晉陽湖水庫除險加固一期工程設計綜述

孫春桃

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 概況

晉陽湖水庫位于太原市南端金勝鎮(zhèn)南阜村，距市區(qū)10 km，是由一塊洼地周圍筑堤而成的人工淺型水庫。庫區(qū)南北長2990m，東西寬1700～2000m，庫底比較平坦，高程773.0～775.9m，最高壩頂高程782.1m，水深平均4m，夏季最高水溫達33℃，冬季5～15℃，常年不結冰，湖水面積4.8 km2。晉陽湖目前最低運行水位777.5m，最高運行水位779.1m。

晉陽湖水庫為太原第一熱電廠的晾水池，由汾河二庫通過汾河一壩灌區(qū)的西干渠補水，為內陸水體，屬“旁引水庫”。晉陽湖水庫每年需從汾河二庫補水四次，近三年補水量分別為2856萬m3，2579萬m3，2533 萬m3。

目前晉陽湖水庫功能單一，水質污染嚴重（為劣Ⅴ類）；水位比周邊地形高1～3.5m，是典型的“懸湖”，湖堤單薄，威脅到周邊居民的生命財產(chǎn)安全。2011年12月太原市水利局組織技術鑒定，晉陽湖水庫大壩安全鑒定為3類壩。同時晉陽湖水庫現(xiàn)狀嚴重影響了周邊區(qū)域的開發(fā)建設，尤其是晉陽湖水庫開發(fā)區(qū)定位為太原市中央商務區(qū)，對庫區(qū)的安全與生態(tài)提出了更高要求。

2 存在問題

水庫自建成運行以來，對促進當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用，但經(jīng)多年運行，出現(xiàn)了諸多問題：一是水庫壩頂凹凸不平，局部壩段壩頂超高，不滿足規(guī)范要求；二是水庫大壩正常使用條件下，上下游局部壩坡穩(wěn)定系數(shù)不滿足規(guī)范要求，局部壩體單薄，壩頂寬度不滿足規(guī)范要求；上游壩坡護坡?lián)p壞嚴重，下游壩坡大部分無護坡，雨水沖刷嚴重；三是壩體、壩基滲漏，壩下游浸沒嚴重；四是地震條件下，上、下游局部壩坡穩(wěn)定系數(shù)不滿足規(guī)范要求；五是水庫無放水設施；六是壩頂?shù)缆凡粷M足搶險要求；七是大壩監(jiān)測設施不完善，為此必須對其進行除險加固。

3 工程建設任務

根據(jù)晉陽湖區(qū)整體規(guī)劃，結合工程現(xiàn)狀，確定工程建設任務為：第一，降低晉陽湖水庫的運行水位，對瀕水堤岸進行整治，保證周邊居民安全。第二，對湖底清淤，改善晉陽湖水庫水質，滿足生態(tài)旅游需要。第三，在保持原有庫區(qū)總面積不變的基礎上，將庫區(qū)南移，滿足新區(qū)建設需求。

4 工程布置及主要建筑物設計

4．1 總體布置

晉陽湖水庫現(xiàn)狀庫區(qū)面積為4.8 km2，根據(jù)《太原晉陽湖總體規(guī)劃城市設計》，確定一期工程范圍和建設內容為：

切斷污染源：清除水庫底泥，減少底泥污染，減輕對水體的污染。

庫區(qū)改造：根據(jù)規(guī)劃方案，在保證總面積不變的情況下，將晉陽湖庫區(qū)南移，一期工程新擴庫區(qū)面積0.49 km2，同時將北部與東部部分庫區(qū)填高，形成建設用地，滿足規(guī)劃需求，面積1.13 km2。

岸墻整治：庫區(qū)除險加固后的正常蓄水位為775.0m。一期工程整治岸墻總長度為20.42 km。采用不同形式生態(tài)護岸進行加固或新建，滿足周邊功能區(qū)需求。

生態(tài)駁岸：對庫岸進行生態(tài)化治理，結合規(guī)劃，布設“灣、河、湖、岸、港、灘、堤、島、嶼”九種水岸風貌，形成豐富多變的生態(tài)駁岸。

4．2 主要建筑物設計

4．2．1 庫區(qū)清淤工程

對水庫多年形成的淤泥進行大范圍清理，擴大庫容，改善水質。本次擬采用施工圍堰將庫區(qū)分為南、北兩區(qū)，依次將水排干，采用機械進行清淤。庫區(qū)清淤后的底高程為773.0m，局部為771.0m，總計土方量1290萬m3。其中表層淤泥厚度平均1.2m，方量451萬m3；南部新開挖38 hm2內有大約200萬m3；其余為土方開挖，方量660萬m3。清淤后的蓄水位為775.0m，水深2.0m。湖中填島需土方113萬m3，剩余土方（含粉煤灰）運至西山邊溝進行掩埋處理，運距10 km。

4．2.2 湖區(qū)改造工程

根據(jù)規(guī)劃方案，將晉陽湖庫區(qū)南移，新建庫區(qū)面積0.49 km2；將北部與東部部分庫區(qū)填高，形成建設用地，滿足規(guī)劃需求，面積1.13km2?；靥罡叨?76.2m，土方回填控制指標：無黏性土相對密實度為0.6，黏性土壓實度為0.9。對南部新擴庫區(qū)，根據(jù)地質資料，下部地層為低液限黏土或粉土層，滲透系數(shù)為4.75×10-7～4.63×10-6cm/s，厚度 3～6m，可利用該層作為湖底相對隔水層。

4.2.3 岸墻工程設計

根據(jù)總體規(guī)劃以及周邊建設的功能分區(qū)和功能要求，擬對庫區(qū)四周的駁岸進行整治，一期工程整治岸線全長20.42 km，分為城市親水平臺岸線、都市混合型岸線、生態(tài)保護型岸線等形式。

城市親水平臺岸線：主要分布在北側和東側的中央商務區(qū)、城市廣場、碼頭等。該段采用垂直或臺階形式的護岸，結構穩(wěn)定，強度較大，可引入更多的人為活動，提高人群與水邊活動的機會和多樣的親水方式。晉陽湖水庫所處地層主要為低液限粉土、級配不良砂，從已建北堤觀測資料分析，該地基沉降變形較大。為適應該段地基變形、方便施工以及工期短的特點，采用直墻石籠護岸結構形式，背后采用水泥土地連墻做垂直防滲，格網(wǎng)石籠表面部分采用剛度較大的金剛籠網(wǎng)代替。為增加親水性，滿足游客和居民親水需求，局部布置親水臺階，其中親水平臺護岸結構形式岸墻長度為0.99 km。

都市混合型岸線：庫區(qū)西側規(guī)劃主要為休閑綠地，該類護岸通過生態(tài)工法模擬自然狀況的同時，注重結構的穩(wěn)定，主要類型有生態(tài)袋，選用天然材料，其內部可供植物生長，為生物提供棲息地。生態(tài)袋內裝土，然后在生態(tài)袋上壓播、插播或噴播植物，既滿足結構穩(wěn)定要求，又可解決堤岸雨季拉坡、污染物過濾和波浪沖刷、塌岸問題。生態(tài)袋護岸岸墻長0.98 km。自然景石護岸是在水域岸墻附近形成5m寬的淺水域，最大水深0.5m，種植蘆葦、香蒲等，其岸墻采用自然景石護岸，護岸岸墻長3.47 km，主要分布在湖心島。

生態(tài)保護型岸線：南部新擴庫區(qū)規(guī)劃為濕地公園區(qū)、淺水域以及湖中島嶼，采用生態(tài)保護型岸線，與自然融為一體。該類型護岸主要利用天然材料，包括植物、卵石和石塊，主要采用斜坡式護岸形式，坡度1∶5～1∶10。在水面附近采用石塊、卵石保護堤岸，防止波浪淘刷；植物根系的蔓延可固定土壤，穩(wěn)定岸坡，使堤岸趨于自然形態(tài)?？傞L7.47 km，其中堆石緩坡護岸墻長度0.47 km，石籠卵石緩坡護岸岸墻長度3.15 km，格網(wǎng)石籠護岸岸墻長度3.85 km。

4.2.4 進水口設計

進水口工程布置在晉陽湖水庫東北角，其與西干渠連通，實現(xiàn)晉陽湖水庫的補水功能。進口布置一座寬13m的分水閘，其后接高差為2.5m的臺階跌水，再通過連通渠與晉陽湖連接，渠底高程775.0m，總長85m。

5 結語

工程實施后，可降低湖區(qū)水位，徹底消除“懸湖”對周邊居民的威脅，同時凈化水質，給當?shù)鼐用駧硪挥缣焖{、水清、地綠、景美的生活空間，促進晉陽古城相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。