西营水库大坝工程抢险对策

齐平先

（甘肃省武威市凉州区西营河水利管理处，甘肃武威733018）

西营河发源于祁连山东段冷龙岭和卡洼掌大雪山，源头海拔高程4 000～5 000 m是现代冰川区；3 400～4 000 m为高山草甸带，降水丰富，是径流发育地带，也是河流补给区；2 600～3 400 m为自然森林灌木林带，降水量较大；1 900～2 600 m为浅山区，植被稀少，蒸发强烈。流域为长条形，长约110 km，宽约20～30 km，集水面积1 455 km2。上游水关河、宁昌河两支流汇合后称西营河，中间纳入响水河、土塔河两条不大的支流，汇集后流入水库。径流产生主要以大气降水和冰川融雪水为主。

1 西营水库大坝工程概况

西营水库流域面积1455km2，总库容2350万m3，兴利库容1 100万m3，防洪库容1 850万m3，死库容200万m3，调洪库容1 850万m3，调节性能为不完全季调节，设计抗震裂度8度，工程等级Ⅲ级，设计洪水位2 007.50 m，校核洪水位2 032.90 m，设计洪峰流量759 m3/s（1%），校核洪峰流量1 176 m3/s（0.1%），死水位2012.7m，防洪限制水位2017.35m，防洪标准按100年一遇洪水设计，1 000年一遇洪水校核，最大洪量584.2 m3/s，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、发电的中型水库。

西营水库坝址地质为复质硬砂岩，与砂质极岩互层。坝底基石均为致密的复质岩及火成岩。库岸边为硬砂岩及花岗岩，上层覆盖沉积物，库区为完整的山间空地。在主坝清基后发现右坝肩山顶发育1条较大断层，宽1.5 m，均为糜棱角质砾岩；F2断层下盘为中下寒武系硬砂岩，上盘由白垩系璨真岩、炭质泥页岩、落层粉砂岩组成；F1断层带在基坑上游宽2 m，断层破碎岩石松软，由中下寒武系硬砂岩中2条规模不大的正断层组成。主坝坝基用壤土截水槽处理，并以混凝土齿墙与基岩连接，截水槽底宽8 m，深2 m。副坝为混凝土心墙。

2 历次病险及处理情况

西营水库于1970年3月动工，1973年底基本建成，同年12月26日正式蓄水。多年运行情况表明水库防洪标准偏低，远远不能满足中型水库1 000年一遇的防洪标准，于1983—1986年进行了除险加固工程，加高主、副坝3.7 m，主、副坝帷幕灌浆，新增534 m长的泄洪洞，防洪标准按100年一遇洪水设计，1 000年一遇洪水校核。经大坝安全鉴定，水库主坝坝坡局部安全系数小于规范要求，副坝无防渗段整体不稳定；泄洪洞出口存在影响安全运行的因素；闸门、启闭设施锈蚀老化严重，属于淘汰产品，不能正常工作。2000年列入病险水库除险加固工程中央预算内投资计划，工程于2002年10月22日正式开工建设，截至2004年完成主坝处理、副坝防渗墙、输水洞进口、新老泄洪洞进口护坡、旧闸房改建、金属结构及水库管理房改建等工程，安装了雨情遥测系统、大坝安全监测系统等。

3 可能导致大坝溃决的主要因素及形式

西营水库及灌区下游的洪水多，暴雨洪水在7—9月所占比例大，洪水流量和水量增长迅猛，危害较大。流经的沟道陡峻，具有雨时短、流速快、冲刷力强、挟带泥沙多、破坏性大等特点。100年一遇水库最大泄量为517 m3/s，1 000年一遇水库最大泄量为584.2 m3/s。西营河洪峰流量资料表明，大于200 m3/s以上的洪峰占年最大洪峰流量的25.9%，小于200 m3/s的洪峰占年最大洪峰流量的55.6%，小于100 m3/s的洪峰占年最大洪峰流量的18.5%。按多年来掌握的泄洪河道泄洪情况看，小于100 m3/s的洪峰对渠首及下游河道村庄威胁较小。

3.1 可能导致险情的原因

一是西营水库防洪标准按1 000年一遇洪水校核，洪峰流量为1 180 m3/s，若连续强降雨致使洪峰流量超过1 180 m3/s，将严重危害水库大坝的安全，有可能发生溃坝事件。二是坝体坝面、输水、泄水建筑物出现纵横裂缝，坝体渗漏使垫层流失，导致坝体出现松动，发生部位较多（主、副坝或输水、泄洪建筑物两侧都有可能）；冬季冰盖对主、副坝坝面挤压，坝面出现塌陷；输水、泄水建筑物启闭设备出现异常，使输水、泄水不畅造成库水位上升。三是高水位时骤降水位，坝体土壤中地下水改变原来的运动状态，上游坝体中的孔隙水向迎水坡大量排泄，造成很大的渗透压力，浸润线以下土体由浮容重突然变成饱和容重，土体的重量增加，滑动力也增加，造成上游坝坡产生滑坡，发生部位可能在主、副坝。

3.2 可能发生的水库溃坝形式

在西营水库第二次除险加固时，副坝0+210～0+527采用0.8 m砼防渗墙，加之副坝背靠山体，除地震外，发生管涌、渗漏坍岸、漫顶等引发水库副坝溃坝的可能性极小，因此可能发生的溃坝为主坝溃坝，理论上从溃坝过程的时间长短应判断为逐渐溃坝；从溃坝缺口规模大小而言，应为局部溃坝。因西营水库大坝为黄土心墙砂砾壳坝，受漫顶洪水冲蚀，背部淘空后溃决，局部缺口达不到主坝长，而缺口深度达到坝基，由于溃坝水流冲击能力极强，在短时间内水库全部泄空。

4 水库工程险情监测和巡查

4.1 水库主、副坝坝体

监测、巡查坝顶有无裂缝或异常变形，防浪墙有无开裂、倾斜等情况；迎水坡有无裂缝、崩塌、剥落、滑坡迹象，近坝坡有无旋涡等异常现象，背水坡及坝址有无裂缝、崩塌、隆起、塌坑、冒水、渗水等现象，排水系统有无堵塞、破坏。

4.2 坝基和坝区

监测、巡查坝基基础排水系统是否正常，坝下游有无渗水、管涌现象；坝端、坝体与岸坡接合处有无裂缝、渗水现象，两岸坝端有无裂缝、滑坡、隆起、塌坑等隐患，坝址近区有无渗水、管涌、流土等现象，排水设施是否完好，坝端岸坡、护坡有无隆起、塌陷或其他损坏现象。

4.3 输、泄水洞检查

监测洞壁有无纵横裂缝、剥落、渗水等现象，下游河及岸坡有无异常冲刷、淤积等情况。

4.4 闸门及启闭机检查

闸门有无变形、裂纹、脱焊、锈蚀、损坏等现象；门槽有无卡堵、锈蚀等情况；启闭是否灵活；止水设备是否完好，有无漏水；钢道、栏杆、螺杆等有无锈蚀、断丝、弯曲等现象；漂浮物等是否影响闸门正常工作和安全。

5 水库抢险调度方案

5.1 常遇洪水

严格执行批准的水库运行计划，坚决避免调度工作失误，以免加大下泄，给下游带来不应发生的灾情；及时掌握气象情况，坚持昼夜巡查，做好工程抢险的准备工作；组织工程抢险队伍，清除阻洪障碍，保持河道稳定，确保行洪安全；在条件允许的情况下，水库要控制泄流，为下游提供有利条件。

5.2 设防洪水

发生设防标准洪水时，严格执行批准的调度方案，保证主体工程安全。工程抢险队做好加高大坝、抢修渗漏、滑塌的准备工作，水库管理人员昼夜巡查水工设施情况，保证启闭设施灵活，备用电源处于待命状态，实施以泄为主的防洪措施，尽量为下游防洪抢险提供有利条件。抢筑石坝，加固堤防，各干渠引洪排泄，采取各种措施把洪水控制在主河道。

5.3 超标准洪水

发生大于校核洪水经采取有效的防洪抢险工程措施后，尚能保持大坝的超标准洪水时，在洪水来临时，各职能部门立即行动，投入到抗洪抢险斗争中，拟定淹没范围内的居民由政府负责立即转移到离行洪区2～3 km外的安全地带，对堤防、险工险段要采取工程措施抢护，减轻可能造成的洪灾损失。发生水库无法抗御的超标准洪水时，渠首以下河道两岸人员要向南转移到距河道2～4 km的安全地带，各成员单位各司其职，保证行洪畅通，并采取一切措施确保沿线人民生命财产安全，保护重要设施少受或免受洪水危害，达到抗洪减灾的目的。

6 大坝溃决抢险的工程措施

6.1 常遇洪水

当遭遇常遇洪水时，由西营河水利管理处负责，组织有经验的人员上坝检查，建立责任制，轮班巡查。进入汛期，输水洞前闸、老泄洪洞检修门必须开启到最大高度，直至主汛期结束。随着洪峰流量的增加，逐步加大泄洪流量，同时尽可能兼顾下游防洪能力。严格按照上级批准的水库运行计划进行防洪调度，杜绝调度工作上的失误，组织100～200人的抢险队伍待命，坚持昼夜巡查，备足防汛物资，采取非常措施，疏通行洪河道。

6.2 设计洪水

当库水位达到2 026.00 m时，相应库容为1 370万m3，西营河水利管理处防汛抢险领导小组进驻防汛一线，利用雨量遥测系统加强水情动态观测，并及时上报市、区抗旱防汛指挥部。在输水洞不能满足泄洪流量时，逐步开启老泄洪闸；在输水洞与老泄洪洞不能满足泄洪要求时，输水洞、老泄洪洞及新泄洪洞3洞联合泄洪，由工程抢险队伍上坝实施抢险工作，及时检查主体状况，调用和备足防汛物资。采取各种快速有效的措施，抢修加固险段，必要时对河道下游阻水建筑物及障碍物采取爆破手段炸除，把洪水控制在主河道，同时做好危险区群众的安置转移工作。

6.3 超标准洪水

当出现超标准洪水时，枢纽工程面临严重威胁，应全力以赴，抗洪抢险。及时向下游发出预警、报警信息，全面启动抗洪抢险救灾组织系统，全力泄洪，采取一切工程措施，在主、副坝坝顶内侧防浪墙抢筑土袋子埝。堤顶外侧应留有余地，以便巡查防护时来往。因防浪墙0.6 m以上为空心花栏，先在加筑子埝时在防浪墙后迎水面用土工布或塑料布遮挡，然后拉运装好的土袋抢筑子埝，子埝高1.3 m，底宽2 m，背水边坡不小于1∶1，顶宽0.7 m。土袋装土不宜过满，约七八成，袋口向里，互相搭接，排列整齐，用脚踏实，抢筑过程可考虑一层为纵向一层为横向，同时在袋缝隙中和后部逐层铺土，夯压密实。土袋子埝有3种可选方案，第一种是前袋后土；第二种是两边铺砌土袋，中间填土；第三种是全部采用土袋铺砌。若发生洪水漫顶，应紧急加高防浪墙，并在坝后被冲掏部位回填石料，以免坝体滑坡，最大限度地减少人员伤亡和财产损失。