韓世亮，宋美芝，王曉東

（1.安丘市下株梧水庫運營維護中心，山東 安丘 262100；2.安丘市水利局，山東 安丘 262100）

2018年8月18日，受臺風“溫比亞”的影響，安丘市降特大暴雨，平均降雨190.5mm，其中降水最大點位于輝渠鎮(zhèn)，降雨量達到324.1mm，安丘市部分水庫、河堤等水利設施受此影響，出現(xiàn)不同程度的損毀，其中大桃園水庫處于強降雨中心，損毀嚴重。

1 工程概況

大桃園水庫地處安丘市輝渠鎮(zhèn)大桃園村東南，屬汶河支流上游的一座以防洪為主，兼顧農業(yè)灌溉等綜合利用的?。?）型水庫，水庫下游緊鄰大桃園村，是一座頭頂庫?？刂屏饔蛎娣e3.0km2，總庫容33.38萬m3，興利庫容18.6萬m3，最大壩高17m，壩長102m，壩頂寬4.5m，水庫周圍都是群山，是一座標準山區(qū)水庫。大桃園水庫于1960年4月建成蓄水，水庫保護下游2000余人及266.67hm2耕地的安全，地理位置非常重要。

2018年“溫比亞”臺風過后，水庫實測壩頂高程199.58～200.27m，低于本次核算壩頂高程200.39m，壩頂高程達不到設計防洪標準；現(xiàn)狀迎水壩坡無防護，現(xiàn)狀坡比不滿足設計要求。大壩背水坡現(xiàn)狀無排水溝、排水體，壩后坡沖刷嚴重，且存在滲水明流。

水庫原放水洞已經廢棄。洞身封堵不嚴，壩后出口出現(xiàn)滲漏水。經對水庫進行安全鑒定，確定為三類壩。為確保水庫安全運行，必須對水庫進行除險加固。

2 設計洪水計算及大壩安全復核

2.1 設計洪水計算

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2017）》及《防洪標準（GB50201-2014）》規(guī)定，確定大桃園水庫為?。?）型水庫，工程等別為Ⅴ等，考慮水庫原設計洪水標準，確定水庫設計洪水標準為20年一遇，校核洪水標準200年一遇；溢洪道消能防沖設計洪水標準10年一遇。根據(jù)《山東省小型水庫洪水核算辦法》，采用經驗公式圖表查算法推算設計洪水。經計算，大桃園水庫各設計頻率下設計洪水和調洪演算特征值成果見表1。

2.2 防洪安全復核

按照《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL189-2013）（以下簡稱《設計規(guī)范》），分別按：1）正常蓄水位或設計洪水位加正常運用條件的壩頂超高；2）校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高；3）正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高加地震涌浪高（地震涌浪高取1.0m）3種運用條件計算，取其最大值分別計算壩頂高程，計算結果見表2。

由表2可知，大桃園水庫現(xiàn)狀壩頂高程，設計洪水位及校核洪水位運行情況下不滿足各種工況下的設計高程。

表1 大桃園水庫各設計頻率設計洪水及調洪演算特征值成果表

表2 水庫大壩防洪安全復核成果表

3 大壩工程設計

3.1 壩體尺寸設計

根據(jù)《設計規(guī)范》及《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001），并結合工程構造、施工、運行管理、防汛搶險、生產交通等因素，本次水毀修復，壩頂高程按199.80m設計，壩頂寬度4.5m，壩頂長度102m，壩頂采用泥結碎石路面厚100mm，下游側設預制混凝土路沿石，壩頂向外側按2%的坡度傾斜。根據(jù)防洪安全復核成果，大壩左端加高至高程200.40m處閉合，路寬4.5m，兩側設土路肩，兩側按1∶2.5補土放坡。大壩背水坡不設戧臺，背水坡坡比為 1∶2.5，迎水坡坡比為 1∶2.5。

3.2 迎水坡及背水坡設計

大壩迎水坡0+000~0+102段按設計坡比填筑、整坡；迎水坡新建M10漿砌塊石護坡，下設碎石墊層。

背水坡設計：一是壩坡整修。根據(jù)實測資料，大壩背水坡0+000~0+102段需進行補土局部壩坡裸露。施工中，應徹底清除現(xiàn)有坡面植被、腐殖質等，采用礫砂土或砂壤土進行壩坡補土整平，分層鋪設夯實，表面回填0.3～0.5m厚壤土，進行植草護坡。二是壩坡防護排水。沿壩軸線設置橫向排水溝1道位于大壩0+030處，樁號0+065處建臺階式排水溝一處；背水坡壩腳排水溝1道；大壩左、右端各設斜向排水溝一道，通至下游河道。排水溝均按10年一遇洪水標準設計，并結合管理、維護等因素合理確定斷面尺寸。排水溝采用C25預制混凝土結構，排水溝寬0.3m、深為0.2m。三是壩體排水。根據(jù)規(guī)范要求，大壩背水坡坡腳設貼坡式排水結構，貼坡式排水體位于大壩樁號0+025～0+091段，總長度66.00m，頂高程193.30m，外邊坡1∶2.5。排水體采用方塊石干砌。

3.3 壩坡穩(wěn)定計算

1）典型斷面選取。大桃園水庫滲流穩(wěn)定驗算典型斷面選取最大壩高處代表斷面作為典型斷面，相應大壩樁號為0+050。通過計算，修復后大桃園水庫大壩滲透系數(shù)壤土為6.1×10-5cm/s。

2）計算工況。根據(jù)《設計規(guī)范》采用如下4種工況計算。工況Ⅰ：上游興利水位，下游無水；工況Ⅱ：上游設計水位，下游相應頻率洪水位；工況Ⅲ：上游校核水位，下游相應頻率洪水位；工況Ⅳ：上游1/3壩高水位，下游無水。

3）滲流穩(wěn)定驗算：滲流計算采用二維流有限元法，利用河海大學工程力學研究所提供的水工結構有限元分析系統(tǒng)（AutoBank）軟件計算。滲流量及大壩滲流安全驗算成果見表3。

表3 大壩滲流安全驗算成果表

由表3可知，各種工況下的滲透流量均較小，滿足設計要求。

4 放水洞設計

4.1 放水洞泄流計算

在通常情況下，放水洞涵管的水流流態(tài)屬有壓自由出流，其過流能力按《水工設計手冊》中的公式計算。當水庫水位降至洞頂附近時，涵管水流變?yōu)榘胗袎毫骱蜔o壓流，此時涵管的過流能力應按半有壓流和堰流的有關公式計算。通過計算放水洞最大泄流量為0.72m3/s。

4.2 出口建筑物設計

現(xiàn)有放水洞出口無控制，本次設計新建閘閥室，閘閥為DN300蝶閥，閘閥室1間，為磚混結構，門窗采用防盜門窗，根據(jù)設計要求做好必要的防水設施。壩后地基條件為巖基出口不再考慮消能防沖設施，閘閥室后可接灌溉管道。

5 大壩壩后坡滲漏處理

通過對大壩進行鉆探得知：壩基存在滲漏問題，主要的滲漏水層為（2-1）層碎石土及頁巖裂隙帶，滲漏形式為雙層滲漏結構。根據(jù)現(xiàn)場查勘量測，壩后腳0+030~0+102段，庫水位196.35m條件下，出現(xiàn)滲漏水，且為清水，出水點高程為189.46~189.80m，匯成明流，經量測滲漏量約為10.0~11.0m3/h，屬于嚴重滲漏，影響水庫蓄水。為此，建議對壩基采取截滲處理，根據(jù)場地條件和巖土特征，（2-1）層碎石土滲透變形類型為管涌，可采取高壓擺噴形成連續(xù)帷幕墻截滲處理，頁巖可采取基巖灌漿帷幕處理。

6 結語

大桃園水庫設計完成后，安丘市水利局嚴格按照規(guī)定對水庫工程進行了招投標，擇優(yōu)選擇施工、監(jiān)理、檢測隊伍，施工過程中嚴抓工程質量，加快工程建設進度，強化審計監(jiān)督，加大行政監(jiān)察力度，確保了工程順利完工。2019年5月，大桃園水庫水毀修復和除險加固工程順利通過主體工程（蓄水）驗收。在2019年8月10~11日，安丘市再次受到了強臺風“利奇馬”的影響，大桃園水庫流域普降暴雨，累計降雨280mm，水庫再次受“利奇馬”臺風影響后,安丘市水利局組織專家進行了現(xiàn)場勘察，未發(fā)現(xiàn)該水庫水毀現(xiàn)象，水庫除險加固經受住了洪水考驗。