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1、某水库加固设计的稳定计算 - 水利治理 摘 要：良图沟水库是一座以防洪、灌溉、养殖为主的综合利用的小 一型水库。存在坝高不够、输水洞漏水、溢洪道无边墙、大坝缺少 观测设施等安全隐患，因此必须对水库采取除险加固措施。为了提 高水库的经济效益和社会效益，保证水库的整体稳定，对大坝、溢 洪道、输水洞三部分进行改造，使溢洪道整体稳定和泄流能力达到 防洪要求。关键词：水库；除险加固；大坝；溢洪道；输水洞良图沟水库为粘土心墙坝，水库枢纽的主要建筑物包括大坝、 溢洪道、输水洞三部分，水库运行 30 多年无人管理，坝高不满足防 洪要求，前后坝坡较陡，前坝坡块石风化严重，局部坝体已裸露在 外，坝体有被淘涮的危险
2、，但未发现有渗漏及管涌现象，后坝脚未 见排水体。溢洪道因运行多年，底板风化，输水洞进口闸门及启闭 设备不能正常工作。诸多问题对水库安全运行不利，急待解决。1 坝体加固方案大坝加高，坝顶高程为 202.76 米，防浪墙顶高程 203.96 米， 坝顶宽为 4 米，防渗体为钢筋混凝土防渗墙，顶宽 0.5 米，为重力 式断面，前后坝坡坡比均为 1：2.5，前坝坡 0.3 米厚干砌块石，0.2 米厚碎石，0.1 米厚粗砂。后坝坡 0.1 厚碎石护坡，后坝脚设棱体排 水。2 溢洪道加固方案溢洪道底板拆除重新衬砌 0.3 米厚钢筋砼，低洼处用毛石混凝土填筑，左侧边墙拆除重建，右侧山体风化带新建 90 米边
3、墙，溢 洪道尾端 15 米设铁线石笼护坦。3 输水洞加固方案输水洞进口清淤，增设启闭设备，对工作桥启闭台进行维修， 出口消力池拆除重建。考虑水库淤积问题，进口抬高，在输水洞前 建钢筋混凝土竖井，井顶高程为新设计水库死水位。4 大坝加固设计因水库大坝坝高不满足防洪要求，需要加高 1.5 米，心墙现 顶高程 201.1 米不变，设钢筋混凝土防渗和防浪墙，大坝前后坝坡 坡比均为 1：2.5，重新铺砌 30cm 干砌块护坡、20cm 厚碎石垫层、 10cm 厚砂垫层，后坝坡 10cm 碎石护坡，后坝脚设棱体排水。（1）设计洪水位加正常运用情况的坝顶高程（2）校核洪水位加非正常运用情况的坝顶高程以上计算
4、成果，设计防洪标准 P=3.33%的坝顶高程 202.12 米， 校核防洪标准 P=0.33%的坝顶高程 203.96 米。取其大值，现状坝顶 高程为 202.45 米，该坝顶高程高于现状坝顶高程，说明现坝高不满 足要求。5 大坝渗流稳定计算（1）计算工况：依据小型水利水电工程碾压式土石坝设计 导则确定。1）正常工作条件：正常蓄水位上、下游坡的稳定渗流期； 设计洪水位上、下游坡的稳定渗流期；1/3 水位上、下游坡的稳定渗流期；2）非常运用条件：校核洪水位上、下游坡的稳定渗流期（2）计算原理：采用北京理正软件设计研究院编制的理正 边坡稳定分析软件计算坝坡抗滑稳定安全系数。经计算可知，边坡稳定系数
5、大于规范允许的安全系数，所以 土坝的边坡是稳定的。6 溢洪道加固设计位于右岸开敞式溢洪道，由进口引渠段、宽顶堰、陡坡段组 成，全长 223.5m，堰顶高程 198m，净宽 25.0m ，堰长 15 米，引渠 段长 5 米，陡坡段长度 193.5m，底坡 0.01。底板低洼不平，其中有 20 米长 2 米多深的坑，本次溢洪道表面清淤后，底板重新衬砌，厚 度为 0.3 米，两侧边墙一部分产生倾覆，本次拆除重新砌筑，右侧 山体段一部分岩体风化，本次在山体风化带修 90 米边墙，以利于工 程排险。采用 300 年一遇洪水标准对溢洪道控制段进行泄洪安全复核。 进口引渠段及堰体段采用明渠均匀流进行计算，陡
6、槽段按 300 年一 遇洪水相应最大泄量为 342.07m3/s 分段求和法进行水面线推求。3）用分段求和法试算陡坡段水面线。从计算结果上看，溢洪道边墙满足于水利枢纽工程除险加 固近期非常运用洪水标准的意见300 年一遇洪水的要求。从以上 计算结果可知，溢洪道墙体高满足 300 年一遇泄量要求，不需要加 高。但溢洪道边墙局部产生倾覆，浆砌石墙体冻融严重，当时是“三 边”工程，施工质量得不到保证，本次边墙全部拆除重建。 7 溢洪道新建边墙稳定计算7.1 桩号 0+012 段墙体稳定计算：墙高 6 米、坡比 1：0.5， 其它数据同前。6）基础底面积土上的摩擦系数 Kh（满足要求）7）抗倾覆力矩与
7、倾覆力矩倾覆力矩=3707.2 溢洪道桩号 0+85 段原重力式挡土墙的稳定计算：7）抗倾覆稳定安全系数 1.05满足稳定要求。8 结论与建议根据大坝现状加固方案准备了三个，第一方案是前后坝坡培 厚加高，粘土心墙加高到校核洪水位 203.24 米；第二方案是大坝坝 坡在培厚后满增设钢筋混凝土防渗墙，坝顶加防浪墙；第三方案是 在大坝培厚后不加高大坝，加宽溢洪道。因良图沟水库坝坡不满足 稳定要求，粘土心墙不满足防渗要求，所以无论选择哪种方案，都 要前后坝坡培厚至稳定状态，第一方案水库淤积严重，库区取土方 便，但交通不便，筑坝材料要二次倒运，且防渗体不满足防冻要求， 第三方案从除险加固方面考虑比较合理，但是溢洪道右侧山体后是 耕地，如果拓宽溢洪道，那么就需要征占地，投资会相对较大些， 而大坝加高 0.3 米后再加 1.2 米的防浪墙是比较经济科学的。所以建 议选择第二方案。 参考文献1中华人民共和国行业标准溢洪道设计规范SL274-2001.2辽宁省大中型病险水库除险加固初步设计大纲.3辽宁省小（）型水除险加固工程初步设计编制规程.
