王学武

王学武 豆丁文档 2010年八月份友情收集 关于进行石匣水库改扩建工程的建议 王学武 (山西省水利水电工程建设监理公司 太原 030002) 摘要:晋中市石匣水库没有泄洪隧洞，水库的泄洪依靠布置于左岸的溢洪道。石匣水库改扩建增设泄洪隧洞后，不仅可以增大泄洪量，而且还可以提高水库的兴利水位，相当于增大了水库的兴利库容，提高了水库的灌溉及供水保证率，因此水库增设泄洪隧洞工程对促进当地的经济发展具有积极的意义。 关键词:石匣水库; 改扩建; 建议 中图分类号:TV222 文献标识码:B 1 工程概述 石匣水库位于左权县城西北9?处，是海河流域清漳河西源上的控制性工程，始建于1959年11月，1966年完工，是一座以防洪为主兼农业灌溉、工业供水、发电、养殖的中型水库。水库枢纽包括;主坝、付坝、溢洪道、输水发电洞和电站。 2 石匣水库控制流域面积754?，多年平均年降雨量540?，多年平均年径 3流量6 413万m,主坝为均质土坝，采用水中倒土与碾压两种方法填筑而成，长274m、高33.3m、坝顶高程1 153.8m。付坝长160m、高17m、坝顶高程1 154.5m。 3水库死水位1 136.13m，相应库容571万m;正常蓄水位1 142.5m、相应调节库 33存容1 208万m;洪水位1 149.36m、防洪库容3 961万m;校核洪水位1 152.56m、总库容5 099.46m;河床高程1 120m、溢洪道进口底高程1 139.5m。 2 除险加固过程 2.1水库枢纽存在的问题 1) 水库防洪低，达不到部颁标准的要求。1959年建设之初，设计的洪水标准为20年一遇，非常运用校核洪水标准为100年一遇，1972年大坝加高培厚完成后，正常运用洪水标准达50年一遇，校核洪水标准为300年一遇，仍达不到部颁标准的正常运用洪水100年一遇的标准，非常运用洪水1 000年一遇的标准。 2)主副坝渗漏严重。大坝在运行过程中主坝左右坝肩渗漏严重，渗漏量与库水位高低有关，库水位越高，渗漏越严重，勘探资料表明，右坝肩上游基岩标高1 2115.7,1 128.7m 高程，裂隙较发育，单位吸水率0.236,0.285L/(min?m) ;O(?_?)O豆丁网友友情分享欢迎阅读 豆丁文档 2010年八月份友情收集 2下游标高1 126.12,1 132.37m高程，单位吸水率0.47 L/(min?m)。基岩下部 2(1 126m高程以下)较完整，单位吸水率较小为0..002 6--0.007 38 L/(min?m)。左坝肩上游基岩标高1 123.65—1 129.23m之间，裂隙发育，单位吸水率达0.24 2L/(min?m)，基岩上部(1 132.5—1 138m高程)裂隙中被粘性土充填，单位吸水率有所减小，1 123.65m高程以下基岩较完整，单位吸水率为0.002 6 2L/(min?m)，主坝坝基下伏厚度不大砂卵石层及风化岩层，渗透系数在9.03×-3-410,8.8×10cm/s之间。 副坝距主坝右端300m，是利用原有的此处鞍部地形，在其上游坡采取碾压方法填筑而成，原鞍部地形自然土体实际已成为副坝坝体的组成部分，坝基座于中更新统Q松散层上，建坝时坝基未做任何处理，当库水位升高到20,21m时2 即1 140,1 141m高程时，副坝下游渗水现象严重，农田成沼泽化，勘探表明副坝渗漏的原因主要是下伏的第四系中更新统松散层中的粉细砂层、砂卵石层、以及基岩裂隙。 3)溢洪道底板未衬砌。因溢洪道底板未衬砌，且左坝肩岩层走向倾向于大坝一侧，节理裂隙发育，溢洪道过水时，左坝肩渗漏明显增加。 2.2除险加固过程 2001年省计委同意石匣水库进行除险加固改造，项目包括:?溢洪道拓深及砼衬砌。?主坝坝基坝肩灌浆及上下游坝坡整修。?副坝坝体加高及坝基帷幕、坝体劈裂灌浆。?输水洞阀门更新。 2002年6 月除险加固改造正式开工，2003年11月工程完工，工程项目除副坝坝体劈裂灌浆因劈裂不成功而变更为帷幕灌浆外，其余项目全部按计划完成。 3 改扩建问题的提出 3.1兴建左权电厂的供水需求 根据左权兴建火力发电厂的供水需求，经多方考察与调研，石匣水库是解决左权发电厂供水需求的唯一水源。为此从1987年起山西省电力设计院对石匣水库的工程地质条件、大坝工程质量以及供水量情况进行了深入的勘探和研究。研究表明石匣水库主副坝在高水位时渗漏严重，副坝的坝体质量较差，兴利库容1 33208万m，难以保证电厂年需水量900万m的需求。 O(?_?)O豆丁网友友情分享欢迎阅读 豆丁文档 2010年八月份友情收集 2003年水库除险改造工程完成后，主副坝高水位时的渗漏问题以及副坝坝体质量较差问题，已基本得到解决。而电厂需要的供水保证率问题依然没有解决。 3.2水库冲淤的要求 按照水库实测的库容曲线，1960-1993年运行的34年间水库共淤积泥沙571 33万m，平均年淤积量15万m。1960-2003年水库正常运行时，水库淤积量将达 3631万m，水库除险加固改造完成后正常运行年限按30年计，水库将增加泥沙 33淤积451万m，即1959-2032年泥沙库容为1 082万m，相应地水库兴利库容将 33从目前的1 208万m减少到572万m，远远不能满足当地工农业发展的要求，尤其是火电厂的供水需求。 4 改扩建的拟定 为有效解决上述两方面的问题，经认真分析与研究，建议石匣水库改扩建方案如下: 1)在主坝右坝肩与付坝之间，增设直径为10m的泄洪隧洞，底板高程1 120m,一方面在汛期采取蓄清排浑方式对水库泥沙进行冲淤处理，减少水库的泥沙淤积;另一方面与溢洪道联合运用，增大汛期洪水(尤其是设计洪水和校核洪水)的下泄量，保证大坝的安全。 2)溢洪道安装闸门，将水库的兴利水位由目前的1 142.4m提高到1 148m 3左右，提高兴利水位5.6 m，增加兴利库容约1 800,1 900万m，使兴利总库 3容增加到3 000万m左右。 3)主副坝之间约200m长度的天然土体段(沿坝轴线方向)，因上次除险加固改造没有进行灌浆处理，本次改扩建时予以灌浆处理。 5 改扩建方案的可行性论证 5.1有利的地形地质条件 石匣水库主副坝之间是一天然的土体，下部为岩石，上部为土层，长度方向(沿坝轴线)长约300m，宽度方向(垂直坝轴方向)约500,600m，伸入库区部分约200多m，延伸至下游部分约300多m。在主副坝之间作为坝体的一部分。勘探资料表明(以主坝右坝肩资料为例)，该部位岩体1 126m高程以下基岩发育较完整，1 126,1 132m的高程基岩裂隙较发育，具有成洞的良好地质条件。主坝时，曾在此处修有跨度1.2m、净高1.6m的导流洞，后来导流洞封堵至今O(?_?)O豆丁网友友情分享欢迎阅读 豆丁文档 2010年八月份友情收集 未用。此部位地表高程均高于主坝坝顶高程。 5.2提高兴利水位，增大兴利库容的合理性 修建泄洪隧洞并在溢洪道安装控制闸门后，最重要的一点，就是增大了汛期洪水 的下泄量，从而可以提高水库的兴利水位，增大水库的兴利库容，满足下游工农业用水，特别是兴建火电厂的供水要求。如果将兴利水位提高至1 148m 33高程，兴利库容增加到3 000万m左右，对于保证电厂年用水量900万m的需求是非常可靠的。因石匣水库是年调节水库，不具有多年调节水库功能，增大了兴利库容后，即使遇到枯水年份，也能保证水库有充足的水供应下游电厂使用，供水保证率将会大大提高，解决了目前水库对拟定的电厂供水量的保证率低的问题。 5.3提高兴利水位后不影响水库泄洪的可能性 5.3.1洞径为8m、9m、10m时的洪水泄量比较 笔者曾对修建泄洪隧洞后的供水泄量进行了粗略的估算，结果见表1: 33/s)) 溢洪道泄量/(m/s) 隧洞泄量(洞径D=(m 设计要求的 3 水位高程,m 泄量/(m/s) D=8m D=9m D=10m D=8m D=9m D=10m 1 139.5 --- 754.27 912 1 071 -- -- -- 1 142.5 110.66 846.9 1 034.2 1 228.7 -- -- -- 1 149.36 1 006.73 1 027.96 1 270 1 529 -- -- -- 1 152.56 1 638.16 1 102.2 1 366 1 650 535.96 270.16 -- 表1 不同洞径条件下油量计算 上述计算表明: ? 在设计洪水位，洞径为8m、9m、10m时使用隧洞泄洪即能满足泄洪要求。 3? 在校核供水位时，洞径为8m时另需溢洪道泄洪535.96m/s，方可满足校核洪 3水位的泄洪要求;洞径为9m时，另需溢洪道泄洪270.16 m/s，方可满足校 核洪水位的泄洪要求;洞径为10m时，仅需泄洪隧洞即可满足校核洪水位的 泄洪要求，因此本方案推荐洞径取10m。 5.3.2“隧洞+溢洪道”联合泄洪时的洪水泄量 O(?_?)O豆丁网友友情分享欢迎阅读 豆丁文档 2010年八月份友情收集 经计算结果见表2: 表2 隧洞及溢洪道联合油量 3 /s) 下泄洪峰,(m洪峰,溢洪道允许最大泄量,洪水标准 33(m/s) (m/s) 隧洞 溢洪道 合计 1% 2 069 1 529 540 2 069 1 006.73 0.1% 3 134 1 529 1 609 3 134 1 638.16 上述计算说明，当汛限水位维持在1 149.36m的高程，采用隧洞与溢洪道联合泄洪: ? 在100年一遇设计洪峰情况下，下泄量大于设计的洪峰量，大坝是安全的。 ? 在1000年一遇校核洪峰情况下，下泄量大于校核洪峰量，大坝是安全的。 ? 为安全起见，本方案将汛限水位与兴利水位从1 149.36m高程下调到1 148m 高程。 5.4来水量的充裕性 33石匣水库的兴利库容为1 208万m(不包括已淤积的死库容571万m )，坝 3址以上流域面积以内的多年平均年径流量为6 413万m，即使按照水库运行37 3年的生成径流系列的年径流量5 682万m考虑，水的利用率1 208/ 5 682=22%， 3大部分的水被白白的弃掉，改扩建后的兴利库容值为3 000万m，水的利用率为3 000/5 682=52.8%，不仅水的利用率大大提高了，也说明了来水量是充裕的。 5.5经济效益的可观性 目前水库的工业用水及城市用水主要是县昌泰化工有限公司和县自来水公司，累计年供水收入约140万元。水库改建工程完成后，如考虑未来左权电厂年 33需水量900万m的要求，按0.5元/ m计算，每年可增加供水收入450万元，合计年供水收入将达590万元，经济效益是非常可观的，其次，电厂的兴建对解决当地的就业问题，促进当地经济的发展作用是非常大的。 5.6其他方面 水库兴利水位由目前的1 142.5m高程提高到1 148m高程后，基本不涉及淹没及移民搬迁，其次石匣水库岸坡为岩质边坡，基本上不产生塌滑问题。另外，O(?_?)O豆丁网友友情分享欢迎阅读 豆丁文档 2010年八月份友情收集 兴利水位提高后会使下游的地下水位抬高，而可能形成土地盐碱化问题，这一问 题还需另外予以论证。 [作者简介] 王学武，男， 1964年生，1987年毕业于太原工业大学水利系农田水利工程 专业，高级工程师。 Suggestion on Reconstruction and Extension Works of Shixia Reservoir WANG Xie-wu Abstract: The Shixia Reservoir of Jinzhong City does not possess a spillway tunnel. The flood-discharging only depends on the spillway which is located on the left bank of reservoir. After the spillway tunnel will have been constructed,not only the overflow discharge will be increased,but also the available water level will be raised. It will be equivalent to increase available storage and to raise the ensurance probability of irrigation and water supply. Key words: Shixia Reservoir reconstruction and extension suggestion O(?_?)O豆丁网友友情分享欢迎阅读