定國山水庫大壩安全評價分析

王 旭

(黑龍江省慶達水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

1 工程概況

定國山水庫位于安幫河中上游，是安幫河上的控制性工程，保護著雙鴨山市嶺東區和大片耕地。水庫現狀為2012年除險以后規模，壩址以上流域面積254km2，設計標準為20a一遇，校核標準為100a一遇，總庫容467×104m3，設計庫容276×104m3，興利庫容221×104m3，規模為小(1)型。設計壩頂高程157.90m，壩頂寬度5.0m，上游坡坡比為1∶2.75，下游坡坡比為1∶2.5。水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、水產養殖和旅游的綜合運用水庫。水庫水質好，上游基本無污染，是發展綠色水產養殖的良好場所，同時也是度假、旅游、休閑的風景勝地。水庫樞紐工程由土壩、開敞式溢洪道和泄洪閘組成。大壩屬土石混合型當地材料壩，上游為黏性土防滲體，下游為煤矸石堆砌體，最大壩高12.16m，設計壩頂寬度5.0m，現人為填土使壩頂寬度不等，最窄處寬度約50m，最寬處已達73m，迎水側坡比1∶2.75，背水側坡比1∶2.5。壩頂為混凝土路面，寬度6m左右，上游壩肩設有防浪墻，防浪墻采用倒T型結構，防浪墻頂高程為157.90m，大壩迎水側有砌石護坡，壩后無排滲減壓設施。

定國山水庫始建于1958年。1960年洪水沖毀了溢洪道，大壩背水坡也產生滑坡，汛后，為維持使用，采取了一些臨時修補措施。1973年，溢洪道又一次被洪水沖毀。1984年將溢洪道擴寬。1989年又將溢洪道抬高。1991年，溢洪道再次遭到破壞，1992年，在維修既有溢洪道的同時，又新建了兩孔溢洪閘，以增加泄流。2012年定國山水庫進行了除險加固，大壩加設防浪墻，運行至今。

2 工程評價體系

2.1 工程質量評價

土壩2012年出險加固后，至今已經7年，經過多年的自然沉實，現狀較好。壩體上部主要由暗黃色低液限黏土組成，局部分布為含砂低液限黏土，稍濕，硬塑；下部由黑色低液限黏土組成，濕，可塑至軟塑。壩址地基黏性土厚度>2.5m,呈可塑至軟塑狀態，防滲性能較好，抗滑穩定性較差。根據地質勘察結果，取土壩現狀土樣實驗分析，干密度最小值為1.42g/cm3，最大值為1.64 g/cm3，設計干密度為1.51g/cm3，部分達不到設計要求，綜合來看，大壩除有個別位置由于清基不徹底而存在軟弱夾層外，未發現其它嚴重問題，壩體整體質量尚可。

大壩迎水坡干砌石護坡無風化現象，水位變化區干砌石護坡部分塊石有松動現象，建議水庫管理部門將其歸位，以免對大壩安全構成了威脅。整體來看，土壩現狀質量較好，不存在重大的安全隱患。

2.2 大壩運行管理評價

定國山水庫有配備專門的管理人員，有編制過防洪規劃和興利調度計劃，配備有雨量監測站，在泄洪閘附近設有水尺，有文字記錄；大壩除險加固后，運行良好，沒有出現過大的險情；水庫沒有觀測和檢測設備，對位移、變形、滲漏等沒有有效的監控手段，對水庫的運行、管理有大事記，建議完善觀測和檢測設備，便于水庫管理[1]。

根據以上情況，依據《水庫大壩安全評價導則》中的有關規定，對大壩的運行、維修和安全監測大部分都做到，因此綜合評價為較規范。

2.3 防洪標準復核

定國山規模為小(1)型，定國山水庫為小(1)型水庫，本次設計依據現行規范規定，按20a一遇洪水設計，100a一遇洪水校核；水庫原設計洪水標準為20a一遇，校核洪水標準200a一遇。定國山水庫復核洪水調節對比見表1。

表1 定國山水庫復核洪水調節對比表

如表2所示，通過本次復核，總庫容467×104m3，興利庫容276×104m3，調洪庫容191×104m3，興利水位153.50m，設計洪水位153.50m(P=5%)，校核洪水位155.62m(P=1%)。

表2 定國山水庫工程規模復核結論表

2.4 滲流安全評價

定國山大壩沒有排滲減壓設施，水庫也沒有滲流觀測記錄，對現有滲流安全情況不明，因此結合地質勘察和斷面測量進行滲流安全復核。定國山根據地質勘察結果，滲流穩定計算可按均質土壩不透水地基進行計算[2]。

斷面0+160處壩體相對較高，基本處于壩軸線中間位置，代表性較好，故選擇該斷面進行滲流安全計算，計算采用公式法，斷面為實測，各土層物理力學指標均由土工實驗測得。通過以上分析和計算，定國山大壩壩坡滲流滿足安全要求，壩基滲流滿足安全要求，泄洪閘和溢洪道自身結構滲流處于安全狀態，綜合以上分析，確定滲流安全評定為A級。

2.5 金屬結構安全評價

定國山溢洪道為開敞式無金屬結構；泄洪閘設有弧形閘門及攔污柵，啟閉機為固定卷揚式QPQ雙吊點2×10t啟閉機。檢修門采用疊梁鋼閘門，尺寸為4.2×10m，啟閉機為5t電動葫蘆。

根據現場勘察和管理人員介紹，泄洪閘啟閉設備運行正常，啟閉機無銹蝕，閘門關閉嚴實，無漏水現象，運行安全。

根據《水庫大壩安全評價導則》中的有關規定，金屬結構應根據問題的多少和嚴重程度評定等級。定國山閘門槽無變形，閘門正常啟閉，啟閉裝置能正常工作，因此將金屬結構的安全性定為A級[3]。

3 大壩安全綜合評價

如表3所示，根據各專項評價結果：大壩防洪安全性分級為A級；變形安全性分級為A級；大壩抗滑穩定安全性分級為A級，而建筑物為A級；滲流安全性分級為A級。結合水庫工程性狀和水庫大壩分類標準確定：定國山大壩安全為一類壩，大壩工作正常，工程無重大質量問題，能按照設計正常運行[4]。

表3 水庫大壩安全綜合評價表

4 加固措施建議

針對定國山存在的問題和大壩安全評價的結論，提出以下除險加固建議：①增設觀測設施，增設壩上搶險照明設施；②完善工程管理，配備管理設施、水情測報和通訊設施等；③修建泄洪閘出口海漫段靠山體一側邊墻。

定國山外觀整體性能較好，大壩能滿足設計要求，只需稍加整治，水庫即可達到設計效益，具有投資少見效大的優勢，建議優先考慮該項目，盡早列項，早日建成早日發揮效益。