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    賀莊水庫除險加固技術及效益分析

    2012-04-14 14:48:05侯清波杜明順
    山東水利 2012年1期
    關鍵詞:泉林水洞除險

    侯清波,杜明順

    (泗水縣水利局,山東 濟寧 273200)

    賀莊水庫位于泗河干流上游、泗水縣泉林鎮(zhèn)境內(nèi),屬淮河流域、南四湖水系。該水庫于1970年12月動工興建,1976年12月建成??刂屏饔蛎娣e174 km2,工程樞紐主要包括主壩、副壩、溢洪閘(道)、南北放水洞、水電站、雷泗樞紐等工程,是一座以防洪、灌溉為主,兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖及人畜飲水等綜合利用的大型水庫。水庫自建成以來,發(fā)揮了一定效益,但在運行過程中由于溢洪閘及主壩存在嚴重質(zhì)量問題,水庫庫盆嚴重滲水以及庫區(qū)移民等問題,1984年由大(2)型水庫降為中型水庫管理運用。

    鑒于存在諸多不安全因素,賀莊水庫除險加固工程于2003年4月開工建設,2006年底完成主體工程,2010年12月通過省水利廳組織的竣工驗收。工程投入使用以來,發(fā)揮了顯著的防洪、灌溉和社會效益。2011年10月,賀莊水庫被評為山東省病險水庫除險加固十大優(yōu)質(zhì)工程。

    1 工程主要技術特點

    由于賀莊水庫特殊的工程地質(zhì)及病險情況,在水庫除險加固中采用了溢洪閘閘基換土工藝、放水洞夾沙玻璃鋼管施工工藝、自動化控制技術等,確保了工程質(zhì)量。

    1.1 溢洪閘閘基換土工藝

    溢洪閘拆除重建的主要原因是閘墩門頸貫穿性裂縫、底板、鋪蓋、護坦也出現(xiàn)嚴重開裂,致使原閘不能正常使用,水庫不能按設計水位蓄水,經(jīng)勘探試驗分析混凝土開裂原因與紅砂巖基礎關系密切,經(jīng)專家咨詢確定閘室換基用非膨脹材料沙、碎石、重壤土混合料摻和回填、碾壓,使閘室坐落在非膨脹性土基上,從而消除基礎約束、避免貫穿性裂縫。

    換基前充分調(diào)研并擬定了試驗方案,確定配比為砂︰碎石︰壤土=1.5︰1.5︰7,試驗參數(shù)均滿足設計指標,試驗參數(shù)為 K=3.49×10-7cm/s,R=426.3 kPa,混凝土與碎石土摩擦系數(shù)為0.621,內(nèi)摩擦角39.4°,凝聚力C=69 kPa。換基后堆碎石土基礎進行靜載試驗,其承載力和沉降量均滿足設計要求。

    據(jù)調(diào)查,采用換基方案的溢洪閘,國內(nèi)為數(shù)不多,省內(nèi)賀莊水庫是第一例。該工程經(jīng)過2005—2010年6個汛期和低溫季節(jié)的運行,運行正常。

    通過溢洪閘換基技術總結的 “膨脹巖閘基處理技術研究”獲2005年度山東省水利科學技術進步一等獎。賀莊水庫溢洪閘工程獲2004—2005年度山東省水利優(yōu)質(zhì)施工工程獎。

    1.2 夾沙玻璃鋼管工藝

    北放水洞是賀莊水庫的重要工程項目,承擔著灌溉、調(diào)蓄、發(fā)電的重要任務。由于原洞身存在嚴重的環(huán)向裂縫,漏水問題嚴重,須加以改建,在洞身改建中采用了夾沙玻璃鋼管內(nèi)嵌工藝。將該管套于原放水洞內(nèi)承插式連接,管外與原洞壁之間灌注水泥砂漿。施工簡單易行、運行可靠,可保證設計過水能力(7 m3/s),并可加快施工進度,進一步確保施工質(zhì)量、避免大開膛等常規(guī)改建方式帶來的質(zhì)量隱患。

    1.3 自動化控制技術

    在除險加固過程中,賀莊水庫成功實施了自動化遠程控制系統(tǒng)。溢洪閘、放水洞閘門可實現(xiàn)遠程計算機控制,在管理所辦公室可實現(xiàn)閘門升降控制以及運行參數(shù)監(jiān)視,極大地節(jié)省了人力、提高了管理效率。

    2 工程效益分析

    2.1 泉林泉群重要補給源地

    賀莊水庫下游3 km是國家AAA級風景名勝區(qū)泉林。泉林因名泉眾多而得名,涌流量達1.35 m3/s。泗水縣政府將泉林諸泉與賀莊水庫(雷澤湖)、青龍山列入旅游發(fā)展總體規(guī)劃。實施景區(qū)總體規(guī)劃的基本前提是保護泉群及泉涌量,而有效保護泉群必須依靠賀莊水庫的補給。1987年,省水利廳專家對賀莊水庫進行“技術經(jīng)濟評價”,得出結論:賀莊水庫是泉林一帶地下水的主要補給源地,提供泗河兩岸水資源的31%。省水文地質(zhì)部門對泉林泉群勘測后指出,泉林地區(qū)泉涌量與水庫蓄水位高低有直接關系。

    賀莊水庫自2006年以來,連續(xù)經(jīng)過5個豐水年汛期蓄水考驗。據(jù)2001—2009年縣水資源管理辦公室實測泉林泉群泉涌量的觀測資料分析:加固前2001—2003年,4—6月份枯水期泉涌量平均為0.542 m3/s;加固后2007—2009年,4—6月份枯水期泉涌量為0.876 m3/s,泉涌量每年可增加1 050萬m3??梢?,賀莊水庫除險加固建成蓄水后,對泉林泉群的補給作用相當顯著。

    2.2 防洪灌溉及社會效益顯著

    賀莊水庫除險加固工程完成后,經(jīng)過幾個汛期洪水的考驗,特別是2007年最高庫水位達147.74 m,主副壩水工建筑穩(wěn)定,溢洪閘、南北放水洞及雷泗樞紐建筑物穩(wěn)定,閘門啟閉正常,水庫主體工程運行良好,充分發(fā)揮了水庫蓄水攔洪的功能。

    工程完成后,具有顯著的社會效益,多年平均防洪效益為2 899.7萬元。一是保護了京滬高鐵、京福高速、兗礦集團等大型企業(yè)及泗水、曲阜、兗州等縣城的安全;二是水庫增加水面面積427.3 hm2、增加蓄水量5 309萬m3,對發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、補充泗河及泉林水源、對水庫周圍及南四湖的生態(tài)及環(huán)境都將產(chǎn)生積極作用;三是對建設生態(tài)泗水、改善環(huán)境有重要的推動作用。2007年8月15—17日,泗水縣遭遇強降雨,全縣平均降雨212 mm,賀莊水庫一次攔蓄洪水4 000萬m3,攔蓄錯峰、削減洪水,減輕了泗河下游的洪水壓力,確保了濟東煤田、兗礦等重要工礦企業(yè)的安全。2011年在百年不遇的大旱面前,賀莊水庫灌區(qū)北干渠全線修通,與華村水庫聯(lián)網(wǎng)灌溉泗河北岸5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)近4 000 hm2小麥,據(jù)農(nóng)業(yè)部門測算小麥單產(chǎn)較去年每公頃增產(chǎn)637.5 kg,灌溉效益顯著。

    3 對水庫開發(fā)保護的建議

    3.1 制定詳細開發(fā)利用規(guī)劃

    賀莊水庫建成后,2008年被評為省級水利風景區(qū),下游的泉林泉群被評為國家AAA級景區(qū)。目前,縣政府已將泉林群泉、雷澤湖、青龍山列入旅游開發(fā)總體規(guī)劃建設,建議請旅游部門對雷澤湖、泉林群泉、青龍山進行詳細規(guī)劃,再進行招商,分期開發(fā)實施。在未開發(fā)之前加強對周邊環(huán)境的保護,禁止亂搭亂建,以保持良好的生態(tài)環(huán)境。

    3.2 加強對現(xiàn)有工程的管護

    賀莊水庫除險加固后,如何加強對工程的管理維護是管理單位的一項重要任務。結合2010年中央一號文件的貫徹落實,賀莊水庫管理所已經(jīng)縣編辦批準為公益型事業(yè)單位,其管理人員經(jīng)費及維護經(jīng)費由縣財政負擔。建議對賀莊水庫重新進行確權劃界,設樁明確管護范圍,加強對工程的管理維護。

    3.3 充分發(fā)揮工程綜合效益

    賀莊水庫原設計為大型水庫,總庫容1.014億m3,由于工程技術及移民等方面的原因,1984年降為中型水庫管理運用。水庫除險加固后,安全隱患已消除,移民問題也徹底解決。因此,建議恢復賀莊水庫的大型水庫級別、恢復賀莊水庫的科級建制,以充分發(fā)揮賀莊水庫的防洪生態(tài)等綜合效益,加強賀莊水庫及北干渠的管理,確保工程得以最佳狀態(tài)運行。

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