下纪落水库除险加固设计

张 莉

（临汾市水利勘测设计院 山西 临汾 041000）

1 工程概况

下纪落水库位于洪洞县城北大槐树镇下纪落村乔家沟下游，是一座以灌溉为主，兼顾防洪的小（2）型水库。坝址以上控制流域面积53.6km2，除险加固后水库总库容42万m3，枢纽工程由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成。大坝为土坝，坝顶长90.4m，最大坝高9.5m，坝顶宽 13m，坝顶高程109.5m，上游坝坡坡比1∶2.5，下游坝坡坡比1∶2.5。承担水库周边0.1万亩农田灌溉，防洪范围为：下游2个村庄、1000人、200亩耕地。

根据《水利水电等级划分及洪水标准》（SL252-2000），该水库为小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级，洪水标准依据《水利水电等级划分及洪水标准》（SL252-2000）中3.1.2当山区丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原滨海区标准确定。下纪落水库洪水标准按平原区滨海区标准确定，设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20年一遇。根据《中国地震烈度区划图（1990）》和《山西省标准地理图（1991）》的规定，该工程所在地区为8°地震区，水库枢纽建筑物按8°地震烈度设防。

2 工程现状存在的主要问题

下纪落水库兴建于1973年冬，现状水库总库容39万m3，溢洪道位于大坝左侧，为浆砌石水泥砂浆抹面，断面尺寸为6.4m×2.83m矩形断面，进口高程105.8m，最大泄量45m3/s。输水涵洞位于溢洪道的右侧，涵洞进水形式为卧管式进水，最大输水流量为0.4m3/s。

下纪落水库属于边勘测、边设计、边施工的“三边”工程，经过几十年的运行，工程存在老化、人为破坏、自然侵蚀等现象,水库不能正常发挥工程效益，而且一旦垮坝失事，必将严重影响下游人民生命财产的安全，后果十分严重。因此了解水库存在的问题，针对水库存在的问题进行除险加固势在必行。

工程存在的主要问题：

①水库抗洪能力不达部颁标准。

②溢洪道进、出口损坏严重,泄槽底板损坏，侧墙砌砖表面剥蚀严重，局部坍塌，影响正常泄洪。

③卧管严重损坏，输水涵洞进、出口破损坍塌。

④无管理房、观测设施。

3 除险加固工程建设内容

2011年8 月临汾市水利局组织有关专家对下纪落水库大坝进行了安全鉴定，根据大坝安全鉴定主要结论及建议确定水库除险加固工程建设内容为：①大坝整修；②溢洪道改造；③卧管及输水涵洞修复；④新建管理房；⑤增设大坝观测设施。

4 除险加固措施

4.1 大坝整修

4.1.1 大坝坝顶改造

大坝坝顶宽13m，采用泥结碎石路面，厚200mm，路面以2%坡度向下游倾斜，在坝顶下游侧设排水沟。

4.1.2 大坝上、下游坝坡整修

大坝上游坝坡因长期受波浪、水位涨落、雨水及气温变化等因素的影响，冲刷严重，为加强上游坝坡的稳定，保护坝坡土料不受水流冲刷，上游坝坡采用干砌石护坡，下设反滤层。

下游坝坡设横向排水沟3条，两岸设坡脚排水沟，坝顶、横向、坡脚排水沟互相连接形成整体排水系统。

下游坝坡设草皮护坡，坡脚设贴坡排水，铺设材料自上而下依次为干砌石、碎石、砂砾料。

4.2 溢洪道改造

溢洪道进口高程下切1.5m，由105.8m降为104.3m，进口净宽由6.4m拓宽至13.4m，将现状溢洪道全部拆除改造，以现状溢洪道左侧控制，向右侧拓宽。

改建后的溢洪道全长105m。包括进口段、控制段、泄槽段、消力池、尾水渠段。

①进口段：长17m，为平坡，边墙采用重力式挡土墙，侧墙及底板均采用M10水泥砂浆砌石内衬C25混凝土。

②控制段：长8m，为平坡。其中闸室段长4m,净宽13.4m，共4孔，单孔净宽3.35m，采用整体C25钢筋砼现浇，闸孔尺寸（宽X高）3.35m×2.8m，布置手电两用螺杆启闭机4部。

为满足通行需要，闸室段下游设交通桥，桥宽4m；分为四跨，单跨净宽3.35m，交通桥为梁板式桥，边墩采用重力式边墩及底板采用C25混凝土现浇，交通桥桥板、中墩采用C25钢筋混凝土现浇。

③泄槽段：长30m，设计纵坡i=1/5.17，边墙采用重力式挡土墙，边墙及底板均采用M10水泥砂浆砌石内衬C25混凝土。

④消力池段：长20m，边墙采用重力式挡土墙结构，边墙及底板均采用M10水泥砂浆砌石内衬C25混凝土。底板下设置直径φ80mm的排水孔，顺水流方向间距2m、垂直水流方向间距3m，底板下设反滤层由上至下依次为碎石层、中粗砂层、土工布。

⑤尾水渠段：长30m，纵坡1/100,边墙采用重力式挡土墙结构，边墙及底板均采用M10水泥砂浆砌石。

为减小边墙后的渗透水压，在泄槽段、消力池段、尾水渠段的边墙背水面设200×200碎石反滤体，碎石反滤体外包土工布，墙身设φ50PVC＠1500的排水管，管内口包土工布且伸入墙后反滤体。

4.3 卧管及输水涵洞修复

取水卧管是输水洞取水建筑物，现状淤积面以上卧管长7.6m，分5级，每级台阶设进水孔，孔径分别为φ400mm、φ300mm，破损严重，淤积面卧管以下坍塌，控制闸阀位于放水涵洞内。输水洞进口高程为100.40m，出口高程为100.38m，纵坡1/2500。现状输水洞出口损坏，涵洞为圆拱直墙式，宽1.1m，高1.55m。

4.3.1 取水卧管修复

本次设计将卧管改造，改造后的卧管长13.23m，矩形断面，宽0.7m，深0.61m，卧管采用M10水泥砂浆砌石结构，盖板为预制C25钢筋砼，并在管顶设φ200mm通气孔，底部设竖井消能，深1.0m，井底高程99.40m，上部为台阶状，分11级，阶高0.4m，阶长1.0m、1.1m，正常蓄水位以下设进水孔，共8个，取水孔直径0.35m，设直径0.35m混凝土塞。

4.3.2 输水洞修复

设计将输水洞损坏的出口段拆除，按原断面修复，长10m，衬砌形式与现状涵洞相同，采用M10水泥砂浆砌石内衬C25混凝土。对现状洞内破损部位进行修补、勾缝，洞内清淤。涵洞出口接浆砌石梯形渠，长55m，设计渠底宽1.1m，边坡1∶2，设计纵坡0.69%。

4.4 管理房

根据工程管理的需要，在库区右岸的台地上，新建管理房3间，建筑面积50m2。

4.5 增设大坝观测设施

水库自建库以来，一直无观测项目，无法监测工程运行状况，不能及时发现问题，处理工程隐患，必须增设必要的观测设施。

大坝监测项目：①坝面垂直位移和水平位移；②水库库水位的变化。

设简易观测设施，对大坝的垂直位移和水平位移进行观测，在大坝坝顶下游侧设三排沉陷观测桩，共4个，并在大坝两端的岸坡原状土地基上设工作基点两个。

设两个水位尺以便观察水库库水位的变化。

5 结语

水库除险加固工程完成后，防洪标准将达到部颁标准，水库枢纽建筑物正常运行，灌溉效益正常发挥，水库管理方便可行。保护下游2个村庄，人口1000人，耕地200亩，恢复0.1万亩耕地的灌溉，使水库发挥其工程效益。陕西水利