鬧德海水庫不同運(yùn)用方式下的改造加固方案對比分析

張福利

（遼寧省鬧德海水庫管理局，遼寧阜新 123099）

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鬧德海水庫不同運(yùn)用方式下的改造加固方案對比分析

張福利

（遼寧省鬧德海水庫管理局，遼寧阜新 123099）

【摘 要】本文全面闡述了鬧德海水庫不同時(shí)期的改造和加固方案，并進(jìn)行了對比分析，其中大壩安全度、供水保證率均有保障和提高，為現(xiàn)有水庫改造、加固方案的制定提供了參考。

【關(guān)鍵詞】改造加固；方案對比分析；不同運(yùn)用方式；鬧德海水庫

1　工程概況

鬧德海水庫位于遼河右側(cè)一級支河柳河上游，遼寧省彰武縣滿堂紅鄉(xiāng)鬧德海村，為調(diào)洪滯沙、工農(nóng)業(yè)供水綜合利用的水利樞紐，始建于1942年，壩型為直線式混凝土重力壩，控制流域面積4051km2。新中國成立后歷經(jīng)1965年加固、1970年改建、1991年加固、2007年加固，現(xiàn)壩高44.50m，壩長仍為167m，最大庫容2.23億m3，為柳河干流上唯一已建的大型控制性工程，屬大（2）型水庫。鬧德海水庫對削減柳河洪峰和減輕下游泥沙災(zāi)情發(fā)揮了非常顯著的作用，同時(shí)鬧德海水庫又是盤錦灌區(qū)、阜新市城市居民生活用水的主要水源地。保護(hù)下游150萬畝農(nóng)田，沈山、高新、大鄭三條鐵路，八三輸油管道，沈錦、沈承兩條公路，京四高速公路，以及彰武、新民兩座縣城。水庫一旦失事，將給下游農(nóng)田、城鄉(xiāng)、公交設(shè)施等帶來毀滅性災(zāi)害。

水庫樞紐建筑物由擋水壩段、溢流壩段、五個(gè)排沙底孔、兩個(gè)泄洪中孔及輸水洞組成。擋水壩頂高程194.00m，壩頂寬4.0m，上游壩坡1∶0.1，下游壩坡1∶0.8。溢流壩為克奧Ⅱ型開敞式實(shí)用堰，溢流堰凈寬53.60m，堰頂高程181.50m，堰上設(shè)6個(gè)1.40m橋墩。

為了充分利用水資源，解決缺水問題，鬧德海水庫于1995年提出延長水庫蓄水期方案，在保持水庫多年沖淤基本平衡的前提下，增加了城市和農(nóng)業(yè)供水量，提高了水庫的經(jīng)濟(jì)效益。由于歷次加固、改建受資金等條件的限制，未能及時(shí)補(bǔ)建壩下消能工以及相應(yīng)設(shè)施。

2　不同運(yùn)用方式下的改造加固方案

1942年原建:鬧德海水庫原建工程為混凝土重力壩，最大壩高38m，壩長167m，中間為溢流堰段，堰頂高程181.50m，呈梯形斷面，底口長62m，頂口長68m，兩端為擋水壩，兩岸向河心呈梯形口狀，兩壩頭壩頂高程188.00m，與溢流堰相連處擋水壩壩頂高程為187.00m。設(shè)有5個(gè)底孔，2個(gè)中孔，2個(gè)表孔。原建是一座攔洪滯沙自然調(diào)節(jié)的水庫。

1965年加固:在原擋水壩頂加高頂寬1.00m、底寬2.05m的混凝土子墊，子墊頂高程為191.00m。同時(shí)補(bǔ)強(qiáng)底孔斷面和裂縫沖溝，使大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)百年一遇。加固原因是1963年大洪水時(shí)，洪水漫過擋水壩頂0.62m，造成部分大壩設(shè)施水毀破壞。

1970年改建:主要是對水庫的運(yùn)用方式進(jìn)行改造，將5個(gè)底孔、2個(gè)中孔安裝閘門，在溢流堰頂設(shè)置6個(gè)橋墩（計(jì)劃在溢流堰頂安裝閘門，提高正常蓄水位，實(shí)際沒有安裝）。水庫運(yùn)用方式由全年敞排變?yōu)椤岸畲悍拧⒀雌诔ㄅ拧薄＝?jīng)過多年運(yùn)用，庫容較為穩(wěn)定，每年春季可向下游灌區(qū)供水5000萬～7000萬m3。

1991年加固:主要是壩高低于規(guī)范規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)，大壩經(jīng)50年運(yùn)行，混凝土老化，壩體滲漏嚴(yán)重，壩頂無交通橋等。該次加固主要項(xiàng)目有:擋水壩頂高程提高到194.00m，溢流壩上橋墩加高加長，增設(shè)交通橋，大壩上游面設(shè)瀝青混凝土防滲面板，二壩頭進(jìn)行帷幕灌漿，改造4臺(tái)閘門啟閉機(jī)，新購安裝3臺(tái)150t固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，運(yùn)用方式通過多年實(shí)驗(yàn)向常年蓄水成功過渡。

2007年加固:主要原因是水利部大壩安全管理中心壩函〔2005〕989號文《關(guān)于柴河等六座水庫大壩安全鑒定成果的核查意見》，開展該次除險(xiǎn)加固工程。該次加固實(shí)施的內(nèi)容有:壩下消能工；繞壩滲流帷幕灌漿；不穩(wěn)定岸坡處理；增設(shè)排沙底孔、中孔檢修閘門及配套工程；抬高工作橋、取直交通橋；輸水洞進(jìn)口改造、洞身回填固結(jié)灌漿；壩體缺陷、裂縫處理；工程觀測設(shè)施改造；水文、泥沙觀測工程；碼頭等。

3　不同運(yùn)用方式下的改造加固方案對比分析

3.1不同運(yùn)用方式下的改造加固方案對比

用表格的形式將整個(gè)樞紐按建設(shè)年代、不同功能的劃分進(jìn)行對比，對比結(jié)果見表1～表17。

表1　不同運(yùn)用方式下的擋水壩改造加固方案對比

表2　不同運(yùn)用方式下的溢流壩改造加固方案對比

表3　不同運(yùn)用方式下的泄水孔閘門改造加固方案對比

表4　不同運(yùn)用方式下的泄水孔啟閉機(jī)改造加固方案對比

表5　不同運(yùn)用方式下的檢修閘門改造加固方案對比

續(xù)表

表6　不同運(yùn)用方式下的檢修閘門啟閉機(jī)改造加固方案對比

表7　不同運(yùn)用方式下的泄水孔改造加固方案對比

表8　不同運(yùn)用方式下的輸水洞改造加固方案對比

表9　不同運(yùn)用方式下的輸水洞閘門改造加固方案對比

續(xù)表

表10　不同運(yùn)用方式下的輸水洞啟閉機(jī)改造加固方案對比

表11　不同運(yùn)用方式下的消能工改造加固方案對比

表12　不同運(yùn)用方式下的工作橋改造加固方案對比

表13　不同運(yùn)用方式下的交通橋改造加固方案對比

表14　不同運(yùn)用方式下的工程觀測改造加固方案對比

續(xù)表

表15　不同運(yùn)用方式下的特征水位對比

表16　不同運(yùn)用方式下的調(diào)節(jié)方式方案對比

表17　不同運(yùn)用方式下的經(jīng)濟(jì)效益對比

3.2不同運(yùn)用方式下的改造加固方案分析

a.以時(shí)間順序遞進(jìn)的加固、改建工程的功能不斷完善，達(dá)到了水利工程興水利除水害的根本目的。

隨著時(shí)間的推移，鬧德海水庫大壩的安全度和功能在不斷完善，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也由未達(dá)標(biāo)向達(dá)標(biāo)發(fā)展，隨之配套的必備設(shè)施不斷健全，最大化地保證壩體穩(wěn)定的同時(shí)，既發(fā)揮了防洪、滯沙的社會(huì)效益也發(fā)揮出了農(nóng)業(yè)供水、城市供水的直接經(jīng)濟(jì)效益。整體工程體現(xiàn)出隨社會(huì)發(fā)展要求水庫大壩不斷完善的過程。

b.多泥沙河流在主河道設(shè)置與河道相同高程的排沙底孔，孔口以宣泄中等量級洪水為最佳，排沙效果達(dá)到最好，水庫通過近三十年的自然調(diào)節(jié)運(yùn)用，“大水大沙、小水小沙，中小水沖刷”的挾沙理論得以充分驗(yàn)證。

c.壩體結(jié)構(gòu)為多泥沙河流中興建水庫初設(shè)階段的考察參照對象，也是多泥沙河流興建水利樞紐實(shí)地考察的一個(gè)重要因素。作為重點(diǎn)泥沙觀測水庫積累的多年實(shí)測數(shù)據(jù)，也證實(shí)了在改造后的水庫運(yùn)用方式下的功能合理遞進(jìn)是科學(xué)可靠的。

d.改建后，“冬蓄春放、蓄清排渾”理念得到有力證明。“冬蓄春放，蓄清排渾”的運(yùn)用方式是最有利于保持興利庫容的。經(jīng)1970年改造后，水庫的調(diào)節(jié)方式由自然調(diào)節(jié)變?yōu)椤岸畲悍拧⑿钋迮艤啞⒀雌诔ㄅ拧保杭鞠蛳掠喂┧?000萬～7000萬m3，發(fā)揮了供水效益。經(jīng)多年運(yùn)行后，庫容比較穩(wěn)定。該運(yùn)用方式獲得了省科技進(jìn)步獎(jiǎng)。

e.由“冬蓄春放、蓄清排渾”到延長蓄水期（主汛期外6月、9月兩個(gè)月），實(shí)驗(yàn)證明是可行的。因阜新市城市供水的緊迫性需求，充分利用主汛期外的6月、9月兩個(gè)月，既延遲放空庫水一個(gè)月，又提前一個(gè)月蓄水。避開主汛期洪水挾沙量最大時(shí)段，可降低供水期泵站提水的泥沙處理費(fèi)用，同時(shí)增加了供水的經(jīng)濟(jì)效益。

f.由延長蓄水期到全年蓄水的成功過渡將多泥沙河流興利推向更高層次，加強(qiáng)庫區(qū)泥沙觀測，分析來水來沙的關(guān)系，確定來水來沙的量級和排沙的時(shí)機(jī)，加強(qiáng)水雨情預(yù)報(bào)，掌握入庫洪水的量級和歷時(shí)，在入庫水文站洪水達(dá)到歷史異重流量級時(shí)，及時(shí)開啟底孔閘門，利用異重流排泄到達(dá)壩前的泥沙。在不產(chǎn)生庫內(nèi)泥沙淤積的同時(shí)，提高供水量，延長供水時(shí)間。

g.采用合理的運(yùn)用方式進(jìn)行排沙以做到庫容基本穩(wěn)定，嚴(yán)格按照控制運(yùn)用方案調(diào)控庫水是達(dá)到充分排沙的前提，確定排除庫內(nèi)泥沙與供水的合理界線。洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性是控制中小量級洪水排沙的依據(jù)。

h.合理控制運(yùn)用洪水成為必然，在大量級洪水時(shí)要適時(shí)打開全部底孔進(jìn)行宣泄，科學(xué)計(jì)算攔蓄洪水尾水，以保證供水的需要，最大能力下排沙，最大能力下蓄水供水。

4　結(jié) 論

1965年加固后，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。提高了水庫對下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)，但配套設(shè)施不全，未能發(fā)揮供水的效益。

1970年改造后，水庫的調(diào)節(jié)方式由自然調(diào)節(jié)變?yōu)椤岸畲悍拧⑿钋迮艤啞⒀雌诔ㄅ拧保杭鞠蛳掠喂┧?000萬～7000萬m3，發(fā)揮了供水效益。經(jīng)多年運(yùn)行后，庫容比較穩(wěn)定。該運(yùn)用方式獲得了省科技進(jìn)步獎(jiǎng)，但配套設(shè)施仍不全。

1991年加固后，水庫設(shè)施上了一個(gè)新檔次，運(yùn)用管理極為方便，充分發(fā)揮了供水、防洪滯沙的效益。隨著1991年阜新引水工程的竣工，水庫又擔(dān)負(fù)起向阜新市供水10萬t的任務(wù)，其中從河道提水5個(gè)月，提庫水7個(gè)月。成功由季調(diào)節(jié)向年調(diào)節(jié)過渡，達(dá)到全年長期蓄水，至此水庫的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益都發(fā)生了史無前例的巨大變化，但配套設(shè)施還是不全面。

2007年加固后，壩體結(jié)構(gòu)和配套設(shè)施齊全，能夠從容地在水庫全年蓄水情況下進(jìn)行控制運(yùn)用調(diào)節(jié)、檢修、維護(hù)配套設(shè)施，如:工作閘門的檢修、消能設(shè)施的配套，向城市供水達(dá)到了全年預(yù)期。水庫達(dá)到了100年一遇洪水設(shè)計(jì)，1000年一遇洪水校核的標(biāo)準(zhǔn)，大壩能夠在安全的情況下運(yùn)行并發(fā)揮效益。

鬧德海水庫經(jīng)過三次加固、一次改建，無論從設(shè)計(jì)理念、施工工藝，還是運(yùn)用方式上都有了不同程度的進(jìn)步，說明水庫加固改建不僅在技術(shù)理論上有了提高，而且實(shí)際施工的工藝水平也有了很大的提高。只有從管理要效益真正落到了實(shí)處，才能使水利工程設(shè)施盡可能地發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。■

參考文獻(xiàn)

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［3］ 祁慶和.水工建筑物［M］.3版.北京:中國水利水電出版社，1994.

DO l:1O.16616/j.cnki.11-4446/TV.2O16.O2.O17

Com Parative analysis on reconstruction reinforcement Plans in Naodehai Reservoir under different aPPlication modes

ZHANG Fu1i
（Liaoning Naodehai Reservoir Administration，F(xiàn)uxin 123099，China）

Abstract：In the paper，reconstruction and reinforcement p1ans of Naodehai Reservoir at different stages are comprehensive1y described，and comparative1y ana1yzed，wherein dam safety and water supp1y re1iabi1ity are guaranteed and improved，thereby providing reference for formu1ating existing reservoir reconstruction and reinforcement p1an.

Key words：reconstruction and reinforcement；p1an comparative ana1ysis；different operation modes；Naodehai Reservoir

中圖分類號：TV62

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1005-4774（2016）02-0061-07