濱州市北海水庫蓄水安全評價

楊 萌，許尚杰，林 森

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；2.鄄城縣農(nóng)村自來水服務(wù)中心，山東 鄄城 274600）

平原水庫蓄水驗(yàn)收以前必須進(jìn)行蓄水安全鑒定，這是平原水庫建設(shè)工程蓄水驗(yàn)收的重要依據(jù)。本文以濱州市北海水庫為例，總結(jié)了平原水庫蓄水安全鑒定工作，為以后平原水庫蓄水安全鑒定工作提供參考。

1 工程概況及工程建設(shè)形象評價

北海水庫工程位于濱州市北海新區(qū)馬山子鎮(zhèn)蔡莊子村西，南靠張東公路，北至胡臺溝，東鄰小開河灌區(qū)輸水渠。水庫設(shè)計(jì)庫底高程0.80 m（1956年黃海高程系，下同），設(shè)計(jì)蓄水位6.80 m，設(shè)計(jì)庫容1 520萬m3，死水位2.5 m，相應(yīng)死庫容390萬m3，興利庫容1 130萬m3。規(guī)劃近期年調(diào)蓄水量3 235萬m3，年可供水量2 920萬m3；遠(yuǎn)期年調(diào)蓄水量5 789萬m3，年可供水量5 475萬m3；庫區(qū)占地297.16 hm2。工程規(guī)模為中型平原水庫，工程等別為III等，壩體及建筑物級別均為3級。

該工程進(jìn)度已滿足進(jìn)行水庫蓄水驗(yàn)收的要求，故依據(jù)《水利水電建設(shè)工程蓄水安全鑒定暫行辦法》開展水庫蓄水安全鑒定工作。

2 工程地質(zhì)評價

北海水庫在勘探深度內(nèi)為第四系全新統(tǒng)沖積層，沉積物以粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)砂壤土及粉砂為主。庫區(qū)場地地貌類型簡單，地形平坦，交通方便，周圍無影響工程穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象；地層結(jié)構(gòu)較簡單，土層分布連續(xù)，厚度較穩(wěn)定，為均勻地基，不存在發(fā)生泥石流等危害廠房安全的地質(zhì)災(zāi)害的可能性。

3 圍壩及建筑物安全評價

3.1 圍壩安全復(fù)核

1）壩頂高程復(fù)核。壩頂高程根據(jù)設(shè)計(jì)蓄水位及超高確定。超高由波浪爬高、風(fēng)壅高度和安全加高3部分組成，按 《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—2001）中的有關(guān)公式計(jì)算，采用公式：

式中：ΔH為堤頂（防浪墻）超高，m；R為設(shè)計(jì)波浪爬高，m；e為設(shè)計(jì)風(fēng)雍增水高度，m；A為安全加高，壩體級別為3級，取0.70 m。

北海水庫設(shè)計(jì)壩頂超高為2.70m，安全鑒定計(jì)算值為2.52 m，小于設(shè)計(jì)值，滿足規(guī)范要求。

2）圍壩滲流復(fù)核。滲流計(jì)算采用二維流有限元法，根據(jù)理正滲流分析軟件進(jìn)行計(jì)算。壩體土層分區(qū)見圖1。

穩(wěn)定滲流期（水位6.8 m，下游無水）壩體浸潤線見圖2。

經(jīng)復(fù)核北海水庫圍壩設(shè)計(jì)防滲滿足規(guī)范要求。具體計(jì)算成果見表1。

3）圍壩穩(wěn)定復(fù)核。按照《平原水庫工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（DB37/1342—2009）的有關(guān)規(guī)定，水庫壩體穩(wěn)定計(jì)算包括施工完建期的迎水面、背水面壩坡

圖1 土層分區(qū)示意圖

圖2 壩體浸潤線圖（穩(wěn)定滲流，水位6.8 m）

表1 圍壩滲流量計(jì)算成果表

穩(wěn)定；穩(wěn)定滲流期的迎水面、背水面壩坡穩(wěn)定以及水庫水位降落期的迎水面壩坡穩(wěn)定。最終計(jì)算所得圍壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于規(guī)范要求。具體計(jì)算成果見表2。

表2 穩(wěn)定計(jì)算成果表

4）圍壩沉降復(fù)核。圍壩沉降量的計(jì)算分壩體沉降量計(jì)算和壩基沉降量計(jì)算兩部分,從安全角度考慮，壩體沉降量的計(jì)算應(yīng)選擇地面高程低、壩高大的斷面計(jì)算。北海水庫安全鑒定計(jì)算壩頂預(yù)留超高為8.25 cm，實(shí)際壩頂預(yù)留超高為10 cm，設(shè)計(jì)壩頂預(yù)留超高滿足規(guī)范要求。

3.2 建筑物安全復(fù)核

北海水庫建筑物主要為入庫泵站及泄水閘組成。入庫泵站位于圍壩設(shè)計(jì)樁號6+315處，為堤外式，主體包括引水閘、進(jìn)水前池、泵室、出水池、穿壩方涵和入庫閘，泵站結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)水閘、泵室和入庫閘均采用鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)。泄水閘位于北海水庫圍壩樁號4+200處。閘室長5.0 m，閘孔凈寬2.5 m，為2孔，中墩、邊墩厚均為1.0 m，閘室段為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘基采用鋼架混凝土灌注樁基礎(chǔ)。

建筑物穩(wěn)定復(fù)核的工況與荷載情況選擇施工完建期、正常運(yùn)行期為均勻基本荷載組合工況，校核期為特殊工況。北海水庫建筑物最大地基應(yīng)力小于鋼筋混凝土灌注樁的復(fù)合地基承載力，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。具體計(jì)算成果見表3。

表3 北海水庫建筑物穩(wěn)定計(jì)算成果表

3.3 鑒定結(jié)果

最終得到北海水庫蓄水安全鑒定結(jié)論：1）北海水庫工程外貌形象滿足蓄水驗(yàn)收要求；2）北海水庫庫區(qū)及建筑物等地質(zhì)情況滿足設(shè)計(jì)要求；3）北海水庫能夠依據(jù)現(xiàn)有水文資料，合理規(guī)劃下閘蓄水方案，水庫蓄水運(yùn)行后，汛期應(yīng)加強(qiáng)上游水情測報(bào)，安排專人巡查，密切關(guān)注洪水水位，作好汛期應(yīng)急準(zhǔn)備工作，確保閘壩遭遇特大洪水時能夠安全度汛；4）北海水庫圍壩及建筑物安全復(fù)核計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求；5）圍壩背水坡局部存在壩體正常沉陷引起的塌陷現(xiàn)象，為確保水庫大壩安全運(yùn)行，建議加強(qiáng)運(yùn)行期間的巡視檢查。

綜上所述，北海水庫工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，同時對圍壩滲流與穩(wěn)定進(jìn)行了計(jì)算復(fù)核；進(jìn)庫泵站、泄水閘的總體布局基本合理；設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容總體符合現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求；已完成工程形象面貌符合蓄水要求；已完工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；確定的蓄水方案基本可行；設(shè)置有泄水建筑物；圍壩外側(cè)設(shè)有排水溝，汛期水庫周邊地面徑流經(jīng)由排水溝下泄，可以保障汛期安全。因此，北海水庫已具備蓄水工程條件。