(濟(jì)寧市黃淮水利勘測設(shè)計院，山東 濟(jì)寧 272100)

1 工程概況

華村水庫位于淮河流域泗河的支流黃溝河中游，水庫控制流域面積129km2，水庫原設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為10000年一遇，水庫樞紐建筑物主要由大壩、溢洪道、放水洞三座建筑物組成，主壩為壤土心墻壩，大壩總體為東西走向，壩頂高程158.59m，最大壩高26.30m，壩頂長度327m，壩頂寬度6m，擋浪墻頂高程為159.29m；副壩由220m壤土均質(zhì)壩和200m漿砌石壩組成，全長420m，壤土均質(zhì)壩壩頂凈寬4.0～5.0m，最大壩高7.8m，壩頂高程為158.50m；漿砌石壩頂寬為0.4m,最大壩高5.4m，壩頂高程為158.50m；溢洪道位于主壩東側(cè)500m處，長650m，系人工開鑿山體而成，溢洪道凈寬75m，開敞式，底高程150.99m，溢洪道內(nèi)設(shè)15m寬子槽，底高程148.99m，子槽內(nèi)原設(shè)6孔2m×2m閘門，過水凈寬12m，現(xiàn)狀閘門已全部拆除，溢洪道現(xiàn)狀最大泄量為1235 m3/s。放水洞位于主壩樁號0+270處，進(jìn)口底高程137.87m，出口底高程137.65m，洞身比降1/600，洞長132.0m，設(shè)計輸水流量4.55 m3/s。放水洞結(jié)構(gòu)型式有兩種：閘門上游為漿砌石拱涵，過水凈寬1.10m，墩高0.85m，矢高0.55m，拱涵總高1.40m，拱全長67.0m；閘門下游為漿砌石拱廊道內(nèi)襯鋼筋混凝土壓力管，全長65.0m，襯管內(nèi)徑1.4m，外徑1.7m。放水洞孔口尺寸1.4m×1.4m，閘門為鑄鐵閘門，閘門尺寸1.88m×1.60m，啟閉設(shè)備采用10t手動啟閉機(jī)1臺。最大庫容為6820萬m3。華村水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧發(fā)電和水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的多年調(diào)節(jié)中型水庫。

華村水庫于1959年11月動工興建，1960年5月主體工程基本完成。

2 除險加固前后滲流計算與分析

滲流計算采用有限元法，滲流穩(wěn)定計算與分析包括滲流量、等勢線和滲流坡降計算三部分內(nèi)容[1-5]。

2.1 計算斷面及參數(shù)的選取

根據(jù)地質(zhì)勘探資料，結(jié)合運(yùn)行情況，選取大壩0+210斷面為典型斷面進(jìn)行計算(計算簡圖見圖1)。此次計算分析初選的各土層滲透系數(shù)按地勘報告提供的建議值列于表1中，以地質(zhì)勘探報告中提供的滲透系數(shù)為依據(jù)，壩基巖石按鉆孔控制深度參加計算，排水體按透水考慮。

圖1 除險加固前后大壩滲流典型斷面(高程單位：m)

表1 主壩滲流計算滲透系數(shù)

續(xù)表

2.2 計算工況

此次滲流量計算復(fù)核采用初設(shè)洪水調(diào)節(jié)成果，即上游興利水位150.99m，P=1%設(shè)計洪水位154.54m，P=0.05%校核洪水位156.42m。經(jīng)現(xiàn)場測量，上游水位為興利水位時，下游水位為131.91m；經(jīng)下游河道防洪演算，上游水位為100年一遇洪水時，下游水位為133.31m；上游水位為2000年一遇洪水時，下游水位為134.33m。

2.3 計算結(jié)果及分析

滲流計算采用有限元法，不同工況下計算得到的每延米滲流量見表2。

從計算結(jié)果看，除險加固前后各種工況下，大壩0+210斷面滲流情況正常，不會影響水庫正常蓄水；

表2 滲流計算得到的滲透流量

從現(xiàn)場踏勘和運(yùn)行情況看，在正常運(yùn)用條件下壩基滲水明流嚴(yán)重，壩后流水潺潺。

除險加固前后在興利水位、設(shè)計水位和校核水位三種工況下，計算得到的0+210斷面各特征庫水位的計算滲流場分布見圖2。滲流等勢線以上游壩腳為原點，向下游、向上分別為x、y軸。各工況下， 0+210斷面除險加固前后壩體、壩基內(nèi)的最大比降和位置、出逸點的比降和位置見表3。

圖2 除險加固前后0+210斷面各工況下滲流等勢線(高程單位：m)

表3 各工況下滲透比降計算結(jié)果

由以上計算結(jié)果可知，除險加固前后，在興利水位條件下，0+210斷面截水槽內(nèi)最大比降大于無保護(hù)條件下壤土的允許比降，存在滲透變形的可能，但加固后最大比降略小；壩基砂和壩殼的滲透出逸比降小于允許比降,不存在滲透變形的可能；在設(shè)計洪水位條件下，0+210斷面截水槽內(nèi)最大比降大于無保護(hù)條件下壤土的允許比降，截水槽壤土存在滲透變形的可能，斷面壩基砂和壩殼的滲透出逸比降小于允許比降，不會形成滲透變形；在校核洪水位工況下，0+210斷面截水槽內(nèi)最大比降大于壤土的允許比降，存在滲透變形的可能，斷面壩基砂和壩殼實際比降小于允許比降,不存在滲透變形的可能。

3 除險加固前后壩坡抗滑穩(wěn)定計算與分析

3.1 計算斷面及參數(shù)的選取

選取最大壩高斷面0+210斷面進(jìn)行分析，計算簡圖見圖1，計算參數(shù)見表4。

3.2 計算工況

根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合華村水庫具體運(yùn)用情況，分析穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全；庫水位降落期的上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全。具體如下：

a.興利水位(150.99m)條件下上游坡、下游坡穩(wěn)定計算。

b.設(shè)計洪水位(154.94m)條件下上游坡、下游坡穩(wěn)定計算。

表4 大壩邊坡穩(wěn)定計算物理力學(xué)指標(biāo)

c.校核洪水位(156.42m)條件下上游坡、下游坡穩(wěn)定計算。

d.自校核洪水位(156.42m)驟降至興利水位(150.99m)迎水坡穩(wěn)定計算。

3.3 各工況下的壩坡穩(wěn)定計算

除險加固前后各種工況下0+210斷面計算的最危險滑弧圓心位置和滑弧半徑見圖3。0+210斷面在靜水位和水位驟降的工況下，用簡化畢肖普法計算出的上游壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見表5、表6。

圖3 除險加固前后各工況下0+210斷面壩坡最危險滑動面(高程和尺寸單位：m)

表5 靜水位條件下壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

表6 水位驟降時的上游壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

從表5可以看出，除險加固前后0+210斷面在各種工況下計算出來的靜水位條件下的上、下游壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范值。表6中數(shù)據(jù)表明：該工況用簡化畢肖普法計算出的水位驟降時上游壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于1.20(非常運(yùn)用條件下的規(guī)范值)。

4 結(jié) 論

根據(jù)華村水庫的實際情況和除險加固方案，采用理正軟件，對大壩除險加固前后的滲流和壩坡穩(wěn)定進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：除險加固前后各種工況下，大壩0+210斷面滲流情況正常，不會影響水庫正常蓄水；在各種工況下，0+210斷面截水槽內(nèi)最大比降均大于無保護(hù)條件下壤土的允許比降，截水槽壤土存在滲透變形的可能，但興利水位下加固后較加固前最大比降略??；斷面壩基砂和壩殼的滲透出逸比降小于允許比降，不存在滲透變形的可能。除險加固前后0+210斷面在各種工況下計算出來的靜水位條件下的上、下游壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范值。水位驟降時上游壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)大于非常運(yùn)用條件下的規(guī)范值。由此可見，除險加固后能基本滿足大壩的防滲安全要求，壩體穩(wěn)定性略有提高。