高林水库除险加固工程设计要点

吴淑艳

（山西省汾河一坝管理局）

高林水库除险加固工程设计要点

吴淑艳

（山西省汾河一坝管理局）

高林水库位于汾河一级支流柳根河上，地处平遥县岳壁乡高林村东南，是一座以防洪为主、兼顾农业灌溉的小（1）型水库。水库下游分布有9个自然村3万余人、2 113.3 hm2耕地，世界文化遗产平遥古城、国家级文物古迹双林寺，以及山西南北铁路、公路交通枢纽，区位十分重要。该水库始建于1971年，运行40多年来，淤积严重，设施不健全，部分坝体损坏，防洪能力大大下降，经鉴定属病险水库。针对水库现状，论述了除险加固设计要点。

高林水库 除险加固 工程设计 平遥县

1 高林水库简况

高林水库位于汾河一级支流柳根河上，地处平遥县岳壁乡高林村东南，是一座以防洪为主、兼顾农业灌溉的小（1）型水库。水库枢纽工程由大坝、溢洪道和输水洞三部分组成，洪水标准为30年一遇设计，300年一遇校核。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物为5级。总库容为124万m3。大坝为均质碾压土坝，坝顶长560 m，最大坝高20.6 m，坝顶宽7 m。溢洪道位于大坝左侧，为开敞式，全长276 m。输水洞也位于大坝左侧，全长80 m，由进水口和涵洞组成，涵洞为浆砌石拱涵，宽2.4 m，高1.8 m，因当时无压设计、有压过水，致使洞内产生裂缝，于1985年在洞内套直径1 m的钢管，出口闸阀控制，消能设施齐备。后由于库区淤积严重，进水口堵塞，于1986年将涵洞管道进口改为竖井，直径1 m，高5.4 m，2013年应急除险加固中对洞内钢管进行了更换，并更换了出口闸阀，修建闸房一座。现状输水洞运行良好。该水库始建于1971年，1972年拦洪蓄水，1973年开始受益。水库保护范围包括：下游防洪面积6.67 km2，其内有9个自然村3万余人、2 113.3 hm2耕地，世界文化遗产平遥古城、国家级文物古迹双林寺，南同蒲铁路7.5 km、国道干线108和207公路、大运高速公路等。

2 除险加固的必要性

根据《高林水库大坝安全鉴定论证报告》，枢纽大坝为三类坝，属病险水库。存在的主要问题：一是上游坝坡不规则、无防护，部分坝面有塌陷，雨水冲刷严重；二是下游坝坡较陡，坝上无排水设施；三是水库淤积严重，基本不能发挥农业灌溉作用，防洪能力大为下降；四是大坝无观测设施及管理房。该水库现不仅已失去兴利调节作用，而且防洪作用得不到保证，汛期洪水入库后全部下泄进入下游的南王水库。近年来，水库一直是和上游吊梨沟水库和下游南王水库联合调度运行，对上下游水库作用的正常发挥也造成了一定的影响。水库一旦失事，下游村镇、重要设施及人民群众的生命财产安全将受到巨大威胁，经济损失与社会影响无法估计。因此，对其进行除险加固是非常必要的。

3 水文计算与防洪能力复核

3.1 水文计算

高林水库控制柳根河流域面积75.5 km2，其中石质山区58.41 km2，土石山区0.8 km2，黄土丘陵阶地区16.29 km2。流域长度21.8 km，平均宽度3.46 km。按照《山西省水文计算手册》中的流域模型法、推理公式法及经验公式法，分别进行计算比较，并与现有已审批成果进行对比分析，确定其30年一遇设计洪水量为329.4 m3/s，300年一遇校核洪水量为600.4 m3/s。

3.2 防洪能力复核

高林水库的主要泄洪设施为溢洪道，位于大坝左侧130 m处，为开敞式，全长276 m，由进口段、明渠段、陡坡段和消力池组成。进口段横穿汾屯公路，桥孔净宽18 m，高6 m，设有0.5 m高驼峰堰，堰顶高程805.5 m；明渠段全长126 m。输水洞由于泄流量较小，调洪计算时不予考虑。经过调洪计算，水库30年一遇设计洪水标准最高洪水位为809.82 m，300年一遇校核洪水标准最高洪水位为811.72 m。

根据《碾压式土石坝设计规范》，对坝顶高程进行复核，结果为：30年一遇设计洪水标准下坝顶高程为811.24 m，300年一遇校核洪水标准下坝顶高程为812.76 m。水库现状坝顶高程为812.9 m，坝顶无防浪墙。由水文计算成果可知，水库现状坝顶高程可满足设计、校核洪水标准要求。

4 水库除险加固工程设计要点

根据高林水库现状存在的问题，除险加固的主要内容：一是对大坝进行加固改造，增设下游贴坡排水及大坝观测设施；二是新建水库管理房；三是新建海漫和防冲槽；四是增设溢洪道防护设施。

4.1 坝体加固设计

水库现状上游坝坡为1∶1.8，坝面有冲沟，坝脚严重坍塌；下游坝坡为1∶1.83，抗滑方面不稳定。大坝除险加固对上下游坝坡、坝脚进行改造。

大坝坝顶设200 mm厚泥结石路面，宽7.0 m，保持现状高程812.90 m。大坝上游侧设C20现浇混凝土路肩梁防护，下游侧设C15素混凝土排水沟，尺寸为300 mm×300 mm。

对上游坝坡进行削坡、清理、平整，设计坡度为1∶2.2，采用干砌石护坡，厚300 mm，其下铺设150 mm碎石垫层。坝脚采用堆石防护，施工时先进行堆石护脚，再在整修后的坝面上铺筑150 mm厚碎石垫层，然后铺筑干砌石。

下游对坝坡表面进行清理、平整之后将坝坡培厚，坡度为1∶2.5，要求土方填筑压实度δ≥0.96，渗透系数不大于1.0×10-4cm/s。为防止雨水径流冲刷下游坡面，设计为草皮护坡。坝面及坝坡增设纵、横向排水沟，排水沟尺寸为300 mm×300 mm，结构为C15素混凝土。排水沟每隔10 m设伸缩缝，缝宽20 mm，缝内填充聚乙烯闭孔泡沫板。

坝脚增设贴坡排水及坝脚排水沟。贴坡排水高程为797 m，高于下游坝脚高程792.10 m。贴坡排水结构为400 mm厚的干砌石下铺设500 mm厚的三级反滤层，排水沟尺寸为500 mm×500 mm，C15素混凝土结构。

此外，为便于观测及管理，在上下游坝坡均增设台阶，宽为1.5 m，采用C20砼现浇，轴线垂直于上、下游坡线，每级踏步高15 cm。

4.2 增设水库观测设施

本次除险加固布置的观测设施有水位尺、变形观测台和渗流观测点。水位尺沿踏步布置，从整数高程805 m开始，每1 m设一个水位杆，共8个。变形观测台用于观测大坝的水平位移和垂直位移，共布设4个，分别位于大坝坝顶和下游坝坡。

4.3 新建水库管理房

该水库建成运行多年来，一直没有管理房，本次除险加固工程新建水库管理房一处。管理房位于大坝左岸，总建筑面积97.27 m2，共4间，砖混结构，抗震设防烈度为Ⅷ度。屋面采用4 mm厚SBS卷材防水层，外墙正立面瓷砖贴面，其他侧面水泥砂浆抹面，内墙全部白灰砂浆抹面，地面全部水泥砂浆抹面，砖砌台阶，铝合金门窗，单层玻璃带亮纱窗。散水每隔6 m设伸缩缝一道，缝宽20 mm。散水与外墙间设通缝，缝宽10 mm，缝内填沥青胶泥。

4.4 新建海漫及防冲槽

水库溢洪道于2013年进行应急除险加固，但是设计的末端海漫与防冲槽未修建，本次除险加固对其进行完善，在消力池末端新建海漫及防冲槽。

海漫段设0.5 m厚M7.5浆砌石护底，长20 m；与消力池相连处宽14.6 m，底高程770 m；与防冲槽相连处宽20 m，纵坡5.0%，侧墙为土墙，高3 m，顶宽2 m，梯形断面，迎水面和背水面边坡均为1∶2，迎水面设400 mm厚M7.5浆砌石护坡。

防冲槽底宽1.0 m，顶宽6 m，深2.5 m，上下游边坡均为1∶1，槽内设置堆石防冲刷。

4.5 增设溢洪道防护设施

水库溢洪道位于大坝左岸130 m处，2013年10月水库应急除险加固中进行了扩宽改造，侧墙高5.7 m，现工程运行良好。溢洪道进口处横穿汾屯公路，公路两侧有民居，本次考虑到水库的安全管理，在溢洪道两侧翼墙顶布设铁丝网围栏，高2.0 m，长552 m。

5 结论

通过对高林水库的除险加固，消除了水库安全隐患，提高了防灾减灾能力，减少了自然灾害对下游人民群众生命财产安全的威胁，尤其是对世界文化遗产平遥古城起到保护作用。该工程的实施，对促进当地经济社会全面、协调、可持续发展具有重要的现实意义。

TV22；TV62+1

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1008-0120（2017）02-0022-02

2017-03-15

吴淑艳（1971-）：女，工程师；通讯地址：太原市新建路31号，030002