中山川水库除险加固工程设计中几个问题讨析.doc

中山川水库除险加固工程设计中几个问题讨析 　　中山川水库是子长县最大的水利工程，属国家中型水库。是一座具有综合效益的水利工程，不仅担负着向下游秀延川二万多亩农田灌溉用水，而且为下游发电厂、永坪炼油厂和子长县城十万群众生活用水，并兼防汛和养殖。目前是该县唯一的水源调节补充工程。 一、 基本概况 该水库为黄土均质坝。坝高58米，坝顶长370米。总库容4430万方。其中有效库容3123万方，死库容83万方，滞洪库容1224万方。1972年开工修建，1976年建成投入运行。工程主要由大坝和放水设施两部分组成。该库运行20多年来不仅为该县的经济发展和社会进步发挥了巨大的作用，而且为今后的可持续发展起着举足轻重的作用。由于该工程属70年代的“三边”工程，又经过近30年的运行，有些设施年久老化急需加固，有些设施实践证明不符合多泥沙水库的运行规律，必须进行改造，有些设施因当时条件所限，未能配套，不能满足工程运行需要，必须完善提高。进入90年代，水库不断出现险情，不仅严重影响水库效益的发挥，而且对下游沿河村镇和县城防汛造成极大的威胁。1999年经省、市、县组织专家进行安全鉴定，报省水利部门审查，属三类病险水库，应尽快进行除险加固。2002年经国家批准，投资国债资金2200万元进行全面除险加固。该工程由省水利水电勘测设计研究院设计，经招投标，由三门峡库区工程管理局等单位负责施工。从2003年3月开工，主体工程已基本完成，辅助工程正在抓紧进行，即可蓄水投入运行。 该次除险加固是建库以来投资最多，规模最大的一次全面除险加固改造工程。对水库的安全运行和效益的充分发挥将起到极大的作用。但其除险加固后的运行方案和部分工程设计，与水库所处的地理环境、气候特点及多泥沙水库的特性以及该县经济社会的发展需要存在一定的差距，有待进一步的探讨研究改进，使其更加符合该库的水文特性和规律，以满足该县的经济社会发展和防汛的需要。省设计院以实事求是、科学求实的态度，对监理工程师和项目办提出的建议以极端负责的精神，进行了认真的研究讨论，实地勘测，及时作出了设计变更，保证了工程的顺利进行，提高了除险加固工程质量和效益。为了总结经验，为以后类似水库的除险加固设计和施工，提供参考和借鉴，现将重要变更和有待探讨的问题作一分析讨论。 二、 几个重要变更的简介 1、 新建输水泄洪洞的布设 中山川水库最主要的病险和最大的安全威胁是：仅有一套放水设施，其最大输水能力仅为32.0m?/s，而且泥沙淤积十分严重，累计淤积量已达2080多万方。淤积面和原放水洞进水口高差达33.10米。距坝顶仅12.4米。放水泄洪极易发生水击堵洞。一旦堵洞，水库就变成死葫芦，无法泄洪排水。且堵洞后由于压力洞较长（80米），不仅疏通十分危险。对下游沿河村镇和县城防汛构成极大的威胁。因此急需增建第二套泄洪放水设施，以保证水库在堵洞后能及时排沙泄洪，安全运行。但新建输水泄洪洞进水口，却不正对水库主流和来洪方向，而设在坝前一条支沟内。洪水到达坝前后，须经回流后方可进入新建输水泄洪洞，延长了洪水在水库的滞留时间，加快了水库淤积，对排沙泄洪，延长水库寿命十分不利，亦不利于效益的发挥。 2、新建输水泄洪洞放水塔基础的变更 原设计新建输水泄洪洞放水塔基础为6根10米长，直径0.8米的摩擦桩，而且坐落在湿陷性Q3黄土上。水库蓄水运行后，其自重和荷载及水压力将达到数百吨。Q3黄土一旦发生不均匀沉陷，其后果将不堪设想。经监理工程师建议，项目办与设计院协商，最后改为长25.6米，直径0.8米六根钢筋混凝土的端承桩，桩体伸入基岩2.0米。保证了放水塔的稳固性和新建输水泄洪洞的安全运行。 3、 新建输水泄洪洞闸门的变更 中山川水库位于秀延河上游严重侵蚀区，属多泥沙水库，据黄委会子长水文站实测资料统计，其洪水最大含沙量达1120kg/m?，泥沙容重达2.65g/cm?，一般洪水时其含沙量都在800～1000kg/m?，中山川水库洪水泥沙，比其只能有过之而无不及。特别在放水始初和喇叭口出现淤泥滑坡时，基本为泥石流，对放水设施的安全威胁极大。1995年7月17日，进库洪水引发喇叭口淤泥滑坡，不仅将旧放水塔竖井击破（浆砌块石），而且将5吨重的闸门冲击变形，无法开启，造成水库出现严重险情。而该次闸门重1.68吨，钢丝绳悬吊，50吨卷扬机提升，自重关闭。这显然不符合该水库的水沙特性，经监理工程师提出后，项目办与设计院三方经过反复计算研究，认为原设计闸门强度的确较低，不能满足其安全运行。经重新设计，将工作闸门加重为12.5吨，检修闸门改为3.5吨，闸门钢板由原12mm2#钢变为20mm3#钢，重量强度都较前大大增强。原钢丝绳悬吊亦改为工字钢软连接悬吊。启闭机也由原50吨卷扬机，改为63吨和100吨（