对新户坪水库除险加固工程的思考

对新户坪水库除险加固工程的思考

　　对新户坪水库除险加固工程的思考摘要为保障新户坪水库的稳定与安全,对新户坪水库的现状,即稳定、防渗、防洪、泄洪进行浅析,并提出相关意见和措施,以促进新户坪水库的安全运行。　　关键词新户坪水库;除险加固;大坝安全;稳定;防渗　　1新户坪水库的概况　　1999年经历百年一遇的洪水之后,玛纳斯县玛河管理处作出了对新户坪水库进行除险加固的重大决策,在这次洪水期间新户坪水库险情连连,使得新户坪水库受到严重威胁[1,2]。　　新户坪水库1964年开工,1971年主体工程完工,由于“文化大革命”的影响,工程民工突击维修,1972年初水库开始蓄水使用,该工程因护坡设施不足,依靠梢草维护,勉强蓄水1100~1200万m3,坝体曾多处出现纵横裂缝,多年来一直带病运行。经过几次除险加固以后,运行情况有了很大的改观。目前,水库平均水深5m,最大水深6.7m。坝型为均质土坝,最大坝高10.3m,坝顶宽5m,坝底宽45m,坝长10.8km,大坝上游混凝土护坡8.15km,其余为1.0∶2.5土坡。水库设施库容3000万m3,现上级主管部门限定的最大库容为2200万m3(包括已经淤积的库容),年调节水量6000万m3,n2000年供水量24956万m3,灌溉面积3.1万hm2。水库引水渠为莫河渠,泄水渠是新湖总场干渠,新户坪水库放水涵洞为双孔矩形钢筋混凝土涵洞,洞高1.8m、宽1.8m,涵洞总长41m,洞身每7m设一道沉降缝。闸井室分布在涵洞中部,闸井内装平板钢闸门,门体尺寸2.2~2.3m。涵洞最大泄流量32m3/s,没有设溢洪道。塔西河下游的拦河水库塔西河水库没有溢洪道,其下泄的洪水全部流入新户坪水库,所以新户坪水库由于其特殊的地理位置而具有跨流域运行的特性,原为注入式水库,在承担了塔西河水库的泄洪流量后,必须设置溢洪道。　　新户坪水库在运行的30年中淤积严重,一方面是玛纳斯河含泥沙量较大,另一方面是由于塔西河水库下泄洪水挟带的泥沙,尤其是1982年之前,莫河渠衬砌工程未做。由于渠道土质抗冲刷能力低、坡度大,水流把老莫河渠冲刷成了一个50~60m宽、6~8m深的小河,使大量的泥沙流进水库。1999年由昌吉州水利水电勘测设计院勘测的新户坪水库库容资料表明,目前新户坪水库的库容已经淤积达到700万m3。　　2气象水文及地质概况　　玛纳斯县属大陆性干旱气候区,总体特点是:冬季寒冷、夏季酷热,年温差和日温差较大,年平均气温6.9℃,极端最高气温43.1℃,极端最低气温-42.4℃,年较差43.5~44.7n℃。降水少,蒸发量大。降水因受地形的影响,南北降水悬殊较大,北部沙漠区年降水总量为117.2mm,年蒸发量1946.4mm,中部平原区为167.0mm,年蒸发量1803.5mm,南部山区为543.5mm。　　新户坪水库为灌注玛纳斯河水的平原水库,属于玛纳斯河流域。而塔西河下游的塔西河水库位于新户坪水库东南方向5.3km以外,是修建在塔西河下游河道上的拦河水库,分上、中、下3个水库,库容分别为500、40、20万m3,因为塔西河水库库容太小,调蓄能力差,所以常有洪水下泄,下池的洪水最终流入新户坪水库;这样,新户坪水库除有拦蓄和渔业任务外,还承担着塔西河水库下泄的洪水,因此,新户坪水库的洪水标准复核还需要对塔西河水库进行水文计算。　　塔西河水库每年7~8月都有洪水泄入新户坪水库,尤其是1999年共下泄洪量达3000万m3,而7~8月正是新户坪下游莫河渠灌区的灌溉繁忙季节,水库水位一般在426.0~426.1m之间,库容达1200~1400万m3,该水位已接近水库的设计洪水位426.96m,塔西河水库的下泄洪量显然对新户坪水库的安全构成巨大的威胁。这2座水库在修健时均未考虑到这种威胁,直到最近几年,由于塔西河水库的下泄洪量较大,才引起有关领导的重视。n　　新户坪水库在大的地貌单元上,位于玛纳斯河积扇扇缘潜水溢出带,地下水埋深0~1.5m。库坝区出露地层为第四系松散堆积物,主要岩性有粉土、粉质粘土、粉细沙、中粗沙等,地层结构自上而下为粉土-粉质粘土-粘土,各层之间夹有厚度不等的粉细沙透境体,成犬牙交错分布。在地形低洼的冲沟或槽湾中沉积着厚度较大的中细沙,在水平方向的分布多成不连续体。　　水库建成后,由于长期蓄水,大坝周围已发生大面积浸没。被浸没的土地盐碱化严重,潜水矿化度5~10g/L,水化学类型C工-Na型水。土体工程地质特性变差,一般在埋深3~5m以内成软塑状态,地基承载力较低[3,4]。　　根据国家地震动峰值加速度区划图查得玛纳斯新户坪水库区,地震加速度为0.15g,设防烈度为7度。3水库存在的问题及除险加固的任务　　2000年通过水库大坝安全鉴定,认为主坝段坝体填筑质量差,坝坡不稳,坝基未作彻底处理,渗漏严重,水库淤积严重,影响水库效益的发挥,水库实际抵御洪水标准低于部颁水利枢纽工程除险加固近期非常运用的洪水标准,确定新户坪水库大坝为三类坝,为病险库。　　针对水库大坝存在的的以上问题,除险加固施工图设计根据上级部门已经批准的《新户坪水库除险加固初步设计》制定的设计方案以及新户坪水库管理单位——n玛纳斯线玛纳斯河客理处的意见,具体的设计任务有:一是从安全的角度出发,新户坪不库增设溢洪道。二是加固更新大坝防浪混凝土板护坡;同时,为提高坝体防渗性能,在坝坡混凝土护坡面板下铺复合土工膜;对坝基进行垂直铺设复合土工膜,提高坝体抗冲刷、降低坝内渗压管水头和坝基防渗能力。三是改建坝体防浪墙,做加高、加固处理。四是坝面加铺戈壁,以利于行人行车,方便水库管理。五是库内淤积泥水处理的措施。　　4处理措施　　(1)新户坪水库增设溢洪道。在遇到300年一遇洪水或较大洪水,泄洪涵洞不足泄洪时,可以启用溢洪道参与防洪、泄洪,以促进大坝的安全。　　(2)加固更新防浪混凝土板护坡。有8.1km长的坝体需要加固更新混凝土板护坡,同时,在坝坡上铺设复合土工膜,对坝基的薄弱部位进行垂直铺设复合土工膜,以提高坝体、坝基防冲刷和防渗能力。该方法对土坝加固、防渗具有较好的效果。　　(3)根据调洪演算的结果,汛期水库上限洪水位定为427.00m,设计洪水位和校核洪水位分别为427.65m和428.19m,确定防浪墙顶高程应为430.55m,原则顶高程为429.45m,防浪墙高为0.8m,并且防浪墙不能承受水压;为此,新建全坝段防浪墙,结构型式为钢筋混凝土挡土墙式。n　　(4)为了降低坝体测压管水头,在坝后设置贴坡排水;另外,对目前坝后排水渠应做疏通加深,使坝后排水通畅通。　　5对新户坪水库除险加固工程的思考　　新户坪水库是参与塔西河水库分洪的拦河平原水库,具有调洪任务。该项工程自2002年9月6日开工至2003年11月基本完工,2003年2月11日,专家组对新户坪水库大坝进行安全鉴定,2003年2月25日又对新户坪水库除险加固进行蓄水前阶段性验收。笔者对该项工程设计施工有以下几方面的认识与思考。　　(1)新户坪水库除险加固工程设计在坝体稳定计算、渗流计算时分析计算的是坝体的,而对坝基计算、坝基基础的渗流计算评价不够。这样渗流没截断,坝后是否会出现管理涌有待研究,但一定会出现渗流,其大小还须进一步判定。建议必须进行坝基计算且要求分段计算。　　(2)防冻层是砂砾石,如果砂型不好,坝坡最下面一块面板虽有排水孔,但若排水不及时,坝坡顶托,能否保证充水还有待研究。建议在运行管理上不要让排水失效。　　(3)新户坪水库除险加固对坝基坝体都进行了防渗,但基础底下、边坡、边墙是否会出现冻涨,是否会因走水、渗透比降变化,造成冲刷还有待进一步探讨。n　　(4)闸底涵洞部分口径变小,前面翼墙未动。建议闸前八字墙应配套改建,涵洞进口设事故点。新户坪水库除险加固工程已完工,运行正常,但作为业主方在思想认识上不能麻痹,应对大坝安全加强重视,加强观测、巡坝;要有抢险队伍,储备一定的防洪物资,加强24h值班巡坝,尤其是溢洪道的巡视,以确保水库安全运行。　　6