摘要為保障新戶坪水庫(kù)的穩(wěn)定與安全，對(duì)新戶坪水庫(kù)的現(xiàn)狀，即穩(wěn)定、防滲、防洪、泄洪進(jìn)行淺析，并提出相關(guān)意見(jiàn)和措施，以促進(jìn)新戶坪水庫(kù)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 新戶坪水庫(kù);除險(xiǎn)加固;大壩安全;穩(wěn)定;防滲

1新戶坪水庫(kù)的概況

1999年經(jīng)歷百年一遇的洪水之后，瑪納斯縣瑪河管理處作出了對(duì)新戶坪水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固的重大決策，在這次洪水期間新戶坪水庫(kù)險(xiǎn)情連連，使得新戶坪水庫(kù)受到嚴(yán)重威脅[1，2]。

新戶坪水庫(kù)1964年開(kāi)工，1971年主體工程完工，由于“文化大革命”的影響，工程民工突擊維修，1972年初水庫(kù)開(kāi)始蓄水使用，該工程因護(hù)坡設(shè)施不足，依靠梢草維護(hù)，勉強(qiáng)蓄水1 100~1 200萬(wàn)m3，壩體曾多處出現(xiàn)縱橫裂縫，多年來(lái)一直帶病運(yùn)行。經(jīng)過(guò)幾次除險(xiǎn)加固以后，運(yùn)行情況有了很大的改觀。目前，水庫(kù)平均水深5m，最大水深6.7m。壩型為均質(zhì)土壩，最大壩高10.3m，壩頂寬5m，壩底寬45m，壩長(zhǎng)10.8 km，大壩上游混凝土護(hù)坡8.15km，其余為1.0∶2.5土坡。水庫(kù)設(shè)施庫(kù)容3 000萬(wàn)m3，現(xiàn)上級(jí)主管部門限定的最大庫(kù)容為2 200萬(wàn)m3(包括已經(jīng)淤積的庫(kù)容)，年調(diào)節(jié)水量6 000萬(wàn)m3， 2000年供水量24 956萬(wàn)m3，灌溉面積3.1萬(wàn)hm2。水庫(kù)引水渠為莫河渠，泄水渠是新湖總場(chǎng)干渠，新戶坪水庫(kù)放水涵洞為雙孔矩形鋼筋混凝土涵洞，洞高1.8m、寬1.8m，涵洞總長(zhǎng)41m，洞身每7m設(shè)一道沉降縫。閘井室分布在涵洞中部，閘井內(nèi)裝平板鋼閘門，門體尺寸2.2~2.3m。涵洞最大泄流量32m3/s，沒(méi)有設(shè)溢洪道。塔西河下游的攔河水庫(kù)塔西河水庫(kù)沒(méi)有溢洪道，其下泄的洪水全部流入新戶坪水庫(kù)，所以新戶坪水庫(kù)由于其特殊的地理位置而具有跨流域運(yùn)行的特性，原為注入式水庫(kù)，在承擔(dān)了塔西河水庫(kù)的泄洪流量后，必須設(shè)置溢洪道。

新戶坪水庫(kù)在運(yùn)行的30年中淤積嚴(yán)重，一方面是瑪納斯河含泥沙量較大，另一方面是由于塔西河水庫(kù)下泄洪水挾帶的泥沙，尤其是1982年之前，莫河渠襯砌工程未做。由于渠道土質(zhì)抗沖刷能力低、坡度大，水流把老莫河渠沖刷成了一個(gè)50~60m寬、6~8m深的小河，使大量的泥沙流進(jìn)水庫(kù)。1999年由昌吉州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院勘測(cè)的新戶坪水庫(kù)庫(kù)容資料表明，目前新戶坪水庫(kù)的庫(kù)容已經(jīng)淤積達(dá)到700萬(wàn)m3。

2氣象水文及地質(zhì)概況

瑪納斯縣屬大陸性干旱氣候區(qū)，總體特點(diǎn)是:冬季寒冷、夏季酷熱，年溫差和日溫差較大，年平均氣溫6.9℃，極端最高氣溫43.1℃，極端最低氣溫-42.4℃，年較差43.5~44.7℃。降水少，蒸發(fā)量大。降水因受地形的影響，南北降水懸殊較大，北部沙漠區(qū)年降水總量為117.2mm，年蒸發(fā)量1 946.4 mm，中部平原區(qū)為167.0mm，年蒸發(fā)量1 803.5mm，南部山區(qū)為543.5mm。

新戶坪水庫(kù)為灌注瑪納斯河水的平原水庫(kù)，屬于瑪納斯河流域。而塔西河下游的塔西河水庫(kù)位于新戶坪水庫(kù)東南方向5.3km以外，是修建在塔西河下游河道上的攔河水庫(kù)，分上、中、下3個(gè)水庫(kù)，庫(kù)容分別為500、40、20萬(wàn)m3，因?yàn)樗骱铀畮?kù)庫(kù)容太小，調(diào)蓄能力差，所以常有洪水下泄，下池的洪水最終流入新戶坪水庫(kù);這樣，新戶坪水庫(kù)除有攔蓄和漁業(yè)任務(wù)外，還承擔(dān)著塔西河水庫(kù)下泄的洪水，因此，新戶坪水庫(kù)的洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核還需要對(duì)塔西河水庫(kù)進(jìn)行水文計(jì)算。

塔西河水庫(kù)每年7~8月都有洪水泄入新戶坪水庫(kù)，尤其是1999年共下泄洪量達(dá)3 000萬(wàn)m3，而7~8月正是新戶坪下游莫河渠灌區(qū)的灌溉繁忙季節(jié)，水庫(kù)水位一般在426.0~426.1m之間，庫(kù)容達(dá)1 200~1 400萬(wàn)m3，該水位已接近水庫(kù)的設(shè)計(jì)洪水位426.96m，塔西河水庫(kù)的下泄洪量顯然對(duì)新戶坪水庫(kù)的安全構(gòu)成巨大的威脅。這2座水庫(kù)在修健時(shí)均未考慮到這種威脅，直到最近幾年，由于塔西河水庫(kù)的下泄洪量較大，才引起有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的重視。

新戶坪水庫(kù)在大的地貌單元上，位于瑪納斯河積扇扇緣潛水溢出帶，地下水埋深0~1.5m。庫(kù)壩區(qū)出露地層為第四系松散堆積物，主要巖性有粉土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)沙、中粗沙等，地層結(jié)構(gòu)自上而下為粉土-粉質(zhì)粘土-粘土，各層之間夾有厚度不等的粉細(xì)沙透境體，成犬牙交錯(cuò)分布。在地形低洼的沖溝或槽灣中沉積著厚度較大的中細(xì)沙，在水平方向的分布多成不連續(xù)體。

水庫(kù)建成后，由于長(zhǎng)期蓄水，大壩周圍已發(fā)生大面積浸沒(méi)。被浸沒(méi)的土地鹽堿化嚴(yán)重，潛水礦化度5~10g/L，水化學(xué)類型C工-Na型水。土體工程地質(zhì)特性變差，一般在埋深3~5m以內(nèi)成軟塑狀態(tài)，地基承載力較低[3，4]。

根據(jù)國(guó)家地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖查得瑪納斯新戶坪水庫(kù)區(qū)，地震加速度為0.15g，設(shè)防烈度為7度。 3水庫(kù)存在的問(wèn)題及除險(xiǎn)加固的任務(wù)

2000年通過(guò)水庫(kù)大壩安全鑒定，認(rèn)為主壩段壩體填筑質(zhì)量差，壩坡不穩(wěn)，壩基未作徹底處理，滲漏嚴(yán)重，水庫(kù)淤積嚴(yán)重，影響水庫(kù)效益的發(fā)揮，水庫(kù)實(shí)際抵御洪水標(biāo)準(zhǔn)低于部頒水利樞紐工程除險(xiǎn)加固近期非常運(yùn)用的洪水標(biāo)準(zhǔn)，確定新戶坪水庫(kù)大壩為三類壩，為病險(xiǎn)庫(kù)。

針對(duì)水庫(kù)大壩存在的的以上問(wèn)題，除險(xiǎn)加固施工圖設(shè)計(jì)根據(jù)上級(jí)部門已經(jīng)批準(zhǔn)的《新戶坪水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)》制定的設(shè)計(jì)方案以及新戶坪水庫(kù)管理單位——瑪納斯線瑪納斯河客理處的意見(jiàn)，具體的設(shè)計(jì)任務(wù)有:一是從安全的角度出發(fā)，新戶坪不庫(kù)增設(shè)溢洪道。二是加固更新大壩防浪混凝土板護(hù)坡;同時(shí)，為提高壩體防滲性能，在壩坡混凝土護(hù)坡面板下鋪復(fù)合土工膜;對(duì)壩基進(jìn)行垂直鋪設(shè)復(fù)合土工膜，提高壩體抗沖刷、降低壩內(nèi)滲壓管水頭和壩基防滲能力。三是改建壩體防浪墻，做加高、加固處理。四是壩面加鋪戈壁，以利于行人行車，方便水庫(kù)管理。五是庫(kù)內(nèi)淤積泥水處理的措施。

4處理措施

(1)新戶坪水庫(kù)增設(shè)溢洪道。在遇到300年一遇洪水或較大洪水，泄洪涵洞不足泄洪時(shí)，可以啟用溢洪道參與防洪、泄洪，以促進(jìn)大壩的安全。

(2)加固更新防浪混凝土板護(hù)坡。有8.1km長(zhǎng)的壩體需要加固更新混凝土板護(hù)坡，同時(shí)，在壩坡上鋪設(shè)復(fù)合土工膜，對(duì)壩基的薄弱部位進(jìn)行垂直鋪設(shè)復(fù)合土工膜，以提高壩體、壩基防沖刷和防滲能力。該方法對(duì)土壩加固、防滲具有較好的效果。

(3)根據(jù)調(diào)洪演算的結(jié)果，汛期水庫(kù)上限洪水位定為427.00m，設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位分別為427.65 m和428.19 m，確定防浪墻頂高程應(yīng)為430.55m，原則頂高程為429.45m，防浪墻高為0.8m，并且防浪墻不能承受水壓;為此，新建全壩段防浪墻，結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土擋土墻式。

(4)為了降低壩體測(cè)壓管水頭，在壩后設(shè)置貼坡排水;另外，對(duì)目前壩后排水渠應(yīng)做疏通加深，使壩后排水通暢通。

5對(duì)新戶坪水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的思考

新戶坪水庫(kù)是參與塔西河水庫(kù)分洪的攔河平原水庫(kù)，具有調(diào)洪任務(wù)。該項(xiàng)工程自2002年9月6日開(kāi)工至2003年11月基本完工，2003年2月11日，專家組對(duì)新戶坪水庫(kù)大壩進(jìn)行安全鑒定，2003年2月25日又對(duì)新戶坪水庫(kù)除險(xiǎn)加固進(jìn)行蓄水前階段性驗(yàn)收。筆者對(duì)該項(xiàng)工程設(shè)計(jì)施工有以下幾方面的認(rèn)識(shí)與思考。

(1)新戶坪水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)在壩體穩(wěn)定計(jì)算、滲流計(jì)算時(shí)分析計(jì)算的是壩體的，而對(duì)壩基計(jì)算、壩基基礎(chǔ)的滲流計(jì)算評(píng)價(jià)不夠。這樣滲流沒(méi)截?cái)啵瑝魏笫欠駮?huì)出現(xiàn)管理涌有待研究，但一定會(huì)出現(xiàn)滲流，其大小還須進(jìn)一步判定。建議必須進(jìn)行壩基計(jì)算且要求分段計(jì)算。

(2)防凍層是砂礫石，如果砂型不好，壩坡最下面一塊面板雖有排水孔，但若排水不及時(shí)，壩坡頂托，能否保證充水還有待研究。建議在運(yùn)行管理上不要讓排水失效。

(3)新戶坪水庫(kù)除險(xiǎn)加固對(duì)壩基壩體都進(jìn)行了防滲，但基礎(chǔ)底下、邊坡、邊墻是否會(huì)出現(xiàn)凍漲，是否會(huì)因走水、滲透比降變化，造成沖刷還有待進(jìn)一步探討。

(4)閘底涵洞部分口徑變小，前面翼墻未動(dòng)。建議閘前八字墻應(yīng)配套改建，涵洞進(jìn)口設(shè)事故點(diǎn)。新戶坪水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程已完工，運(yùn)行正常，但作為業(yè)主方在思想認(rèn)識(shí)上不能麻痹，應(yīng)對(duì)大壩安全加強(qiáng)重視，加強(qiáng)觀測(cè)、巡壩;要有搶險(xiǎn)隊(duì)伍，儲(chǔ)備一定的防洪物資，加強(qiáng)24h值班巡壩，尤其是溢洪道的巡視，以確保水庫(kù)安全運(yùn)行。

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[1] 喬立.后灣水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程大壩穩(wěn)定分析[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009(31):222-224.

[2] 陳義霞.淺談小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固技術(shù)與材料應(yīng)用[J].中國(guó)西部科技，2009(32):30，27.

[3] 陳金鵬，丘常軍.堆石棱體在高州水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的應(yīng)用探討[J].時(shí)代經(jīng)貿(mào)，2008(19):208-209.

[4] 柳申周.臨縣陽(yáng)坡水庫(kù)大壩存在的問(wèn)題及評(píng)價(jià)[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009(28):207-208.