良图沟水库加固设计的稳定计算

李淑慧 宋景刚

摘 要：良图沟水库是一座以防洪、灌溉、养殖为主的综合利用的小一型水库。存在坝高不够、输水洞漏水、溢洪道无边墙、大坝缺少观测设施等安全隐患，因此必须对水库采取除险加固措施。为了提高水库的经济效益和社会效益，保证水库的整体稳定，对大坝、溢洪道、输水洞三部分进行改造，使溢洪道整体稳定和泄流能力达到防洪要求。

关键词：水库；除险加固；大坝；溢洪道；输水洞

良图沟水库为粘土心墙坝，水库枢纽的主要建筑物包括大坝、溢洪道、输水洞三部分，水库运行30多年无人管理，坝高不满足防洪要求，前后坝坡较陡，前坝坡块石风化严重，局部坝体已裸露在外，坝体有被淘涮的危险，但未发现有渗漏及管涌现象，后坝脚未见排水体。溢洪道因运行多年，底板风化，输水洞进口闸门及启闭设备不能正常工作。诸多问题对水库安全运行不利，急待解决。

1 坝体加固方案

大坝加高，坝顶高程为202.76米，防浪墙顶高程203.96米，坝顶宽为4米，防渗体为钢筋混凝土防渗墙，顶宽0.5米，为重力式断面，前后坝坡坡比均为1：2.5，前坝坡0.3米厚干砌块石，0.2米厚碎石，0.1米厚粗砂。后坝坡0.1厚碎石护坡，后坝脚设棱体排水。

2 溢洪道加固方案

溢洪道底板拆除重新衬砌0.3米厚钢筋砼，低洼处用毛石混凝土填筑，左侧边墙拆除重建，右侧山体风化带新建90米边墙，溢洪道尾端15米设铁线石笼护坦。

3 输水洞加固方案

输水洞进口清淤，增设启闭设备，对工作桥启闭台进行维修，出口消力池拆除重建。考虑水库淤积问题，进口抬高，在输水洞前建钢筋混凝土竖井，井顶高程为新设计水库死水位。

4 大坝加固设计

因水库大坝坝高不满足防洪要求，需要加高1.5米，心墙现顶高程201.1米不变，设钢筋混凝土防渗和防浪墙，大坝前后坝坡坡比均为1：2.5，重新铺砌30cm干砌块护坡、20cm厚碎石垫层、10cm厚砂垫层，后坝坡10cm碎石护坡，后坝脚设棱体排水。

（1）设计洪水位加正常运用情况的坝顶高程

（2）校核洪水位加非正常运用情况的坝顶高程

以上计算成果，设计防洪标准P=3.33%的坝顶高程202.12米，校核防洪标准P=0.33%的坝顶高程203.96米。取其大值，现状坝顶高程为202.45米，该坝顶高程高于现状坝顶高程，说明现坝高不满足要求。

5 大坝渗流稳定计算

（1）计算工况：依据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》确定。

1）正常工作条件：①正常蓄水位上、下游坡的稳定渗流期；②设计洪水位上、下游坡的稳定渗流期；③1/3水位上、下游坡的稳定渗流期；2）非常运用条件：校核洪水位上、下游坡的稳定渗流期

（2）计算原理：采用北京理正软件设计研究院编制的《理正边坡稳定分析软件》计算坝坡抗滑稳定安全系数。

经计算可知，边坡稳定系数大于规范允许的安全系数，所以土坝的边坡是稳定的。

6 溢洪道加固设计

位于右岸開敞式溢洪道，由进口引渠段、宽顶堰、陡坡段组成，全长223.5m，堰顶高程198m，净宽25.0m，堰长15米，引渠段长5米，陡坡段长度193.5m，底坡0.01。底板低洼不平，其中有20米长2米多深的坑，本次溢洪道表面清淤后，底板重新衬砌，厚度为0.3米，两侧边墙一部分产生倾覆，本次拆除重新砌筑，右侧山体段一部分岩体风化，本次在山体风化带修90米边墙，以利于工程排险。

采用300年一遇洪水标准对溢洪道控制段进行泄洪安全复核。进口引渠段及堰体段采用明渠均匀流进行计算，陡槽段按300年一遇洪水相应最大泄量为342.07m3/s分段求和法进行水面线推求。

3）用分段求和法试算陡坡段水面线。

从计算结果上看，溢洪道边墙满足于《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》300年一遇洪水的要求。从以上计算结果可知，溢洪道墙体高满足300年一遇泄量要求，不需要加高。但溢洪道边墙局部产生倾覆，浆砌石墙体冻融严重，当时是“三边”工程，施工质量得不到保证，本次边墙全部拆除重建。

7 溢洪道新建边墙稳定计算

7.1 桩号0+012段墙体稳定计算：墙高6米、坡比1：0.5，其它数据同前。

6）基础底面积土上的摩擦系数Kh

（满足要求）

7）抗倾覆力矩与倾覆力矩

倾覆力矩=370

7.2溢洪道桩号0+85段原重力式挡土墙的稳定计算：

7）抗倾覆稳定安全系数1.05

满足稳定要求。

8 结论与建议

根据大坝现状加固方案准备了三个，第一方案是前后坝坡培厚加高，粘土心墙加高到校核洪水位203.24米；第二方案是大坝坝坡在培厚后满增设钢筋混凝土防渗墙，坝顶加防浪墙；第三方案是在大坝培厚后不加高大坝，加宽溢洪道。因良图沟水库坝坡不满足稳定要求，粘土心墙不满足防渗要求，所以无论选择哪种方案，都要前后坝坡培厚至稳定状态，第一方案水库淤积严重，库区取土方便，但交通不便，筑坝材料要二次倒运，且防渗体不满足防冻要求，第三方案从除险加固方面考虑比较合理，但是溢洪道右侧山体后是耕地，如果拓宽溢洪道，那么就需要征占地，投资会相对较大些，而大坝加高0.3米后再加1.2米的防浪墙是比较经济科学的。所以建议选择第二方案。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准《溢洪道设计规范》SL274-2001.

[2]《辽宁省大中型病险水库除险加固初步设计大纲》.

[3]辽宁省小（Ⅰ）型水除险加固工程初步设计编制规程.

作者简介：李淑慧（1970-），女，辽宁朝阳人，高级工程师。

宋景刚（1968-），男，辽宁朝阳人，高级工程师。