联合水库大坝安全分析

孟 华，逯宪伟

(北安市水务局，黑龙江北安164000)

北安市联合水库位于乌裕尔河右侧一级支流上，距东胜乡政府所在地约5 km。控制流域面积27.5 km2，水库原设计标准按20 a一遇洪水设计，200 a一遇洪水校核。总库容为360万m3。是一座防洪、灌溉、养鱼等综合利用的小(1)型水库。该水库始建于1966年8月，1972年主体工程基本建成。水库工程由均质土坝和泄洪洞组成。泄洪洞最大泄量11.96 m3/s。

联合水库工程在“文革”初期由东胜公社组织群众施工。土坝工程大部分在冬、春季节突击填筑，无质量控制，筑坝土料很少碾压，密实程度全靠自然沉降，坝体局部含有大量有机质并填筑质量较差，土坝未达到设计标准。1972年修建埋管式泄洪洞，但工程进出口不完善，下游消力池和海漫已水毁。

根据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—黄黑色中高压缩性土，坝基揭露的岩土层为冲洪积低液黏性土及级配不良中砂层，深层为全风化泥岩，坝基土局部黏性土层较薄，其下存在的级配不良中砂为中等渗透性，存在渗透破坏，影响大坝安全。

1 水库规模复核

联合水库原设计死水位255 m，死库容9.69万m3，考虑水库淤积的影响以及冬季冰厚的因素，原定死水位偏低，不利于水库养鱼，本次复核将死水位确定为257.5m，相应死库容为66.85万m3。兴利规模复核按满足133.3 hm2水田灌溉用水要求确定的，正常蓄水位采用259 m，兴利总库容为108.75万m3，经调洪计算，水库设计洪水位为260.18 m，相应库容为225.2万m3，校核洪水位261.64 m，水库总库容为360万m3，坝顶高程复核按水库静水位与超高之和计算，超高以y=R+e+A的公式确定，见表1。

表1 坝顶高程计算成果表 m

设计坝顶高程取262.82 m，水库现有坝顶高程为263.02 m，满足设计坝顶高程要求，坝顶不需加高。

2 土坝稳定分析

联合水库大坝为Ⅳ等4级建筑物，按《碾压式土石坝设计规范》(SL274－2001)规定，土石坝抗滑稳定最小安全系数:正常运用:Kmin=1.25，非常运用:Kmin=1.15。

本次坝坡稳定计算中的土坝各项物理力学指标见表2。

表2 土坝物理力学指标表

分别对设计洪水位、校核洪水位、1/3H洪水位下游无水的3种情况下复核土坝最小安全系数，计算成果见表3。

表3 坝坡稳定最小安全系数表

由计算结果可知，各种情况下最小稳定安全系数均满足规范要求，故坝体和坝基是稳定安全的。

3 坝体及坝基渗流稳定分析

大坝单宽渗流量仍采用如下3种情况(设计洪水位、校核洪水位、1/3H洪水位的下游无水)计算。

该水库土坝坝基上部为低液限黏土，下部为级配不良中砂，根据地质资料分析，将坝体与坝基分开考虑，分3段即0+00～0+97 m、0+97～0+195 m、0+195～0+562 m按单宽渗流量公式计算结果见表4。

表4 单宽渗流量表

按背水侧无限长等厚双层地基计算弱透水层底板的压水头公式计算出沿坝基段渗透比降见表5。

表5 沿坝基级渗透比降计算表

通过坝体总渗流量:设计洪水位Q总=1 876 m3/a，校核洪水位Q总=4 546 m3/a，1/3坝高水位Q总=514 m3/a。

通过坝基总渗流量:设计洪水位Q总=29.44万m3/a，校核洪 水 位Q总=42.85万m3/a，1/3坝 高 水 位Q总=18.41万 m3/a。

通过渗流稳定分析，坝体渗漏量很小，坝坡出逸高度很低，坝体不会发生流土破坏，渗流安全。坝基渗漏量较大，沿背水坡坝基段渗透比降均大于坝基允许比降，坝基出现渗透破坏现象，坝基渗流不安全，需进行防渗处理。

4 泄洪洞处坝体渗流稳定分析

泄洪洞地基的岩土层为冲洪积低液限黏土及中砂层，深层为全风化泥岩，坝基造成基础不均匀深陷，泄洪洞洞身分缝处已脱节，洪水期过流冲刷严重，产生接触冲刷破坏，此处坝体渗流不稳定。与坝体接触处漏水严重。

5 结论

联合水库枢纽工程为Ⅳ等工程，主要建筑物为4级，属小(1)型水库。该水库防御洪水标准满足要求，坝顶高程达到设计要求，但迎水侧护坡损坏严重;坝基渗漏严重;泄洪洞进出口浆砌石挡墙开裂并且墙体已倾斜，洞身分逢处漏水严重，消力池及海漫已被冲毁，工作闸门腐烂，手动螺杆启闭机不能使用;坝顶无照明设备，无大坝位移观测设施;水库无溢洪道，影响泄洪。该水库已不能正常运行。

根据《水库大坝安全评价导则》(SL258－2000)规定，联合水库大坝安全综合评价为C级，综合评定联合水库大坝为三类坝。

[1]黑河市水利勘测设计院.北安市联合水库大坝安全分析评价报告[R].黑河:黑河市水利勘测设计院，2009:10－16，20－21.

[2]黑龙江省北安农垦设计院.北安市联合水库工程地质勘察报告书[R].北安:黑龙江省北安市农垦设计院，2008:4－6.