遼寧省彰武縣大廟水庫報廢論證過程分析

賈玉萍

( 彰武縣水利技術推廣中心站，遼寧 彰武123200)

1 工程概況

大廟水庫位于彰武縣大冷鄉大廟村后大廟屯東北，壩址位于柳河左側支流金家河上，地理坐標E 122°22'，N 42°32'。金家河發源于大冷鄉六家子村，流域內大部分為沙荒地，植被較差，水土流失較嚴重。水庫始建于1970年10月，屬于典型的“三邊工程”，水庫未按設計完工且未經任何單位驗收即投入使用。水庫投入使用后，進行過兩次維修加固?，F狀總庫容192.4 萬m3，興利庫容172.1 萬m3，死庫容52.6 萬m3，最高洪水位49.8 m，正常高水位49.5 m，死水位46.7 m，是一座以灌溉為主兼顧防洪和養殖的水庫。水庫樞紐由攔河土壩、溢洪道和輸水洞組成。

攔河土壩為均質土壩，最大壩高8.5 m，壩頂寬6.0 m，壩頂長366.0 m。土壩上下游邊坡均為1∶4.0，壩頂高程為50.5 m，下游壩腳處設置棱體排水。

水庫上游植被狀況較差，水土流失較嚴重，水庫運用42 a，淤積嚴重，經2008年測量，淤積庫容已達95.6 萬m3，壩前淤積高程47.5 m( 溢洪道堰頂高程) 。

2 大壩安全評價及結論

2.1 防洪能力

根據《防洪標準》( GB50201—94)［2］，水庫處于平原區，洪水標準應采用10 a設計，50 a校核。水庫庫容淤積嚴重，經復核目前水庫實際防洪能力為5 a一遇標準，不滿足《防洪標準》( GB50201—94) 的要求。

2.2 工程質量評價

壩體土料填筑及上游護坡塊石砌筑質量不滿足《水利水電基本建設單元工程質量評定標準》( SL38—92)［3］關于壩體填筑工程基本項目的要求，質量不合格。溢洪道混凝土側墻質量較差，已出現多處裂縫。輸水洞內表面混凝土大面積剝蝕脫落露筋，關閘后漏水嚴重，經現場檢查，發現洞壁有數道漏水縫。

2.3 結構安全

根據現場調查，大壩建成初期存在沉降，大壩高程曾一度下降0.34 m。經過多年運行，目前沉降已處于穩定，壩體未發現裂縫。大壩穩定復核計算成果表明:壩體上下游壩坡抗滑穩定滿足規范要求; 經計算溢洪道控制段抗滑穩定基底應力滿足要求，側墻穩定不滿足要求;輸水洞經過多年的運用，洞內混凝土表面部分已經脫落并出現裂縫，危急大壩結構安全。

2.4 抗震安全

根據《中國地震動參數區劃圖( 遼寧省地震動峰值加速度區劃圖) 》GB18306—2001［4］( 2000年8月1日實施) ，該水庫處地震基本烈度值Ⅵ度區，地震動峰值加速度0.05 G，水庫主要建筑物等級為四級，依據《水工建筑物抗震設計規范》( SL203—97)［5］，該庫可不進行抗震安全復核。

2.5 滲流安全

經現場檢查和查閱現有的過程管理資料，壩體、壩基未出現異常滲流現象。根據《碾壓式土石壩設計規范》( SL274—2001) 規定，采用有限元法進行數值計算，土壩各典型斷面下游壩坡及壩基出滲坡降均小于允許滲透坡降，滿足要求。

2.6 金屬結構結論

根據現場檢查結果，溢洪道、輸水洞閘門銹蝕嚴重，已無法繼續使用，門槽預埋件變形，閘門已無法正常開啟。啟閉機設備部件磨損、無配件，螺桿彎曲，無法啟閉。

2.7 運行管理

因為沒有任何觀測設施，不能對大壩進行安全觀測，大壩運行管理綜合評價較差。

2.8 綜合結論

水庫防洪能力、工程質量、結構安全、金屬結構安全4 項均不滿足相關規范要求，根據《水庫大壩安全評價導則》( SL258—2000)［7］，大壩安全性為C級，大廟水庫大壩定為三類壩。大廟水庫大壩安全評價2009年經阜新市水利局專家通過鑒定，大壩被定為三類壩，建議作水庫報廢論證。

3 水庫報廢論證設計成果

根據水利部《水庫降等與報廢管理辦法》和《遼寧省小型水庫降等與報廢管理辦法實施細則( 試行) 》的有關規定，首先從水文、庫容、結構、滲流、管理等方面進行。然后再根據功能缺失等綜合經濟效益方面作進一步分析。論證成果有6 點: ①大廟水庫現有防洪標準為5 a 一遇，不滿足《防洪標準》( GB50201—94) 要求的10 a一遇設計50 a一遇校核。若除險加固需投資570 萬元，經濟上不合理。②溢洪道堰頂高程47.5 m以下已全部於平，淤積面以上庫容96.8 萬m3，淤積庫容已達95.6 萬m3，淤積十分嚴重。③溢洪道及輸水洞老化破損嚴重，工程存在嚴重的安全隱患。④水庫已空庫多年，無任何觀測設施，水庫處于非正常管理狀態。⑤水庫上游控制的80.1 km2流域面積中50%為沙荒地，降雨不產流，流域氣候干旱，降雨量少，上游河道兩側群眾截流取水抗旱，水庫水源接近枯竭，無穩定徑流。⑥若要降等為小( 2) 型水庫使用，根據《防洪標準》( GB50201—94) 規定需達到10 a一遇設計20 a一遇校核，水庫需除險加固，加固資金490 萬元，由于水源接近枯竭，無穩定徑流水庫無潛在的經濟效益。

以上實際情況表明大廟水庫滿足《水庫降等與報廢管理辦法( 試行) 》中相關水庫規定，水庫灌溉、防洪、養殖等效益基本喪失，無進一步開發利用價值，若進行加固處理投資大，經濟上不合理; 若降等使用，工程仍不能保證安全，而且投資大且無潛在的經濟效益，反而為確保水庫及下游的防洪安全，水庫管理部門需常年派人駐守，浪費了大量的人力、財力、物力。鑒于以上原因，從各方面情況考慮，大廟水庫不但不能發揮任何效益，還會給下游防洪構成威脅。論證建議大廟水庫進行報廢處理。

4 工程報廢方案設計

4.1 洪水標準的確定

大廟水庫所處位置為鄉村，其中防護區人口少于20 萬人，耕地面積＜2 萬hm2。依據《防洪標準》( GB50201—94) ，水庫報廢后按保護一般鄉村設防，考慮水庫運用40 多年來洪水情況，其防洪標準取10 a一遇洪水設計，依據《堤防工程設計規范》( GB50286—98)［8］，報廢后工程級別為5 級。

4.2 水庫報廢方案選擇

依據大廟水庫大壩現狀，本著安全、經濟，同時注重現實和社會效益的原則，擬定兩種方案進行比選:①采用開挖壩體，增大洪水下泄能力。根據現狀情況可在溢洪道和輸水洞之間開挖15 m的缺口; ②根據現有溢洪道基礎質量，對其進行改建。將控制段6 孔總溢流凈寬18.2 m改建成2 孔總溢流凈寬22.0 m，使其泄洪能力達到10 a一遇標準而無需加高主壩。經方案比較，設計采用方案二。

采用方案二的理由是:①維持了壩址上下游河道現有的平衡，水庫周邊的生態環境不因水庫報廢而發生急劇性變化;②充分利用了現有建筑物，保證了連接兩岸的重要的壩頂交通道路得以繼續運行，水庫報廢后其主要建筑物仍具有較大的社會服務功能和社會效益。大壩經簡單維修加固，今后可改作為淤地壩管理使用，上游可造地近千畝，經濟效益顯著。

4.3 水庫報廢后對上下游的影響及防護措施

水庫報廢后對上下游的影響及防護分4個方面:

4.3.1 設計洪水

大廟水庫無實測洪水資料，水文計算參照1998年遼寧省水文資源勘測局編制的《遼寧省中小河流( 無資料地區) 設計暴雨洪水計算方法》［9］計算。計算成果為:10 a一遇設計洪峰流量為128.0 m3/s，三日洪量為237.3 萬m3，溢洪道最大泄量99.7 m3/s。

4.3.2 河道水面曲線計算

為計算大廟水庫報廢后對上下游河道及村屯的影響，在上下游各1.6 km計算河段實測了16個橫斷面進行河道水面曲線計算。依資料分析，河道比較平緩、順直，斷面基本呈梯形無明顯灘槽，故可依據《水力計算手冊》［10］中河道恒定流非均勻流水面曲線基本方程式( 即水流能量方程式) 采用逐段試算法計算。上游起點斷面為3.5 倍溢洪道堰上水頭處，下游起點斷面為溢洪道末端石籠襯砌段末端斷面。上下游水面線計算成果見表1。

表1 P =10%河道水面曲線計算成果表 m

4.3.3 復核結論

由計算成果可知，報廢方案實施后發生10 a一遇設計洪水時，上下游河岸過流能力足夠，無需修建堤防。但水庫以下至柳河河段總長9.6 km，應在河道拐彎處及威脅村屯安全的部位增設護岸工程。防護措施可采用丁壩或重力式擋土墻加沉排的型式。

4.4 水庫報廢后處理意見

水庫報廢處理后，水庫管理部門應及時合理處置水庫管理的所有財產，妥善安置水庫管理人員。水庫報廢后可利用的土地，屬國家所有，原則上由水利部門管理，用于河道整治，不得挪作他用。

5 結束語

水庫報廢對彰武縣水利工程管理是一個新鮮事物，水庫報廢需要科學的論證和采取必要的工程措施進行善后處理，以確保報廢后水庫不產生新的安全、環境及社會問題。通過上述大廟水庫報廢過程的論述，筆者意在為今后小型水庫的報廢工作提供思路，也希望與各地水利工作者進行經驗交流。

［1］中華人民共和國水利部. 水庫降等與報廢管理辦法( 試行) ［S］. 北京:中華人民共和國水利部，2003.

［2］水利水電規劃設計總院.GB50201—94 防洪標準［S］. 北京:中國計劃出版社，2004.

［3］淮河水利委員會.SL38—92 水利水電基本建設工程單元工程質量等級評定標準: 碾壓式土石壩和漿砌石壩工程［S］. 北京:中國電力出版社，1992.

［4］全國地震標準化技術委員會，GB18306—2001 中國地震動參數區劃圖［S］. 北京:中國標準出版社，2001.

［5］水利部東北勘測設計研究院，SL211—98 水工建筑物抗凍設計規范［S］. 北京:中國水利水電出版社，1998.

［6］黃河水利委員會勘測規劃設計研究院.SL274—2001 碾壓式土石壩設計規范［S］. 北京: 中國水利水電出版社，2001.

［7］水利部大壩安全管理中心.SL258—2000 水庫大壩安全評價導則［S］. 北京:中國標準出版社，2000.

［8］水利部水利水電規劃設計總院.GB50286—98. 堤防工程設計規范［S］. 北京:中國水利水電出版社，1998.

［9］王才，唐繼業，段一貫，等. 遼寧省中小河流( 無資料地區) 設計暴雨洪水計算方法［S］. 沈陽: 遼寧省水文水資源勘測局編制，1998:27，91 －93，112 －113.

［10］徐正凡，黃景祥. 水力計算手冊［S］. 北京:水利電力出版社:498 －506.