白沙水庫輸水洞泄洪隱患分析及處理措施

姚憲淮

（河南省白沙水庫管理局，河南 許昌 461670）

1 基本情況

1.1 水庫概況

白沙水庫位于河南省禹州市西北與登封市的交界處，淮河流域沙潁河水系潁河上游，控制流域面積985km2，屬于淮河流域沙潁河水系潁河上游的大（2）型水庫。2003年6月至2005年6月對水庫進(jìn)行除險加固?，F(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)2000年一遇，總庫容2.78 億m3，興利水位225m，相應(yīng)庫容1.15億m3。每年6月21日至8月15日，白沙水庫汛期限制水位223m。水庫建成投入運(yùn)行以來，對于減輕潁河乃至淮河下游洪水威脅，改善防洪狀況具有重大作用。

1.2 特大汛情

2021年7月19日8∶00至20日下午14∶30，受臺風(fēng)“煙花”影響，水庫上游遭遇特大暴雨，最大降雨量蘆店達(dá)到386.50 mm。上游多個中小型水庫泄洪，入庫最大流量3370m3/s。7月22日下午16∶10，水庫水位達(dá)到225.63m，超汛限水位2.63 m，對應(yīng)庫容為11944.25 萬m3。水庫以下屬于平原地區(qū)，潁河兩岸土地肥沃、人口稠密，企業(yè)眾多。防洪保護(hù)區(qū)內(nèi)有禹州、許昌、襄城、臨潁、漯河等市、縣重要城鎮(zhèn)以及國家水利工程南水北調(diào)中線工程許昌段、京廣鐵路、禹亳鐵路、鄭萬高鐵、107國道和京港澳高速、鹽洛高速、鄭欒高速等國家重要的交通干線設(shè)施。水庫一旦失事，將給下游人民的生命財(cái)產(chǎn)造成不可估量的損失。

2 壩基滲流及減壓井水位觀測

2.1 建壩時壩基防滲處理

白沙水庫大壩位于潁河上游，壩頂高程263.30m，壩長1330m，最大壩高48.40m，為均質(zhì)土壩。大壩河槽段壩基采用黏土截水槽防滲。截水槽位于壩軸線上游70m處，槽底寬10m、槽深平均7m、最深達(dá)10m、邊坡1∶1，底部挖至紅砂巖，并設(shè)高2m，嵌入巖層0.30 ～0.50m的混凝土滯水墻。截水槽下游坡與覆蓋層砂卵石之間，回填中粗砂作為過濾。壩基防滲增設(shè)了水平黏土鋪蓋，寬30m，厚1.50 ～2.00m，以延長水平滲流通道。

2.2 減壓井水位觀測

在下游壩腳處0+400、0+510、0+635、0+700m處各建減壓井一座，減壓井井底高程分別為192.60 、191.80 、190.20 、190.36m，主要作用是觀測大壩砂卵石層的排水情況。減壓井水位和滲流量觀測，建庫初期為每日一次，以后改為兩日一次，每周一次，遞減到10天一次，規(guī)定每月5、15、25日觀測，1998年又恢復(fù)為每周一次。長年觀測數(shù)據(jù)顯示，水庫正常運(yùn)行情況下，4座減壓井呈現(xiàn)無水狀態(tài)。

2.3 壩基滲流量觀測

在大壩軸線0+930.30m且軸下154.87m處建有觀測設(shè)施量水堰，堰口高程189.46m，主要作用是觀測壩基滲流。量水堰原設(shè)在老河槽上，距壩腳200m，1954年建成始測；由于離壩腳較遠(yuǎn)，有雨水匯入，影響觀測精度，1989年秋在距壩腳10m處，新建量水堰一座。經(jīng)過多年的對比觀測，現(xiàn)已由新堰取代舊堰。量水堰下接黑龍?zhí)?，黑龍?zhí)段菜┒俗⑷霛}河河道，出口底部高程188.20m。

根據(jù)歷年最高庫水位時的滲漏量實(shí)際測算：1955年庫水位220.70m時，滲漏量為51.50 dm3/s；1969年庫水位220.64m時，滲漏量為29dm3/s；1998年庫水位220.59m時，滲漏量為21.50 dm3/s；2010年庫水位220.62m時，滲漏量為20dm3/s，4次觀測庫水位變化很小，但隨時間的增加滲漏量卻逐年減少。從1969-2010年，41a滲漏量由29dm3/s減少至20dm3/s，滲漏量基本趨于穩(wěn)定。根據(jù)1987年淤積觀測資料，1979-1986年泥沙淤積平均厚度為1.50m。隨著時間推移，水庫淤積增加，滲漏量減少，大壩防滲性能趨于安全。

3 輸水洞泄洪存在的安全隱患

3.1 輸水洞概況

在大壩右端建有具有泄洪功能的輸水洞，輸水洞為圓形有壓隧洞，洞身直徑3.30m，洞身長度359.15m，進(jìn)口底高程195.92m。進(jìn)口檢修平板門尺寸，高3.30m×寬3.30m，閘門啟閉方式為卷揚(yáng)啟閉機(jī)；出口工作門尺寸，高3.00m×寬2.50m，閘門啟閉方式為液壓啟閉機(jī)，輸水洞最大泄量118.50m3/s。

3.2 輸水洞泄洪導(dǎo)致減壓井水位驟升

由于水庫上游普降暴雨，庫水位超汛限水位。7月21日0時，輸水洞開始泄洪，泄流量96.90m3/s。洪水經(jīng)輸水洞尾水渠入潁河河道，到第一座魚塘攔河壩遇阻，致河道內(nèi)洪水位壅高2.35m，倒灌入黑龍?zhí)?，淹沒大壩滲流觀測設(shè)施即三角形量水堰，阻斷大壩滲流通道，致使大壩壩基滲水和壩體滲水無法排出。經(jīng)觀測大壩3#減壓井，井內(nèi)水位由無水狀態(tài)驟升1.82m。

3.3 攔河壩造成壩基和壩體滲水雍堵

壩基滲流出口約300m處，當(dāng)?shù)卣跐}河河道建有兩座攔河壩。第一座魚塘攔河壩為漿砌石壩，距黑龍?zhí)段菜┒顺隹诩s200m，壩頂高程189.17m，最大壩高1.35m，壩長58.10m，攔斷了潁河河道，為防止魚群被沖入河道，在壩頂裝設(shè)1m高鋼絲攔網(wǎng)。目前，壩前水深1.35m。第二座魚塘攔河壩也為漿砌石壩，在第一座攔河壩下游約200m處，壩頂高程188.84m，壩高1.50m，壩長45m，左壩端已被沖毀，剩余壩段攔斷潁河河道約三分之二，縮窄了潁河行洪斷面。輸水洞泄洪時，抬高了河道水位，壩基和壩體滲水在量水堰下游黑龍?zhí)都拔菜斐邵斩拢罱K導(dǎo)致減壓井水位驟升。

4 壩基和壩體滲流雍堵造成危害及處理措施

4.1 壩基和壩體滲水雍堵造成的危害

從大壩、輸水洞、量水堰、潁河河道、第一座魚塘攔河壩、第二座魚塘攔河壩相對高差及7月21日輸水洞泄洪事實(shí)分析，潁河河道兩座魚塘攔河壩造成壩基和壩體滲水積聚在大壩壩腳處的壩體內(nèi)。如果不立即排出壩體內(nèi)積水，將導(dǎo)致壩體與壩基的摩擦阻力減小，影響壩體穩(wěn)定，對大壩形成重大安全隱患。若繼續(xù)從輸水洞泄洪，將危及大壩安全。

4.2 采取的處理措施

4.2.1 改用溢洪道開閘泄洪

溢洪道位于主壩左端約300m處，溢洪道溢流堰頂高程225.92m，七孔弧形閘門，最大泄量為480m3/s。2003年水庫除險加固后，主溢洪道堰頂高程為222m，泄洪閘門改為弧形5孔鋼閘門，寬12m、高9.50m，最大泄量5922m3/s。自7月21日輸水洞泄洪流量96.90m3/s，發(fā)現(xiàn)對大壩滲流和壩體穩(wěn)定造成嚴(yán)重隱患后，白沙水庫為確保大壩安全，立即采取緊急處置措施，于7月22日16時關(guān)閉輸水洞泄洪通道，改由溢洪道承擔(dān)全部泄洪任務(wù)。溢洪道泄洪是水庫建成68年來首次開閘泄洪，在沙潁河流域防洪調(diào)度中起著重要作用。

4.2.2 拆除河道內(nèi)兩座攔河壩

2021年7月29日，河南省白沙水庫管理局組織5位水利專家組成專家組，就白沙水庫輸水洞尾水渠末端潁河河道內(nèi)，白北村兩座魚塘攔河壩擋水對水庫大壩安全的影響進(jìn)行了論證。專家組通過實(shí)地查看、現(xiàn)場測量、查閱資料及輸水洞泄洪期間因魚塘攔河壩擋水造成河道水位抬升，淹沒大壩滲流觀測設(shè)施等事實(shí)，進(jìn)行分析論證：立即與當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)部門溝通，拆除白北村兩座魚塘攔河壩，消除危及大壩安全的隱患；輸水洞泄洪時，加強(qiáng)大壩滲流觀測，確保大壩安全。

白沙水庫管理局加大與地方政府協(xié)調(diào)力度，在較短時間內(nèi)拆除了影響大壩滲流和壩體安全的兩座攔河壩，保證了大壩壩基和壩體滲水暢通無阻流入潁河。

5 結(jié)語

白沙水庫上游遭遇特大暴雨，庫水位超汛限水位，輸水洞泄洪造成減壓井水位急劇上升，導(dǎo)致壩基和壩體滲水雍堵，對大壩安全帶來嚴(yán)重隱患。白沙水庫采取果斷措施，由輸水洞泄洪改為溢洪道泄洪。在地方政府的大力支持下，拆除了影響河道行洪安全的兩座攔河壩，使壩基和壩體滲流暢通無阻，確保了大壩安全，為保護(hù)下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全做出了巨大貢獻(xiàn)。