西營水庫大壩工程搶險對策

齊平先

（甘肅省武威市涼州區西營河水利管理處，甘肅武威733018）

西營河發源于祁連山東段冷龍嶺和卡洼掌大雪山，源頭海拔高程4 000～5 000 m是現代冰川區；3 400～4 000 m為高山草甸帶，降水豐富，是徑流發育地帶，也是河流補給區；2 600～3 400 m為自然森林灌木林帶，降水量較大；1 900～2 600 m為淺山區，植被稀少，蒸發強烈。流域為長條形，長約110 km，寬約20～30 km，集水面積1 455 km2。上游水關河、寧昌河兩支流匯合后稱西營河，中間納入響水河、土塔河兩條不大的支流，匯集后流入水庫。徑流產生主要以大氣降水和冰川融雪水為主。

1 西營水庫大壩工程概況

西營水庫流域面積1455km2，總庫容2350萬m3，興利庫容1 100萬m3，防洪庫容1 850萬m3，死庫容200萬m3，調洪庫容1 850萬m3，調節性能為不完全季調節，設計抗震裂度8度，工程等級Ⅲ級，設計洪水位2 007.50 m，校核洪水位2 032.90 m，設計洪峰流量759 m3/s（1%），校核洪峰流量1 176 m3/s（0.1%），死水位2012.7m，防洪限制水位2017.35m，防洪標準按100年一遇洪水設計，1 000年一遇洪水校核，最大洪量584.2 m3/s，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電的中型水庫。

西營水庫壩址地質為復質硬砂巖，與砂質極巖互層。壩底基石均為致密的復質巖及火成巖。庫岸邊為硬砂巖及花崗巖，上層覆蓋沉積物，庫區為完整的山間空地。在主壩清基后發現右壩肩山頂發育1條較大斷層，寬1.5 m，均為糜棱角質礫巖；F2斷層下盤為中下寒武系硬砂巖，上盤由白堊系璨真巖、炭質泥頁巖、落層粉砂巖組成；F1斷層帶在基坑上游寬2 m，斷層破碎巖石松軟，由中下寒武系硬砂巖中2條規模不大的正斷層組成。主壩壩基用壤土截水槽處理，并以混凝土齒墻與基巖連接，截水槽底寬8 m，深2 m。副壩為混凝土心墻。

2 歷次病險及處理情況

西營水庫于1970年3月動工，1973年底基本建成，同年12月26日正式蓄水。多年運行情況表明水庫防洪標準偏低，遠遠不能滿足中型水庫1 000年一遇的防洪標準，于1983—1986年進行了除險加固工程，加高主、副壩3.7 m，主、副壩帷幕灌漿，新增534 m長的泄洪洞，防洪標準按100年一遇洪水設計，1 000年一遇洪水校核。經大壩安全鑒定，水庫主壩壩坡局部安全系數小于規范要求，副壩無防滲段整體不穩定；泄洪洞出口存在影響安全運行的因素；閘門、啟閉設施銹蝕老化嚴重，屬于淘汰產品，不能正常工作。2000年列入病險水庫除險加固工程中央預算內投資計劃，工程于2002年10月22日正式開工建設，截至2004年完成主壩處理、副壩防滲墻、輸水洞進口、新老泄洪洞進口護坡、舊閘房改建、金屬結構及水庫管理房改建等工程，安裝了雨情遙測系統、大壩安全監測系統等。

3 可能導致大壩潰決的主要因素及形式

西營水庫及灌區下游的洪水多，暴雨洪水在7—9月所占比例大，洪水流量和水量增長迅猛，危害較大。流經的溝道陡峻，具有雨時短、流速快、沖刷力強、挾帶泥沙多、破壞性大等特點。100年一遇水庫最大泄量為517 m3/s，1 000年一遇水庫最大泄量為584.2 m3/s。西營河洪峰流量資料表明，大于200 m3/s以上的洪峰占年最大洪峰流量的25.9%，小于200 m3/s的洪峰占年最大洪峰流量的55.6%，小于100 m3/s的洪峰占年最大洪峰流量的18.5%。按多年來掌握的泄洪河道泄洪情況看，小于100 m3/s的洪峰對渠首及下游河道村莊威脅較小。

3.1 可能導致險情的原因

一是西營水庫防洪標準按1 000年一遇洪水校核，洪峰流量為1 180 m3/s，若連續強降雨致使洪峰流量超過1 180 m3/s，將嚴重危害水庫大壩的安全，有可能發生潰壩事件。二是壩體壩面、輸水、泄水建筑物出現縱橫裂縫，壩體滲漏使墊層流失，導致壩體出現松動，發生部位較多（主、副壩或輸水、泄洪建筑物兩側都有可能）；冬季冰蓋對主、副壩壩面擠壓，壩面出現塌陷；輸水、泄水建筑物啟閉設備出現異常，使輸水、泄水不暢造成庫水位上升。三是高水位時驟降水位，壩體土壤中地下水改變原來的運動狀態，上游壩體中的孔隙水向迎水坡大量排泄，造成很大的滲透壓力，浸潤線以下土體由浮容重突然變成飽和容重，土體的重量增加，滑動力也增加，造成上游壩坡產生滑坡，發生部位可能在主、副壩。

3.2 可能發生的水庫潰壩形式

在西營水庫第二次除險加固時，副壩0+210～0+527采用0.8 m砼防滲墻，加之副壩背靠山體，除地震外，發生管涌、滲漏坍岸、漫頂等引發水庫副壩潰壩的可能性極小，因此可能發生的潰壩為主壩潰壩，理論上從潰壩過程的時間長短應判斷為逐漸潰壩；從潰壩缺口規模大小而言，應為局部潰壩。因西營水庫大壩為黃土心墻砂礫殼壩，受漫頂洪水沖蝕，背部淘空后潰決，局部缺口達不到主壩長，而缺口深度達到壩基，由于潰壩水流沖擊能力極強，在短時間內水庫全部泄空。

4 水庫工程險情監測和巡查

4.1 水庫主、副壩壩體

監測、巡查壩頂有無裂縫或異常變形，防浪墻有無開裂、傾斜等情況；迎水坡有無裂縫、崩塌、剝落、滑坡跡象，近壩坡有無旋渦等異常現象，背水坡及壩址有無裂縫、崩塌、隆起、塌坑、冒水、滲水等現象，排水系統有無堵塞、破壞。

4.2 壩基和壩區

監測、巡查壩基基礎排水系統是否正常，壩下游有無滲水、管涌現象；壩端、壩體與岸坡接合處有無裂縫、滲水現象，兩岸壩端有無裂縫、滑坡、隆起、塌坑等隱患，壩址近區有無滲水、管涌、流土等現象，排水設施是否完好，壩端岸坡、護坡有無隆起、塌陷或其他損壞現象。

4.3 輸、泄水洞檢查

監測洞壁有無縱橫裂縫、剝落、滲水等現象，下游河及岸坡有無異常沖刷、淤積等情況。

4.4 閘門及啟閉機檢查

閘門有無變形、裂紋、脫焊、銹蝕、損壞等現象；門槽有無卡堵、銹蝕等情況；啟閉是否靈活；止水設備是否完好，有無漏水；鋼道、欄桿、螺桿等有無銹蝕、斷絲、彎曲等現象；漂浮物等是否影響閘門正常工作和安全。

5 水庫搶險調度方案

5.1 常遇洪水

嚴格執行批準的水庫運行計劃，堅決避免調度工作失誤，以免加大下泄，給下游帶來不應發生的災情；及時掌握氣象情況，堅持晝夜巡查，做好工程搶險的準備工作；組織工程搶險隊伍，清除阻洪障礙，保持河道穩定，確保行洪安全；在條件允許的情況下，水庫要控制泄流，為下游提供有利條件。

5.2 設防洪水

發生設防標準洪水時，嚴格執行批準的調度方案，保證主體工程安全。工程搶險隊做好加高大壩、搶修滲漏、滑塌的準備工作，水庫管理人員晝夜巡查水工設施情況，保證啟閉設施靈活，備用電源處于待命狀態，實施以泄為主的防洪措施，盡量為下游防洪搶險提供有利條件。搶筑石壩，加固堤防，各干渠引洪排泄，采取各種措施把洪水控制在主河道。

5.3 超標準洪水

發生大于校核洪水經采取有效的防洪搶險工程措施后，尚能保持大壩的超標準洪水時，在洪水來臨時，各職能部門立即行動，投入到抗洪搶險斗爭中，擬定淹沒范圍內的居民由政府負責立即轉移到離行洪區2～3 km外的安全地帶，對堤防、險工險段要采取工程措施搶護，減輕可能造成的洪災損失。發生水庫無法抗御的超標準洪水時，渠首以下河道兩岸人員要向南轉移到距河道2～4 km的安全地帶，各成員單位各司其職，保證行洪暢通，并采取一切措施確保沿線人民生命財產安全，保護重要設施少受或免受洪水危害，達到抗洪減災的目的。

6 大壩潰決搶險的工程措施

6.1 常遇洪水

當遭遇常遇洪水時，由西營河水利管理處負責，組織有經驗的人員上壩檢查，建立責任制，輪班巡查。進入汛期，輸水洞前閘、老泄洪洞檢修門必須開啟到最大高度，直至主汛期結束。隨著洪峰流量的增加，逐步加大泄洪流量，同時盡可能兼顧下游防洪能力。嚴格按照上級批準的水庫運行計劃進行防洪調度，杜絕調度工作上的失誤，組織100～200人的搶險隊伍待命，堅持晝夜巡查，備足防汛物資，采取非常措施，疏通行洪河道。

6.2 設計洪水

當庫水位達到2 026.00 m時，相應庫容為1 370萬m3，西營河水利管理處防汛搶險領導小組進駐防汛一線，利用雨量遙測系統加強水情動態觀測，并及時上報市、區抗旱防汛指揮部。在輸水洞不能滿足泄洪流量時，逐步開啟老泄洪閘；在輸水洞與老泄洪洞不能滿足泄洪要求時，輸水洞、老泄洪洞及新泄洪洞3洞聯合泄洪，由工程搶險隊伍上壩實施搶險工作，及時檢查主體狀況，調用和備足防汛物資。采取各種快速有效的措施，搶修加固險段，必要時對河道下游阻水建筑物及障礙物采取爆破手段炸除，把洪水控制在主河道，同時做好危險區群眾的安置轉移工作。

6.3 超標準洪水

當出現超標準洪水時，樞紐工程面臨嚴重威脅，應全力以赴，抗洪搶險。及時向下游發出預警、報警信息，全面啟動抗洪搶險救災組織系統，全力泄洪，采取一切工程措施，在主、副壩壩頂內側防浪墻搶筑土袋子埝。堤頂外側應留有余地，以便巡查防護時來往。因防浪墻0.6 m以上為空心花欄，先在加筑子埝時在防浪墻后迎水面用土工布或塑料布遮擋，然后拉運裝好的土袋搶筑子埝，子埝高1.3 m，底寬2 m，背水邊坡不小于1∶1，頂寬0.7 m。土袋裝土不宜過滿，約七八成，袋口向里，互相搭接，排列整齊，用腳踏實，搶筑過程可考慮一層為縱向一層為橫向，同時在袋縫隙中和后部逐層鋪土，夯壓密實。土袋子埝有3種可選方案，第一種是前袋后土；第二種是兩邊鋪砌土袋，中間填土；第三種是全部采用土袋鋪砌。若發生洪水漫頂，應緊急加高防浪墻，并在壩后被沖掏部位回填石料，以免壩體滑坡，最大限度地減少人員傷亡和財產損失。