汾河水库长期高水位运行潜在问题探讨

王 博

（山西省汾河水库管理局，山西 太原 030006）

1 基本情况

1.1 工程概况

汾河水库位于汾河干流上游，地处娄烦县杜交曲镇下石家庄村北1km，下距省城太原市83km，坝址以上汾河干流长122km，控制流域面积5268km2，汾河水库现达防洪标准为100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。设计洪水位1128.95m，相应库容3.17亿m3，最大下泄流量1665m3/s；校核洪水位1131.36m，相应库容3.92亿m3，最大下泄流量2254m3/s。水库为多年调节的大（二）型水利枢纽，以防洪、灌溉、工业和城市供水为主，兼顾发电和养鱼。枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞和水电站五部分组成。

大坝为水中填黄土均质坝，坝高61.4m，坝顶高程1131.40m（大沽高程系），坝顶宽6m，长1002m。所有泄水建筑物均位于右岸。

溢洪道长345m，堰顶高程1122m，净宽24m，堰型为开敞式实用断面堰，设两扇7m×12m弧形钢闸门，最大泄量1298m3/s。

泄洪排沙洞洞径8m，长1213m，进口高程为1086.20m，出口高程为1072.18m，进口设两扇4.872m×8.1m的平板事故钢闸门，出口设一扇7m×8.668m的弧形钢闸门，最大泄量820m3/s。

输水洞洞径4m，长549.46m，进口高程为1089.40m，出口高程为1071.80m，出口设3.6m×3.6m的弧形钢闸门，最大泄量144m3/s。

1.2 监测项目

大坝主要观测项目有垂直沉降、水平位移、固结、孔隙水压力、坝基渗压、坝体浸润线、绕坝渗流、坝体测斜及库区塌岸、淤积观测等。

汾河水库安全运行50余年，共拦蓄1000m3/s的大洪水11次，通过精心协调，合理调度，水工建筑物未发生安全事故，但仍存在一些安全隐患。

2 水库高水位运行现状

每年2月份是水库的早春浇阶段。以2014年为例，日出库流量为15m3/s，水库水位已由2月11日的1126.82m下降至2月28日的1126.26m。库容已由原来的2.57亿m3下降至2.43亿m3。高水位运行状态下，增加了水库观测次数和巡查力度。据观测资料可知，水库遇高水位蓄水时，渗流量明显增大。截至到3月30日，水库其他运行状况良好，未出现任何不良情况。

3 长期高水位运行下水库潜在威胁

随着引黄水入汾水库成为太原饮用水源地后，近几年水库都超汛限水位运行，达到1127m，对黄土均质坝来说，长期高水位运行潜在威胁如下：

3.1 长期高水位对坝体浸泡、渗透能力增强

水库蓄水后，库水将通过土坝向下游渗透，当水库长期高水位运行，会使水库坝体承受水压力增大，从而导致水体渗透压力增加，当渗透水流的渗透坡降超过一定限度时，渗流将逐渐带走坡身或坝基土体中的细小颗粒，致使土体产生具有危害性的渗透变形，主要有管涌、流土和接触渗透变形等。这些渗透变形一般发生在背水坡脚附近或较远的坑洼地，多呈孔状出水口，有时也表现为土块隆起、膨胀、浮动和断裂等现象。

随着水库水位的逐年递增，水库渗流总量也呈逐年递增趋势，如果水库“长期”高水位运行，这种递增梯次与速度将会更加明显。

3.2 高水位运行使坝体承受压力增大

大坝坝体建成运行至今，坝前淤积高程达1104.81m，累计淤积量3.8亿m3，在蓄水量一定的情况下，坝前蓄水位明显提高，坝体承受水压力增大，必然会导致大坝位移会发生微弱的变化，水越深，水的压强越大，坝体受到的压力就越大，水体产生的势能就越大，大坝失事后下泄流量就越大，危险性越高。如果持续高水位，虽然短时间内对坝体的影响较小，但随着时间的推移，长时间高水位蓄水会给坝体产生不可估量的危害。

随着水位的抬高，同期水库水平位移的增量明显增大，如果水库持续高水位，这种水平位移的增量将继续增加，从而破坏坝体，随着时间的推移，这种变化将越来越明显。

3.3 高水位对水库两岸侵入和剥蚀严重

水库长期高水位运行，使库区两岸受风浪的侵袭和长期的浸泡，造成库区两岸剥蚀、脱落严重，增大了水库的淤积，同时对汾河上游的路况和临近的村庄、耕地也有不同程度的影响。

此外，虽然近几年来对汾河下游河道进行了整治，但由于长期对汾河的开发利用，使得水库下游河道行洪能力减弱，行洪流量小于100m3/s，高水位运行下，一旦遭遇水库大流量泄洪，将给下游造成巨大的侵害和不可估量的损失。

4 结论与探讨

4.1 加强水库巡查力度，加大对水库工程的观测力度

加强、加大对水库坝体等巡查力度，主要巡查坝体、坝基、坝脚、坝肩山体及绕坝的渗漏情况；主坝迎水坡、背水坡的破坏等情况。同时加大水库工程的观测力度。坝基渗流、绕坝渗流、坝体浸润性、坝体测斜、垂直沉降、水位位移、渗流含沙量由原来的每周一次改为每周两次，对所有观测项目要认真负责，详细记录，确保观测数据准确。特别是高水位运行期间，不仅要加测，还要不定期抽测，所测数据要及时处理、分析，及时上报，最大限度地保障水库的安全运行。

4.2 完善防洪预案和调度方案，确保水库安全

水库在面临大洪水时，合理的防洪预案和调度方案水库安全的前提，也是合理调度水量的砝码。因此，一定要根据水库实际情况，为水库制订出一套行之有效的防洪预案和调度方案，确保水库安全调度管理。

4.3 做好水库水量管理工作

汾河水库作为一座多年调节型水库，一定要发挥多年的调节作用。目前，汾河水库作为省城太原的饮用水源地，在满足生活用水和工业取水的前提下，相关单位一定要管好水、用好水、调好水，切实发挥其多年调节作用，尽量避免水库长期高水位运行。