彰武縣八堆子水庫(kù)大壩安全鑒定分析

胡 偉

(彰武縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 彰武 123200)

1 工程概況

八堆子水庫(kù)位于彰武縣馮家填王家村八堆子屯北、養(yǎng)息牧河右側(cè)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(kù)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(shí)雨水全部滲入地下，不產(chǎn)明流，建庫(kù)時(shí)經(jīng)實(shí)地調(diào)查，洪水產(chǎn)流面積為2.6km2，河長(zhǎng)5.8km，河道平均比降為5.18‰，該水庫(kù)在遼寧省水文分區(qū)中屬東部II區(qū)。

大壩長(zhǎng)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(hù)坡；下游坡1∶8，為草皮護(hù)坡。下游壩腳排水體長(zhǎng)100m，高2.0m。

溢洪道由進(jìn)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(jìn)口漸變段長(zhǎng)4.0m，由寬13m變至5.6m；閘室段凈寬5.0m，分兩孔，長(zhǎng)4.5m，堰頂高程145.03m；出口漸變段長(zhǎng)7.0m，由寬5.6m變至2.0m，側(cè)墻高2.5m，比降為1/16；陡坡段長(zhǎng)161m，底寬2.0m，前段41m，比降1/16，后段120m，比降1/22；側(cè)墻高2.0-1.5m；出口石籠防沖段長(zhǎng)25m，寬12m，厚0.5m，石籠下鋪土工布反濾。溢洪道設(shè)計(jì)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(jìn)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(kù)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(kù)下游八堆子村水田面積166.67hm2；保護(hù)下游大鄭鐵路15km、國(guó)道304線20km、移動(dòng)GSM中繼光纜10km；保護(hù)馮家鎮(zhèn)八堆子、北溝、稻地窩堡等村1.7萬(wàn)人生命和財(cái)產(chǎn)的安全。

2 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

八堆子水庫(kù)所在區(qū)域?yàn)閮?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(duì)高差小、坡度緩、植被稀疏的特點(diǎn)。沙丘高程一般為200-231.5m，相對(duì)高差20m左右。組成巖性為細(xì)砂、粉細(xì)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(yán)重，但未見(jiàn)滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

庫(kù)區(qū)地下水第四系孔隙潛水為主。補(bǔ)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(kù)區(qū)排泄；還有是蒸發(fā)排泄。

八堆子水庫(kù)庫(kù)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(píng)價(jià)

八堆子水庫(kù)于2011年工程竣工驗(yàn)收。建設(shè)程序按照當(dāng)時(shí)國(guó)家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，由具有相應(yīng)設(shè)計(jì)資質(zhì)的單位承擔(dān)水庫(kù)的設(shè)計(jì)工作，并通過(guò)了相關(guān)部門(mén)的審查和批復(fù)，工程施工單位及監(jiān)理單位是通過(guò)招標(biāo)形式確定的，建設(shè)過(guò)程內(nèi)業(yè)資料記錄完整，并形成了各參建單位的工作報(bào)告，工程完工后，通過(guò)了工程竣工驗(yàn)收委員會(huì)的驗(yàn)收。

3.1 攔河壩

大壩上游混凝土護(hù)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(hù)坡局部缺少草皮。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，攔河壩質(zhì)量基本滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，且運(yùn)行中暴露局部質(zhì)量缺陷，但尚不嚴(yán)重影響工程安全，因此，評(píng)定八堆子水庫(kù)大壩工程質(zhì)量為“基本合格”。

3.2 溢洪道

溢洪道進(jìn)口八字翼墻破損；溢洪道邊墻底受凍破壞，溢洪道出口無(wú)消力設(shè)施；溢洪道啟閉機(jī)及閘門(mén)銹蝕嚴(yán)重。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，工程質(zhì)量基本滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，但運(yùn)行中暴露局部質(zhì)量缺陷和問(wèn)題，存在的局部強(qiáng)度不足、異樣變形，尚不嚴(yán)重影響工程安全現(xiàn)象，因此，評(píng)定八堆子水庫(kù)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(yán)重；輸水洞出口處邊坡部分脫落。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，工程質(zhì)量基本滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，但運(yùn)行中暴露局部質(zhì)量缺陷和問(wèn)題，存在的局部強(qiáng)度不足、異樣變形，尚不嚴(yán)重影響工程安全現(xiàn)象，因此，評(píng)定八堆子水庫(kù)輸水洞工程質(zhì)量為“基本合格”。工程質(zhì)量基本滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，運(yùn)行中暴露局部質(zhì)量缺陷，但尚不嚴(yán)重影響工程安全，八堆子水庫(kù)總體工程質(zhì)量評(píng)價(jià)評(píng)為“基本合格”。

4 運(yùn)行管理評(píng)價(jià)

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

2)大壩沒(méi)有安全監(jiān)測(cè)設(shè)施；防汛交通與通信等設(shè)施完善。

3)水庫(kù)有調(diào)度規(guī)程，有應(yīng)急預(yù)案。

綜合以上分析，根據(jù)SL258—2017《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，八堆子水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)為較規(guī)范。

5 防洪能力復(fù)核

八堆子水庫(kù)屬于山區(qū)、丘陵區(qū)水庫(kù)工程，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2017) 規(guī)定，八堆子水庫(kù)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(biāo)準(zhǔn)按照平原、濱海區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定。

丘陵地區(qū)的小(1)型水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在20a-10a之間，校核標(biāo)準(zhǔn)在100a-50a之間，最終確定八堆子水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水按10a一遇設(shè)計(jì)，校核洪水按50a一遇設(shè)計(jì)，水庫(kù)工程等別為IV，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別5級(jí)。

由于此次為安全鑒定，所以不改變?cè)d利庫(kù)容，查原資料得：水庫(kù)正常高水位146.83m ，正常高水位對(duì)應(yīng)的庫(kù)容為100.79萬(wàn)m3。水庫(kù)死水位為142.35m ，相應(yīng)的死庫(kù)容為26萬(wàn)m3。水庫(kù)防洪限制水位為145.03m，相應(yīng)庫(kù)容為63.62萬(wàn)m3。

采用實(shí)測(cè)水位庫(kù)容曲線調(diào)洪演算復(fù)核后，水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位為145.87m ，相應(yīng)庫(kù)容為85.97萬(wàn)m3；水庫(kù)校核洪水位為146.56m ，相應(yīng)庫(kù)容為94.78萬(wàn)m3。

復(fù)核后，校核標(biāo)準(zhǔn)最大泄量為15.34m3/s。經(jīng)復(fù)核，校核洪水時(shí)溢洪道滿足最大下泄流量要求。

經(jīng)復(fù)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(kù)現(xiàn)狀攔河壩壩頂高程滿足現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)等相關(guān)規(guī)范要求。

綜上所述，八堆子水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)及大壩抗洪能力滿足近期非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)要求，八堆子水庫(kù)大壩防洪安全性評(píng)為B級(jí)。

6 滲流安全評(píng)價(jià)

大壩下游坡腳散浸。大壩壩體排水設(shè)施破損，關(guān)鍵部位滲透比降小于允許滲透比降，運(yùn)行中已出現(xiàn)局部滲漏異常現(xiàn)象，但尚不影響大壩安全。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，認(rèn)為大壩滲流性態(tài)基本安全，評(píng)為B級(jí)。

7 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

1)大壩在計(jì)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(kù)岸穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

3)溢洪道結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)存在局部破損，根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，認(rèn)為大壩結(jié)構(gòu)基本安全，評(píng)為B級(jí)。

8 抗震安全評(píng)價(jià)

按《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL189-2013)和《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB51247-2018)有關(guān)規(guī)定，本次安全評(píng)價(jià)對(duì)大壩壩坡不進(jìn)行抗震穩(wěn)定計(jì)算。

9 金屬結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

八堆子水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)存在銹蝕、磨損現(xiàn)象，但尚不嚴(yán)重影響正常運(yùn)行，金屬結(jié)構(gòu)基本安全，評(píng)為B級(jí)。

10 大壩安全綜合評(píng)價(jià)

在現(xiàn)場(chǎng)安全檢查的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)八堆子水庫(kù)防洪能力、滲流安全、結(jié)構(gòu)安全等專(zhuān)項(xiàng)復(fù)核，并參考工程質(zhì)量與大壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)結(jié)論，本次安全評(píng)價(jià)將八堆子水庫(kù)大壩鑒定為二類(lèi)壩。

11 建 議

八堆子水庫(kù)大壩鑒定為二類(lèi)壩，應(yīng)安排資金盡快進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，建議維修養(yǎng)護(hù)的主要措施如下：

11.1 大壩

1)維修大壩上游混凝土護(hù)坡。

2)對(duì)大壩下游坡腳散浸進(jìn)行防滲處理。

3)對(duì)大壩下游坡種植草皮。

11.2 溢洪道

1)修建溢洪道進(jìn)口破損的八字翼墻。

2)維修加固溢洪道邊墻，溢洪道出口設(shè)消力設(shè)施。

3)更換溢洪道啟閉機(jī)及閘門(mén)。

11.3 輸水洞

維修加固下游坡腳的灌溉渠道和輸水洞出口。