劉村溝水庫除險加固設(shè)計簡述

郭靈燕

（浮山縣水利局， 山西 浮山 042600）

劉村溝水庫除險加固設(shè)計簡述

郭靈燕

（浮山縣水利局， 山西 浮山 042600）

介紹了劉村溝水庫的基本情況，分析了水庫目前存在的主要問題，并針對性地提出了水庫除險加固設(shè)計方案，以確保水庫的正常運行。

除險加固；劉村溝水庫

1 工程概況

劉村溝水庫位于浮山縣北王鄉(xiāng)劉村村東，屬汾河流域澇河水系，控制流域面積3.45km2，總庫容18.92萬m3，是一座以防洪為主，兼有灌溉的?。ǘ┬退畮?，設(shè)計灌溉面積33.33hm2。

劉村溝水庫興建于1974年，樞紐工程由大壩、2個泄洪洞和灌溉洞3部分組成。大壩為漿砌石重力壩，壩頂長55m，壩高20.4m，壩頂寬2.5m，壩頂高程833.82m，上游壩坡坡比1∶0.2，下游壩坡坡比1∶0.5，正常蓄水位830.92m。

壩體左、右側(cè)各設(shè)一個泄洪洞，為圓拱直墻式，寬1.0m，洞高1.5m，拱高0.5m。右側(cè)泄洪洞出口底高程822.54m，左側(cè)泄洪洞出口底高程822.71m，灌溉洞位于大壩的右側(cè)，為圓拱直墻式，寬1.5m，洞高1.95m，拱高0.75m。灌溉洞出口底高程823.09m。

水庫承擔(dān)周邊33.33hm2農(nóng)田灌溉，防洪范圍為下游3個村莊、800口人、60hm2耕地。

2 目前存在的主要問題

劉村溝水庫目前存在的主要問題是：水庫防洪能力不滿足20年一遇設(shè)計、100年一遇校核的防洪標(biāo)準(zhǔn)；水庫淤積嚴(yán)重，泄洪洞及輸水洞進口已淤堵;大壩砌石勾縫脫落；壩肩有滲水現(xiàn)象；水庫無管理、觀測等設(shè)施；上壩道路為羊腸小道，影響防洪搶險。

3 除險加固工程的主要內(nèi)容

劉村溝水庫除險加固工程的主要內(nèi)容為：大壩加固改造；灌溉洞和右側(cè)泄洪洞改造；新建上壩道路；新建管理房50m2。

3.1 建筑物

3.1.1 大壩工程

大壩工程現(xiàn)狀：現(xiàn)狀大壩為砌石重力壩，壩頂高程為833.82m，壩高20.4m，壩頂長55m，寬2.5m，上游壩坡1∶0.2，下游壩坡1∶0.5。壩基為巖石基礎(chǔ)，經(jīng)多年運用未發(fā)現(xiàn)明顯滲流，壩體上游面未設(shè)防滲面板，大壩背水面下部及壩肩滲水嚴(yán)重。

大壩壩頂高程確定：劉村溝水庫大壩級別為V等5級，流域多年平均最大風(fēng)速17m/s。

壩頂高程與正常蓄水位或校核洪水位的高差根據(jù)《砌石壩設(shè)計規(guī)范》（SL25-91）中的公式計算，選擇兩者中的高者作為選定高程。特征水位：正常蓄水位830.92m；1%校核洪水位832.99m。

不同運用條件的壩頂高程計算成果見表1。

表1 壩頂高程計算表

壩頂高程由非正常運用條件確定為833.69m，現(xiàn)狀壩頂高程833.82m，能滿足要求。

大壩穩(wěn)定分析：大壩為砌石重力壩，壩頂高程為833.82m，壩高20.4m，壩頂長55m，寬2.5m，上游壩坡1∶0.2，下游壩坡1∶0.5，壩基為巖石基礎(chǔ)。根據(jù)《砌石壩設(shè)計規(guī)范》（SL25-2006），計算時采用抗剪強度計算公式計算，壩體抗滑穩(wěn)定計算成果見表2。

表2 砌體與基巖間抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算成果表

由上表可知，大壩現(xiàn)狀斷面不滿足規(guī)范的抗滑穩(wěn)定要求。

大壩結(jié)合溢流設(shè)施改造，將現(xiàn)狀大壩中部改造為溢流壩段，樁號0+019.7～0+034.7，其余壩段設(shè)計為非溢流壩段，樁號0+000～0+019.7和0+034.7～0+055，溢流壩設(shè)計壩頂高程831.0，上游壩坡不變，下游壩坡培厚，坡比由1∶0.5變?yōu)?∶0.7。非溢流壩設(shè)計壩頂高程834.12，上游壩坡不變，壩頂寬由2.5m加寬至3.4m，下游壩坡由1∶0.5變?yōu)?∶0.7。對設(shè)計斷面進行穩(wěn)定計算，計算結(jié)果見表3。

表3 砌體與基巖間抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算成果表

從表3數(shù)據(jù)可知，壩體抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

大壩應(yīng)力分析：根據(jù)《砌石壩設(shè)計規(guī)范》SL25-2006中規(guī)定，對現(xiàn)狀、設(shè)計斷面上、下游邊緣應(yīng)力進行計算，壩基上、下游邊緣應(yīng)力計算成果見下表4，表5。

表4 現(xiàn)狀上、下游邊緣應(yīng)力計算成果

表5 設(shè)計上、下游邊緣應(yīng)力計算成果

經(jīng)計算，壩基面的垂直正應(yīng)力小于地基的容許承載力2Mpa及砌石容許壓應(yīng)力，滿足規(guī)范要求。

3.1.2 大壩加固改造

大壩為砌石重力壩，壩頂高程為833.82m，壩高20.4m，壩頂長55m，寬2.5m，上游壩坡1∶0.2，下游壩坡1∶0.5。壩基為巖石基礎(chǔ)。

根據(jù)水庫調(diào)洪計算成果和大壩穩(wěn)定計算成果，對大壩結(jié)合溢流設(shè)施進行改造，增設(shè)溢流壩河段，結(jié)合現(xiàn)狀實際，根據(jù)下游河道地形、地質(zhì)條件，溢流壩布置在大壩中部的主河槽段，樁號0+019.70～0+034.70，總長15m。其余壩段設(shè)計為非溢流壩段，樁號0+000～0+ 019.7和0+034.7～0+055，溢流壩設(shè)計壩頂高程831.0，上游壩坡不變，下游壩坡培厚，坡比由1∶0.5變?yōu)?∶0.7。非溢流壩設(shè)計壩頂高程834.12m，上游壩坡不變，壩頂寬由2.5m加寬至3.4m，下游壩坡由1∶0.5變?yōu)?∶0.7。

溢流壩長15m，為開敞式溢流堰，分為2孔，每孔凈寬6m，中墩寬1.5m，邊墩寬0.75m，墩頭上、下游側(cè)為0.5m半圓型。墩長3.96m，墩高為2.82m，墩頂高程為833.82m。墩頂設(shè)寬3.4m的交通橋與兩側(cè)非溢流壩壩頂連接。交通橋為鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁板結(jié)構(gòu)，橋兩側(cè)設(shè)高1.1m仿大理石欄桿。溢流壩上游面與非溢流壩段協(xié)調(diào)一致，下游與非溢流壩之間通過導(dǎo)墻隔開，下游通過半徑4.5m的圓弧段與壩頂連接，溢流壩下游壩坡面高程829.08～820.45m為直線段，下游為半徑6m弧段與半徑4.2m的反弧挑鼻坎相撞，鼻坎高程為818.28m，挑角為25°，導(dǎo)墻高1.5～2.82m。

3.2 灌溉洞和右側(cè)泄洪洞改造

3.2.1 灌溉洞改造

現(xiàn)狀灌溉洞位于大壩的右側(cè)，進口無控制設(shè)施，洞身為圓拱直墻式，寬1.5m，洞高1.95m，拱高0.75m。灌溉洞出口底高程823.09m。目前，灌溉洞進口已淤堵，不能泄洪。本次工程設(shè)計將灌溉洞改建，進口開挖經(jīng)渠，長15m，底寬9.0m，邊坡1∶2.5～1∶6.3，進口現(xiàn)狀淤積面高程827.50m，將開挖至高程822.54m。

改造后的灌溉洞分為洞身段、閘室段、出口段，洞身段樁號0-002.466～0+009.616，長12.082m，洞身為圓拱直墻式，寬1.5m，洞高1.95m，拱高0.75m。對現(xiàn)狀洞內(nèi)進行維修，采用水泥砂漿抹面。閘室段樁號0+ 009.616～0+011.616，長2m，寬1.5m，設(shè)平面鋼閘門1部，閘孔尺寸1.5m×1.2m（寬×高），配套QL-80KN螺桿式手動啟閉機。出口段樁號0+011.616～0+022.016，長10.4m，寬1.5m，渠深1.5m，閘后接與現(xiàn)狀渠道連接，通過出口閘門控制最大流量3.3m3/s。

3.2.2 右側(cè)泄洪洞改造

現(xiàn)狀壩體左、右側(cè)各設(shè)一個泄洪洞，無控制設(shè)施，左側(cè)泄洪洞位于樁號0+018.4，出口底高程822.71m。右側(cè)泄洪洞位于樁號0+036.27，出口底高程822.54m。目前，左、右泄洪洞進口已淤堵，不能泄洪。右岸泄洪洞與灌溉洞相距相近，中心距3.47m，右岸泄洪洞進口開挖與灌溉洞進口引渠開挖結(jié)合進行。

改造后的泄洪洞分為洞身段、閘室段、泄槽段、挑流段，洞身段樁號0-002.256～0+009.616，長11.872m，洞身為圓拱直墻式，寬1.0m，洞高1.5m，拱高0.5m，對現(xiàn)狀洞內(nèi)維修，采用水泥砂漿抹面。閘室段樁號0+009.616～0+011.616，長2m，寬1.0m，設(shè)平面鋼閘門1部，閘孔尺寸1.0m× 1.2m（寬×高），配套QL-50KN螺桿式手動啟閉機。泄槽段樁號0+011.616～0+019.166，長7.55m，斷面為矩形，寬度由1m漸擴至2m，導(dǎo)墻高1.5m，縱坡1∶1.2。挑流段段樁號0+019.166～0+022.016，長2.85m，寬2.0m，鼻坎高程為818.03m，挑角為25°，墻高1.5～2.0m。

設(shè)計將左側(cè)泄洪洞封堵，封堵體采用M10水泥砂漿砌石塊石。

3.3 新建上壩道路

劉村溝水庫現(xiàn)狀無上壩道路，上壩需經(jīng)鄉(xiāng)級公路至北王鄉(xiāng)堡子上村，再沿溝道內(nèi)的羊腸小路至大壩下游上壩，交通極為不便，不利于防汛搶險，本次設(shè)計在溝道一側(cè)新修寬4m，設(shè)計長度2.70km的上壩道路，采用泥結(jié)碎石路面，厚200mm，路旁巖石邊坡1∶0.2，土體邊坡1∶0.75。

3.4 新建管理房

根據(jù)工程管理的需要，在庫區(qū)左岸下游平地，新建管理站，管理站占地面積320m2，建管理房3間，建筑總面積50m2，為磚混結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

劉村溝水庫除險加固工程后，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)可達到20年一遇洪水設(shè)計，100年一遇洪水校核標(biāo)準(zhǔn)，水庫正常運行期為21年，除防洪效益外，可改善灌溉面積10hm2，保證了工程效益的正常發(fā)揮，促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

TV62

C

1004-7042（2017）07-0038-02

郭靈燕（1982-），女，2016年畢業(yè)于鄭州大學(xué)水利水電工程專業(yè)，助理工程師。

2017-05-10；

2017-06-19