组成。一期工程结构设计及配筋均满足二期工程加高和扩建的要求，二期工程在一期基础上进行加高，下游增设二级消力池。

1)进口引渠段左右边墙分别在原基础上按导流墙要求加高。

2)闸室段长度仍为25 m，为结合施工导流，利用原检修门槽用钢闸板封堵以代替围堰，将堰型改为上游面直立的WES堰，闸孔仍为3×12 m。闸墩按原墩顶宽度进行加高，牛腿结构尺寸同一期。工作桥、检修桥、交通桥及启闭机室等上部结构均拆除，升高后按原规模重建。二期工程对原检修门库进行回填，在溢洪道左侧小桃山内新建检修门库。

3)陡坡段左侧衡重式边墙已出现变位的，此次拆除破坏部分，凿毛后接高衡重平台，加大悬臂段尺寸，按二期高程重建。

4)一期工程消力池长36.0 m，以10°向两侧扩散，并设有T型消力墩。二期工程增设二级消力池，池长24 m，左右边墙仍为扩散式，尾坎齿槽底部插入弱风化英安岩内。消力池出口设30 m长海漫段，采用20 cm厚钢筋混凝土护底，下设10 cm厚素混凝土垫层。

尾水渠底高程以1∶6的倒坡升至与原河道相接。消力池出口至七桦公路桥间设导流堤。

3.3 输水洞

输水洞由进口引渠、进水塔、隧洞、出口建筑物组成。除出口闸室及以下部分外，其余均已按二期工程要求一次建成。二期工程在出口闸室设置一扇高2.8 m、宽4 m的弧型钢闸门，增建启闭室。

为满足输水灌溉及施工导流要求，二期工程增设二级消力池，池长10 m，池深1.6 m。消力池后设10 m长海漫段，表层采用20 cm厚钢筋混凝土护砌。出口闸门前右侧墩墙至消力池边墙间设直径40 cm放水管，墩墙外侧设1.8 m×1.8 m控制井，通过井内蝶阀控制泄放流量，满足下游环境供水的要求。

4 结论

桃山水库是倭肯河干流唯一的控制性工程，受当时社会经济发展水平的限制，确立了分二期建设的方式，一期工程充分考虑了与二期工程的衔接问题，为二期建设提供了很好的平台。桃山水库二期工程的建设从根本上缓解七台河市供水紧张状况，提高下游防洪标准，使灌溉水源得到保证，同时可以提高现有水田灌溉的保证率，对促进当地经济社会的可持续发展提供了保障。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省倭肯河桃山水库二期工程初步设计报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2006.

［2］中国大坝技术发展水平与工程实例编委会.中国大坝技术发展水平与工程实例［M］.北京:中国水利水电出版社，2007.