三台子水库保留或报废方案论证

韩良凯

（丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东118000）

三台子水库保留或报废方案论证

韩良凯

（丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东118000）

三台子水库属中型水库，水库由于坝下开采引发大坝沉降，2012年曾对大坝加高培厚处理，但沉降还未稳定，仍存在安全隐患。文章通过分析水库现状以及存在的问题，分别从防洪、养殖、供水、生态环境、人员安置、占地等方面对水库保留和报废方案进行比较，给出结论，提出推荐方案。

坝下开采；保留方案；报废方案；优缺点；三台子水库

0 前 言

三台子水库坝址位于沈阳市康平县东关镇三台子村西。水库原设计总库容4 500万m3，属中型水库。水库保护耕地1 200 hm2，5个乡镇及1个农场，保护人口5万人。保护位于坝下1.5 km的203国道，保护下游固定资产达2亿元的小康煤矿及铁路专用线。三台子水库位于大平煤矿开采区域上方地表，该水库处于大平煤矿井田中部，占全矿工业储量的49.4%。S2S9段试采工作面位于S2采区东南侧，煤层最大厚度9.96 m，开采深度760～800 m。该工作面一部分位于三台子水库大坝的正下方，由于S2S9坝下工作面的开采，水库大坝左侧现已发生沉降，长270m。2012年对其进行了加高培厚处理。但沉降还未稳定，仍存在安全隐患。

1 工程现状及存在问题

1.1 水库及下游河道现状

1.1.1 水库

三台子水库是一座以防洪为主，兼顾养殖的中型水库。三台子水库总库容4 500万m3，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。三台子水库枢纽工程由拦河坝、输水洞组成。主坝长4 120 m，副坝长900 m。由于大平煤矿S2S9工作面的开采，主坝左坝头270 m发生沉降，最大下沉达3.7 m。2012年进行了加高培厚。

输水洞有两座，南输水洞（2＋164），洞口尺寸为1.5m×1.5m×2孔矩型无压洞，进口底高程为80.20m；北输水洞（0＋266）1.5m×1.5m×3孔矩型无压洞，已沉降无法使用，2012年对其进行拆除并回填。为了安全泄洪，在左坝头开挖了一处豁口，豁口底高程80.2 m，宽10.0 m。

1.1.2 库区下游河道

水库下游主要河流有李家河、八家子河、公河。这3条河流在郝官镇老头山处汇合后经三河下拉出口流入辽河。河道特性表见表1。

表1 河道特性表

1.2 存在问题

由于大平煤矿S2S9工作面的开采，水库大坝左坝头270m沉降变形，北输水洞沉降，不能使用。

2 方案设计

设计前提条件：在坝下不继续开采，且坝体沉降稳定的基础上，对工程现状进行保留和报废方案设计。

2.1 保留方案

三台子水库左侧拦河坝病险段长270 m，2012年进行了加高培厚。

对坝体采取加固措施：本次在工程现状的基础上，使坝顶高程达到原坝顶高程85.79 m，坝顶宽5.0 m，迎水坡坡比达到1∶2.5，背水坡坡比达到1∶2.0。坝顶路面采用硬护砌，上、下游坝坡采用护坡处理，增加坝体防渗处理及观测设施（监测项目：坝面垂直位移和水平位移、坝基沉降、渗流量、根据具体情况观测坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线），对加固段检测，复核坝体稳定，增加度汛方案，对产生的问题进行处理［1］。

2.2 新建溢洪道

由于北输水洞沉降，无法使用。根据现状在左坝头增设溢洪道。溢洪道的确定从以下方面考虑。

1）防洪任务。由于该水库原防洪库容为2 400万m3，新建溢洪道后，防洪库容不能低于原防洪库容。

2）保护下游203国道桥，水库下游中央排干穿过203国道，203国道桥防洪标准为50 a一遇。溢洪道50 a一遇泄量不大于203国道桥安全泄量Q＝30.02 m3／s。

3）水库左坝头270 m已发生沉降，沉降还未稳定。为保证水库安全运行，现阶段采取降低库水位运行方案［2］。

综上所述，先选取堰顶高程为81.0 m，选取不同堰宽进行计算。

统计表（一）、（二）分别见表2、表3。

表2 统计表（一）

表3 统计表（二）

由表2可以看出，选取12.0 m较为合适，同时实际测量下游河道宽12.0 m，因此，选取堰宽为12 m，选取不同堰顶高程进行计算。

由表3可以看出，方案2降低运行水位，在满足下游防洪排涝的基础上，同时满足203国道防洪安全。因此，确定堰顶高程80.7 m，堰宽12.0 m。

2.3 报废方案

拆除拦河坝到81.0 m。在拦河坝左坝头开挖25.0 m宽渠道，以满足下游的河道及203国道的防洪要求。

本工程渠道全长25.4 km。改扩建桥梁6座、排涵10座、提水站3座、水闸3座。

2.3.1 防洪标准

保护人口2.92万人，耕地7 300 hm2。根据《防洪标准》（GB50201—94）3.0.1，本次渠道的设计洪水标准为10 a一遇。203国道设计洪水标准为50 a一遇。

2.3.2 堤线布置

本设计堤线布置总体原则是：对原有堤防段选定原堤线，对堤防不完整段尽量少占用耕地，尽量选择布置在耕地与河滩地交界处；岸线基本沿原有岸边布置［3］。

2.3.3 堤防纵、横断面

根据现状河道地形以及河势、工程地质、河床以及堤岸稳定，确定河道横断面为单一的梯形断面，横断面两岸坡比为1：2。为了不影响河道的行洪能力，河底宽度尽量维持原状，各河段扩宽见表4。

表4 河段扩宽详表

河道纵断面比降设计满足以下原则：

1）有足够的条件，满足各支沟排涝设计水位的要求。

2）设计纵段比降应尽量接近地面坡度。

3）设计流速尽量大于不淤流速。

本方案河道设计纵向比降：辽河口（0＋000）～公河口（5＋466）平均比降为1／5600，公河口（5＋466）～八家河口（11＋615）平均比降为1／3800，八家河口（11＋615）～李家河口（13＋907）平均比降为1／2300，李家河口（13＋907）～三台子水库（25＋356）平均比降为1／3300。

2.3.4 工程占地范围

本工程对不满足10 a一遇洪水要求的堤防进行加高陪厚。在现有堤防段，工程占地面积指新筑堤防外堤脚线与现有堤脚线之间的面积；在新筑堤防段，占地面积指新筑堤防背水坡堤脚线与滩地之间的面积，包括两线之间的滩地、堤防及堤内护堤地等。永久占地面积59.6 hm2，均为耕地。

3 保留方案与报废方案优缺点比较

根据水库的实际情况，分别从防洪、养殖、供水、生态环境等方面对保留方案和报废方案优缺点进行了比较。

3.1 防洪排涝

保留方案10 a一遇下泄流量为10.89 m3／s，下游渠道满足安全泄量要求；50 a一遇下泄流量为28.11 m3／s，203国道桥满足下泄流量要求。报废方案10 a一遇下泄流量为14.22 m3／s，经计算下游渠道需扩宽、16座穿堤建筑物需改建、5座跨河建筑物需改建。50 a一遇下泄流量为37.69 m3／s，203国道桥需改建，203国道上游耕地淹没较多。

3.2 养殖水面

水库原正常蓄水位82.0 m对应库容为2 100万m3；保留方案正常蓄水位80.7 m对应库容为1 500万m3，保留方案库容减小600万m3；报废方案正常蓄水位79.6 m对应库容为598万m3，报废方案库容减小1 502万m3。

3.3 供水

三台子水库作为康平县电厂的备用水源。保留方案库容减小600万m3；报废方案库容减小1 502万m3。

3.4 生态环境

三台子水库与卧龙湖相差几公里。被当地人称为姐妹湖。2011年三台子水库被列为辽宁省湿地生态系统保护地，调查显示，保护区内有野生动植物817种，其中有鱼类36种，国家一级重点保护野生动物6种，国家二级重点保护野生动物18种，其他鸟类140多种，全世界的15种鹤中有6种在此迁徙。水库对该地区的生态、景观生态发展都起着重要作用。康平县政府把生态建设作为经济社会发展的头等大事来抓。

水库原正常蓄水位82.0 m对应水面面积为13.08 km2；保留方案正常蓄水位80.7m对应水面面积为10.7 km2，保留方案水面面积减小2.38 km2；报废方案正常蓄水位79.6 m对应水面面积为5.7 km2，报废方案水面面积减小7.38 km2。康平县位于辽西北地区，地处科尔沁沙地东南缘，生态环境脆弱，水土流失严重。

库底是砂质土壤，干涸之后开始暴漏在空气中，形成巨大的新沙源，不仅对康平当地的生态环境造成很大破坏，而且直接对沈阳乃至辽宁中部地区的环境构成威胁。

3.5 人员安置问题

水库有员工100余人。保留方案不存在人员安置问题；报废方案需考虑水库职工的就业安置问题。

3.6 安全隐患

保留方案在坝下不继续开采，且坝体沉降稳定的基础上，对工程现状采取加固措施。坝体沉降还未稳定前，水库低水位运行。报废方案对大坝进行拆除，下游河道进行相应扩宽加高。

3.7 占地

保留方案无占地。报废方案为满足下游河道的防洪排涝，需对河道局部进行扩宽，堤防进行加高。经计算需占地59.73 hm2。

3.8 工程投资估算

保留方案工程投资估算为438.28万元；报废方案工程投资估算为8152.29万元。

4 结 论

综上，保留方案在防洪排涝、养殖水面及供水、生态环境、人员安置、占地、工程投资等方面优于报废方案；报废方案仅安全方面优于保留方案，但后者在沉降稳定前低水位运行，同样可达到安全要求。因此，保留方案优于报废方案，所以推荐保留方案。

［1］盛金保，李雷，杨正华.《水库降等与报废管理办法（试行）》解读与建议［J］.中国水利，2008（20）：63，70.

［2］傅琼华，杨正华.浅谈水库的降等与报废管理［J］.江西水利科技，2005（S1）：42－44.

［3］王晓平.解读《水库降等与报废管理办法（试行）》［J］.中国水利，2003（19）：38.

TV697.1

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1007－7596（2015）05－0091－03

2014－10－31

韩良凯（1981－），男，辽宁抚顺人，工程师，从事水利水电设计工作。