吳淑艷

（山西省汾河一壩管理局）

高林水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

吳淑艷

（山西省汾河一壩管理局）

高林水庫(kù)位于汾河一級(jí)支流柳根河上，地處平遙縣岳壁鄉(xiāng)高林村東南，是一座以防洪為主、兼顧農(nóng)業(yè)灌溉的?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)下游分布有9個(gè)自然村3萬(wàn)余人、2 113.3 hm2耕地，世界文化遺產(chǎn)平遙古城、國(guó)家級(jí)文物古跡雙林寺，以及山西南北鐵路、公路交通樞紐，區(qū)位十分重要。該水庫(kù)始建于1971年，運(yùn)行40多年來(lái)，淤積嚴(yán)重，設(shè)施不健全，部分壩體損壞，防洪能力大大下降，經(jīng)鑒定屬病險(xiǎn)水庫(kù)。針對(duì)水庫(kù)現(xiàn)狀，論述了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

高林水庫(kù) 除險(xiǎn)加固 工程設(shè)計(jì) 平遙縣

1 高林水庫(kù)簡(jiǎn)況

高林水庫(kù)位于汾河一級(jí)支流柳根河上，地處平遙縣岳壁鄉(xiāng)高林村東南，是一座以防洪為主、兼顧農(nóng)業(yè)灌溉的?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道和輸水洞三部分組成，洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)?？値?kù)容為124萬(wàn)m3。大壩為均質(zhì)碾壓土壩，壩頂長(zhǎng)560 m，最大壩高20.6 m，壩頂寬7 m。溢洪道位于大壩左側(cè)，為開(kāi)敞式，全長(zhǎng)276 m。輸水洞也位于大壩左側(cè)，全長(zhǎng)80 m，由進(jìn)水口和涵洞組成，涵洞為漿砌石拱涵，寬2.4 m，高1.8 m，因當(dāng)時(shí)無(wú)壓設(shè)計(jì)、有壓過(guò)水，致使洞內(nèi)產(chǎn)生裂縫，于1985年在洞內(nèi)套直徑1 m的鋼管，出口閘閥控制，消能設(shè)施齊備。后由于庫(kù)區(qū)淤積嚴(yán)重，進(jìn)水口堵塞，于1986年將涵洞管道進(jìn)口改為豎井，直徑1 m，高5.4 m，2013年應(yīng)急除險(xiǎn)加固中對(duì)洞內(nèi)鋼管進(jìn)行了更換，并更換了出口閘閥，修建閘房一座?，F(xiàn)狀輸水洞運(yùn)行良好。該水庫(kù)始建于1971年，1972年攔洪蓄水，1973年開(kāi)始受益。水庫(kù)保護(hù)范圍包括：下游防洪面積6.67 km2，其內(nèi)有9個(gè)自然村3萬(wàn)余人、2 113.3 hm2耕地，世界文化遺產(chǎn)平遙古城、國(guó)家級(jí)文物古跡雙林寺，南同蒲鐵路7.5 km、國(guó)道干線108和207公路、大運(yùn)高速公路等。

2 除險(xiǎn)加固的必要性

根據(jù)《高林水庫(kù)大壩安全鑒定論證報(bào)告》，樞紐大壩為三類(lèi)壩，屬病險(xiǎn)水庫(kù)。存在的主要問(wèn)題：一是上游壩坡不規(guī)則、無(wú)防護(hù)，部分壩面有塌陷，雨水沖刷嚴(yán)重；二是下游壩坡較陡，壩上無(wú)排水設(shè)施；三是水庫(kù)淤積嚴(yán)重，基本不能發(fā)揮農(nóng)業(yè)灌溉作用，防洪能力大為下降；四是大壩無(wú)觀測(cè)設(shè)施及管理房。該水庫(kù)現(xiàn)不僅已失去興利調(diào)節(jié)作用，而且防洪作用得不到保證，汛期洪水入庫(kù)后全部下泄進(jìn)入下游的南王水庫(kù)。近年來(lái)，水庫(kù)一直是和上游吊梨溝水庫(kù)和下游南王水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行，對(duì)上下游水庫(kù)作用的正常發(fā)揮也造成了一定的影響。水庫(kù)一旦失事，下游村鎮(zhèn)、重要設(shè)施及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全將受到巨大威脅，經(jīng)濟(jì)損失與社會(huì)影響無(wú)法估計(jì)。因此，對(duì)其進(jìn)行除險(xiǎn)加固是非常必要的。

3 水文計(jì)算與防洪能力復(fù)核

3.1 水文計(jì)算

高林水庫(kù)控制柳根河流域面積75.5 km2，其中石質(zhì)山區(qū)58.41 km2，土石山區(qū)0.8 km2，黃土丘陵階地區(qū)16.29 km2。流域長(zhǎng)度21.8 km，平均寬度3.46 km。按照《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》中的流域模型法、推理公式法及經(jīng)驗(yàn)公式法，分別進(jìn)行計(jì)算比較，并與現(xiàn)有已審批成果進(jìn)行對(duì)比分析，確定其30年一遇設(shè)計(jì)洪水量為329.4 m3/s，300年一遇校核洪水量為600.4 m3/s。

3.2 防洪能力復(fù)核

高林水庫(kù)的主要泄洪設(shè)施為溢洪道，位于大壩左側(cè)130 m處，為開(kāi)敞式，全長(zhǎng)276 m，由進(jìn)口段、明渠段、陡坡段和消力池組成。進(jìn)口段橫穿汾屯公路，橋孔凈寬18 m，高6 m，設(shè)有0.5 m高駝峰堰，堰頂高程805.5 m；明渠段全長(zhǎng)126 m。輸水洞由于泄流量較小，調(diào)洪計(jì)算時(shí)不予考慮。經(jīng)過(guò)調(diào)洪計(jì)算，水庫(kù)30年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)最高洪水位為809.82 m，300年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)最高洪水位為811.72 m。

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)壩頂高程進(jìn)行復(fù)核，結(jié)果為：30年一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)下壩頂高程為811.24 m，300年一遇校核洪水標(biāo)準(zhǔn)下壩頂高程為812.76 m。水庫(kù)現(xiàn)狀壩頂高程為812.9 m，壩頂無(wú)防浪墻。由水文計(jì)算成果可知，水庫(kù)現(xiàn)狀壩頂高程可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)、校核洪水標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)高林水庫(kù)現(xiàn)狀存在的問(wèn)題，除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容：一是對(duì)大壩進(jìn)行加固改造，增設(shè)下游貼坡排水及大壩觀測(cè)設(shè)施；二是新建水庫(kù)管理房；三是新建海漫和防沖槽；四是增設(shè)溢洪道防護(hù)設(shè)施。

4.1 壩體加固設(shè)計(jì)

水庫(kù)現(xiàn)狀上游壩坡為1∶1.8，壩面有沖溝，壩腳嚴(yán)重坍塌；下游壩坡為1∶1.83，抗滑方面不穩(wěn)定。大壩除險(xiǎn)加固對(duì)上下游壩坡、壩腳進(jìn)行改造。

大壩壩頂設(shè)200 mm厚泥結(jié)石路面，寬7.0 m，保持現(xiàn)狀高程812.90 m。大壩上游側(cè)設(shè)C20現(xiàn)澆混凝土路肩梁防護(hù)，下游側(cè)設(shè)C15素混凝土排水溝，尺寸為300 mm×300 mm。

對(duì)上游壩坡進(jìn)行削坡、清理、平整，設(shè)計(jì)坡度為1∶2.2，采用干砌石護(hù)坡，厚300 mm，其下鋪設(shè)150 mm碎石墊層。壩腳采用堆石防護(hù)，施工時(shí)先進(jìn)行堆石護(hù)腳，再在整修后的壩面上鋪筑150 mm厚碎石墊層，然后鋪筑干砌石。

下游對(duì)壩坡表面進(jìn)行清理、平整之后將壩坡培厚，坡度為1∶2.5，要求土方填筑壓實(shí)度δ≥0.96，滲透系數(shù)不大于1.0×10-4cm/s。為防止雨水徑流沖刷下游坡面，設(shè)計(jì)為草皮護(hù)坡。壩面及壩坡增設(shè)縱、橫向排水溝，排水溝尺寸為300 mm×300 mm，結(jié)構(gòu)為C15素混凝土。排水溝每隔10 m設(shè)伸縮縫，縫寬20 mm，縫內(nèi)填充聚乙烯閉孔泡沫板。

壩腳增設(shè)貼坡排水及壩腳排水溝。貼坡排水高程為797 m，高于下游壩腳高程792.10 m。貼坡排水結(jié)構(gòu)為400 mm厚的干砌石下鋪設(shè)500 mm厚的三級(jí)反濾層，排水溝尺寸為500 mm×500 mm，C15素混凝土結(jié)構(gòu)。

此外，為便于觀測(cè)及管理，在上下游壩坡均增設(shè)臺(tái)階，寬為1.5 m，采用C20砼現(xiàn)澆，軸線垂直于上、下游坡線，每級(jí)踏步高15 cm。

4.2 增設(shè)水庫(kù)觀測(cè)設(shè)施

本次除險(xiǎn)加固布置的觀測(cè)設(shè)施有水位尺、變形觀測(cè)臺(tái)和滲流觀測(cè)點(diǎn)。水位尺沿踏步布置，從整數(shù)高程805 m開(kāi)始，每1 m設(shè)一個(gè)水位桿，共8個(gè)。變形觀測(cè)臺(tái)用于觀測(cè)大壩的水平位移和垂直位移，共布設(shè)4個(gè)，分別位于大壩壩頂和下游壩坡。

4.3 新建水庫(kù)管理房

該水庫(kù)建成運(yùn)行多年來(lái)，一直沒(méi)有管理房，本次除險(xiǎn)加固工程新建水庫(kù)管理房一處。管理房位于大壩左岸，總建筑面積97.27 m2，共4間，磚混結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度。屋面采用4 mm厚SBS卷材防水層，外墻正立面瓷磚貼面，其他側(cè)面水泥砂漿抹面，內(nèi)墻全部白灰砂漿抹面，地面全部水泥砂漿抹面，磚砌臺(tái)階，鋁合金門(mén)窗，單層玻璃帶亮紗窗。散水每隔6 m設(shè)伸縮縫一道，縫寬20 mm。散水與外墻間設(shè)通縫，縫寬10 mm，縫內(nèi)填瀝青膠泥。

4.4 新建海漫及防沖槽

水庫(kù)溢洪道于2013年進(jìn)行應(yīng)急除險(xiǎn)加固，但是設(shè)計(jì)的末端海漫與防沖槽未修建，本次除險(xiǎn)加固對(duì)其進(jìn)行完善，在消力池末端新建海漫及防沖槽。

海漫段設(shè)0.5 m厚M7.5漿砌石護(hù)底，長(zhǎng)20 m；與消力池相連處寬14.6 m，底高程770 m；與防沖槽相連處寬20 m，縱坡5.0%，側(cè)墻為土墻，高3 m，頂寬2 m，梯形斷面，迎水面和背水面邊坡均為1∶2，迎水面設(shè)400 mm厚M7.5漿砌石護(hù)坡。

防沖槽底寬1.0 m，頂寬6 m，深2.5 m，上下游邊坡均為1∶1，槽內(nèi)設(shè)置堆石防沖刷。

4.5 增設(shè)溢洪道防護(hù)設(shè)施

水庫(kù)溢洪道位于大壩左岸130 m處，2013年10月水庫(kù)應(yīng)急除險(xiǎn)加固中進(jìn)行了擴(kuò)寬改造，側(cè)墻高5.7 m，現(xiàn)工程運(yùn)行良好。溢洪道進(jìn)口處橫穿汾屯公路，公路兩側(cè)有民居，本次考慮到水庫(kù)的安全管理，在溢洪道兩側(cè)翼墻頂布設(shè)鐵絲網(wǎng)圍欄，高2.0 m，長(zhǎng)552 m。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)高林水庫(kù)的除險(xiǎn)加固，消除了水庫(kù)安全隱患，提高了防災(zāi)減災(zāi)能力，減少了自然災(zāi)害對(duì)下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅，尤其是對(duì)世界文化遺產(chǎn)平遙古城起到保護(hù)作用。該工程的實(shí)施，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

TV22；TV62+1

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1008-0120（2017）02-0022-02

2017-03-15

吳淑艷（1971-）：女，工程師；通訊地址：太原市新建路31號(hào)，030002