彰武縣八堆子水庫大壩安全鑒定分析

胡 偉

(彰武縣水利事務服務中心，遼寧 彰武 123200)

1 工程概況

八堆子水庫位于彰武縣馮家填王家村八堆子屯北、養(yǎng)息牧河右側支流東地河上，距馮家鎮(zhèn)政府所在地7.5km，距彰武縣城30km。水庫控制的流域處于科爾沁沙漠南緣，壩址以上面積14.2km2，大部分為沙荒地，降雨時雨水全部滲入地下，不產(chǎn)明流，建庫時經(jīng)實地調(diào)查，洪水產(chǎn)流面積為2.6km2，河長5.8km，河道平均比降為5.18‰，該水庫在遼寧省水文分區(qū)中屬東部II區(qū)。

大壩長332m，壩頂高程147.53m，壩頂寬4.0m，最大壩高14m，防浪墻高0.8m，墻頂高程148.33m。上游坡比1∶3，采用干砌塊石護坡；下游坡1∶8，為草皮護坡。下游壩腳排水體長100m，高2.0m。

溢洪道由進口漸變段、閘室段、出口漸變段、陡坡段、出口石籠防沖段組成。

進口漸變段長4.0m，由寬13m變至5.6m；閘室段凈寬5.0m，分兩孔，長4.5m，堰頂高程145.03m；出口漸變段長7.0m，由寬5.6m變至2.0m，側墻高2.5m，比降為1/16；陡坡段長161m，底寬2.0m，前段41m，比降1/16，后段120m，比降1/22；側墻高2.0-1.5m；出口石籠防沖段長25m，寬12m，厚0.5m，石籠下鋪土工布反濾。溢洪道設計最大溢洪水深1.8m，最大泄量15.34m3/s。

輸水洞：虹吸式輸水洞，為φ400mm鋼管，進口底高程為142.35m，出口底高程136.85m，最大輸水流量0.5m3/s。

八堆子水庫具有灌溉、防洪、改善生態(tài)環(huán)境涵養(yǎng)地下水、養(yǎng)殖等綜合效益。灌溉水庫下游八堆子村水田面積166.67hm2；保護下游大鄭鐵路15km、國道304線20km、移動GSM中繼光纜10km；保護馮家鎮(zhèn)八堆子、北溝、稻地窩堡等村1.7萬人生命和財產(chǎn)的安全。

2 工程地質(zhì)條件評價

八堆子水庫所在區(qū)域為內(nèi)蒙古科爾沁沙地南緣，地形地貌為波浪起伏的低矮沙丘，具有相對高差小、坡度緩、植被稀疏的特點。沙丘高程一般為200-231.5m，相對高差20m左右。組成巖性為細砂、粉細砂。壩址以上河谷呈緩“U”型，寬度在20-50m，兩岸大部分為緩坡低地，間有零星低矮沙丘，坡地外圍仍以低矮沙丘為主。河谷上游沖溝發(fā)育，溝頭呈“V”字型，溝口呈“U”字型，區(qū)域內(nèi)植被稀疏，水土流失較嚴重，但未見滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

庫區(qū)地下水第四系孔隙潛水為主。補給以大氣降水為主，地下逕流條件良好，地下水排泄有兩種方式：以地下逕流方式向下游、庫區(qū)排泄；還有是蒸發(fā)排泄。

八堆子水庫庫區(qū)出露地層以第四系砂壤土為主，干容重15.7kN/m3、濕容重18.3 kN/m3、浮容重9.6 kN/m3、飽和容重19.7 kN/m3、滲透系數(shù)為2.66×10-5cm/s 、內(nèi)摩擦角27°、凝聚力c=11kPa、土粒比重2.6、孔隙率37.75%。

3 工程質(zhì)量評價

八堆子水庫于2011年工程竣工驗收。建設程序按照當時國家建設標準要求進行，由具有相應設計資質(zhì)的單位承擔水庫的設計工作，并通過了相關部門的審查和批復，工程施工單位及監(jiān)理單位是通過招標形式確定的，建設過程內(nèi)業(yè)資料記錄完整，并形成了各參建單位的工作報告，工程完工后，通過了工程竣工驗收委員會的驗收。

3.1 攔河壩

大壩上游混凝土護坡水位變化區(qū)域受凍害，表皮脫落、混凝土變酥；大壩下游坡腳散浸，下游護坡局部缺少草皮。根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》，攔河壩質(zhì)量基本滿足設計和規(guī)范要求，且運行中暴露局部質(zhì)量缺陷，但尚不嚴重影響工程安全，因此，評定八堆子水庫大壩工程質(zhì)量為“基本合格”。

3.2 溢洪道

溢洪道進口八字翼墻破損；溢洪道邊墻底受凍破壞，溢洪道出口無消力設施；溢洪道啟閉機及閘門銹蝕嚴重。根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》，工程質(zhì)量基本滿足設計和規(guī)范要求，但運行中暴露局部質(zhì)量缺陷和問題，存在的局部強度不足、異樣變形，尚不嚴重影響工程安全現(xiàn)象，因此，評定八堆子水庫溢洪道工程質(zhì)量為“基本合格”。

3.3 輸水洞

下游坡腳的灌溉渠道破損嚴重；輸水洞出口處邊坡部分脫落。根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》，工程質(zhì)量基本滿足設計和規(guī)范要求，但運行中暴露局部質(zhì)量缺陷和問題，存在的局部強度不足、異樣變形，尚不嚴重影響工程安全現(xiàn)象，因此，評定八堆子水庫輸水洞工程質(zhì)量為“基本合格”。工程質(zhì)量基本滿足設計和規(guī)范要求，運行中暴露局部質(zhì)量缺陷，但尚不嚴重影響工程安全，八堆子水庫總體工程質(zhì)量評價評為“基本合格”。

4 運行管理評價

1)八堆子水庫管理單位編制人員滿足標準要求，管理區(qū)的管理、養(yǎng)護、辦公、生活等用房滿足生產(chǎn)和生活要求。

2)大壩沒有安全監(jiān)測設施；防汛交通與通信等設施完善。

3)水庫有調(diào)度規(guī)程，有應急預案。

綜合以上分析，根據(jù)SL258—2017《水庫大壩安全評價導則》，八堆子水庫運行管理評價為較規(guī)范。

5 防洪能力復核

八堆子水庫屬于山區(qū)、丘陵區(qū)水庫工程，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2017) 規(guī)定，八堆子水庫工程永久性擋水建筑物的擋水高度低于15m，且上下游最大水頭差<10m，洪水標準按照平原、濱海區(qū)標準確定。

丘陵地區(qū)的小(1)型水庫設計標準在20a-10a之間，校核標準在100a-50a之間，最終確定八堆子水庫的設計洪水按10a一遇設計，校核洪水按50a一遇設計，水庫工程等別為IV，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別5級。

由于此次為安全鑒定，所以不改變原興利庫容，查原資料得：水庫正常高水位146.83m ，正常高水位對應的庫容為100.79萬m3。水庫死水位為142.35m ，相應的死庫容為26萬m3。水庫防洪限制水位為145.03m，相應庫容為63.62萬m3。

采用實測水位庫容曲線調(diào)洪演算復核后，水庫設計洪水位為145.87m ，相應庫容為85.97萬m3；水庫校核洪水位為146.56m ，相應庫容為94.78萬m3。

復核后，校核標準最大泄量為15.34m3/s。經(jīng)復核，校核洪水時溢洪道滿足最大下泄流量要求。

經(jīng)復核，壩頂高程取校核洪水位與安全超高之和，高程為146.56m，低于現(xiàn)狀壩頂高程。八堆子水庫現(xiàn)狀攔河壩壩頂高程滿足現(xiàn)行國家、行業(yè)等相關規(guī)范要求。

綜上所述，八堆子水庫防洪標準及大壩抗洪能力滿足近期非常運用洪水標準要求，八堆子水庫大壩防洪安全性評為B級。

6 滲流安全評價

大壩下游坡腳散浸。大壩壩體排水設施破損，關鍵部位滲透比降小于允許滲透比降，運行中已出現(xiàn)局部滲漏異?，F(xiàn)象，但尚不影響大壩安全。根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》，認為大壩滲流性態(tài)基本安全，評為B級。

7 結構安全評價

1)大壩在計算的3種工況下抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范規(guī)定的容許值，抗滑穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

2)近壩庫岸穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

3)溢洪道結構抗滑、傾覆穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

大壩壩體及泄水建筑物整體穩(wěn)定，結構存在局部破損，根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》，認為大壩結構基本安全，評為B級。

8 抗震安全評價

按《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規(guī)范》(SL189-2013)和《水工建筑物抗震設計標準》(GB51247-2018)有關規(guī)定，本次安全評價對大壩壩坡不進行抗震穩(wěn)定計算。

9 金屬結構安全評價

八堆子水庫金屬結構存在銹蝕、磨損現(xiàn)象，但尚不嚴重影響正常運行，金屬結構基本安全，評為B級。

10 大壩安全綜合評價

在現(xiàn)場安全檢查的基礎上，通過對八堆子水庫防洪能力、滲流安全、結構安全等專項復核，并參考工程質(zhì)量與大壩運行管理評價結論，本次安全評價將八堆子水庫大壩鑒定為二類壩。

11 建 議

八堆子水庫大壩鑒定為二類壩，應安排資金盡快進行維修養(yǎng)護，建議維修養(yǎng)護的主要措施如下：

11.1 大壩

1)維修大壩上游混凝土護坡。

2)對大壩下游坡腳散浸進行防滲處理。

3)對大壩下游坡種植草皮。

11.2 溢洪道

1)修建溢洪道進口破損的八字翼墻。

2)維修加固溢洪道邊墻，溢洪道出口設消力設施。

3)更換溢洪道啟閉機及閘門。

11.3 輸水洞

維修加固下游坡腳的灌溉渠道和輸水洞出口。