方城县横山马水库除险加固工程设计

鲁克勤，王静波

（南阳市水利建筑勘测设计院，河南 南阳 473007）

0 前言

横山马水库位于方城县拐河镇横山马村横山马村民小组北500 m，属于淮河流域沙河水系澧河支流。该水库于1972年10月动工兴建，1973年2月竣工，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的小（2）型水库。水库坝址以上控制流域面积0.41 km2，主河道长度1.66 km，河道平均比降0.03。水库工程等级为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。水库原设计防洪标准为30年一遇，校核防洪标准为300年一遇，校核洪水位210.46 m（黄海高程系，下同），总库容11万m3；兴利水位209.20 m，兴利库容7.50万m3；死水位204.80 m，死库容1万m3。横山马水库经过近40年的运行，存在许多安全隐患，一旦失事，将给下游重要基础设施和沿河人民群众带来严重灾害。因此，需要对横山马水库进行安全鉴定，并且进行相应的除险加固设计。

1 方城县横山马水库除险加固工程概况

现阶段，中国大部分水库修建时间都比较长，受到修建当时技术水平、人力、物力等因素的影响，其与科技发达的现在相比具有明显的时间上的差距，在长久的使用过程中更是滋生了较多的安全问题。横山马水库下游有方城县拐河镇等交通设施，共有人口800人，耕地面积约13.33 hm2，地理位置重要。经复核，水库坝顶高程不满足300年一遇洪水校核标准要求。横山马水库大坝防洪安全性为C级。大坝沉降，坝顶为土路面，坑洼不平，杂草丛生；迎水坡无护坡，坝脚淘刷严重，杂草灌木丛生，坑洼不平；下游坝坡无护砌、杂草灌木丛生，坑洼不平，无排水沟，无排水体；综合评价坝体质量不合格。大坝坝顶防浪墙及混凝土路缘石毁损，残缺不全；迎水坡无护坡，坝脚淘刷严重，杂草灌木丛生，坑洼不平，无上坝台阶。溢洪道进口段及尾水渠段底板及两岸边坡无护砌，两岸边坡较陡，不稳定，现状消能设施老化严重。不能满足泄洪要求。输水洞启闭机房倒塌，启闭机不能正常运行，工作闸门无法工作，洞周存在接触渗漏问题；出口消力池淤积；结构安全性为C级。横山马水库大坝坝体座于粉质黏土层上，河槽段下游坡脚有渗水现象，渗水呈明流；河槽段存在接触渗漏。综合评价该水库大坝渗流形态不安全，为C级。输水洞工作闸门年久失修，严重锈蚀，启闭机不能正常运行，工作闸门无法工作；金属结构安全性为C级。无监测设施，管理设施不完善。综上所述，横山马水库病险严重，为三类坝，急需进行除险加固设计。

2 方城县横山马水库除险加固工程设计

2.1 大坝工程设计

下游坡面按1：2.25边坡整修，采用12 cm厚C20混凝土护坡。混凝土护坡设计尺寸为1.90 m×1.90 m，四周设10 cm宽无砂混凝土填缝；在护坡坡脚设宽0.40 m、高0.80 m的浆砌石齿墙。大坝总长128 m，坝顶总宽3 m，坝顶高程210.60 m。坝顶路面材料采用厚15 cm泥结碎石路面，并在上游侧新建C20混凝土防浪墙，下游侧新建C20混凝土路缘石。下游坡面按1：2边坡整修，对于培厚部位，回填黏土，相对密度不小于0.96，整修后采用草皮护坡。设计在高程205.80 m处设置平台一道，宽1.70 m，平台以下大坝桩号0+016～0+110段设贴坡排水体。新建坡面排水沟共5条，总长249 m，采用Mu60M7.5浆砌石结构。

2.2 溢洪道工程设计

溢洪道由进口段、控制段、泄槽段、消力池及尾水渠段组成。溢洪道进口宽9.00 m，进口段为圆弧形翼墙，桩号为0+003～0+010。控制段为无坎宽顶堰，桩号为0+010～0+016，堰顶高程209.20 m，堰长6 m，堰宽9 m。泄槽段总长12 m，纵坡1：3，跌差4 m。进口控制底宽为9 m，出口底宽为6 m，桩号为0+016～0+028。消力池长度8 m，底宽6 m，池深0.80 m，桩号为0+028～0+036。尾水渠段长34 m，底宽6 m，底板高程按1：17的坡比进行整平。

2.3 输水洞工程设计、观测设计、管理房屋

拆除重建原输水洞进口，新建闸室、工作桥、出口挡墙、消力池及渠道拆除重建，更换闸门等机电设备。大坝坝体表面竖向位移观测断面选择地质、地形、坝体填筑质量变化及运行管理中发现有异常反应处，此次设计位移测点布置在大坝桩号0+050及0+100断面设2个测点。位移基点布置在左岸山坡上，共计1处。水库现状无管理房屋，此次工程新建管理及生活房屋2间共40 m2，采用砖混结构，以满足水库防汛及管理需求。

2.4 机电、金属结构设计

管理房设置配电箱（型号PZ-30）控制各供电回路。屋顶上设置避雷带，用来保护电力设备、机电设备等，避雷带采用φ8镀锌圆钢，埋在屋檐内，高出檐顶1 m；防雷引下线利用墙体构造柱纵向钢筋和控制室主筋连接，不再专设接地线。此次设计输水洞进口工作闸门、检修闸门各1扇，闸门净尺寸为1 m×1 m，采用型号为平面铸铁闸门，输水洞工作闸门及检修闸门启闭设备均采用LQ-5T螺杆式启闭机。

2.5 消防设计

水库消防设计贯彻以“预防为主，防消结合”的工作方针，“坚持全面防范，加强重点，确保安全”的原则，并以自防、自救为主，外援为辅，采取积极可靠的措施预防火灾的发生。

根据消防规范，该水库消防重点：闸室配电室、管理房办公室及生活区等。为保证坝区和工程管理的安全，在管理房设2只干粉灭火器。

2.6 环境保护及水土保持设计

工程对环境的不利影响主要表现在施工期会造成小范围新的水土流失，工程施工对植被、农田的破坏以及废水、废渣、施工噪音对局部环境产生的影响等，但这些影响都是局部的、暂时的，只要采取相应得力的措施，就可以把施工期的影响降至最小。工程施工期施工点的生产、生活废水、含油废水方量虽小，但应强调禁止向水库直接排放，以免污染库水。施工点距坝址上、下游有村庄，应禁止夜间使用高噪音施工设备，以防噪音扰民事件发生。拌和站弃渣和固体废弃物集中堆放并用薄膜进行临时防护，对施工过程中易产生粉尘的部位进行遮盖，场地洒水湿润，对生活饮用水及食物的供应、保管、加工等各个环节加强防范，对饮用水水质进行监测等，通过采取有效的防治措施，确保工程建设区生产安全。施工场地防治区水土保持措施：施工场地位于大坝及溢洪道上，主要布设大坝及溢洪道施工的生活办公室、综合仓库、综合加工厂、钢筋、模板加工厂，工程结束后清理临时建筑，对临时占地恢复原貌，并植树种草。渣场防治区水土保持措施：渣场堆渣结束后，拆除各种临时建筑，清理杂物，平整场地，同时完善排水设施，然后进行植树造林。造林树种选择速生杨，种植密度2 m×2 m，穴规0.40 m×0.40 m×0.40 m，亩均种植167株。

2.7 工程节能设计

按照节能措施应贯彻实用、经济合理、技术先进的原则，此工程线路均选用铜芯电力电缆，电源就近引入，减少线路上的能量损耗。在节能设计方面，提高设备的自然功率因数，以减少对超前无功的需求，此工程采用功率因数较高的同步电动机；荧光灯采用高次谐波系数低于15%的电子镇流器；采用电感镇流器的气体放电灯，单灯安装电容器；采用高效光源，在闸室及管理房选用稀土金属荧光灯，景观灯具采用低压钠灯和高压钠灯等。

3 结语

综上所述，方城县横山马水库防洪位置重要，安全问题意义重大。横山马水库安全鉴定结果显示水库病险严重，急需进行除险加固。对其进行除险加固设计，主要设计内容有大坝维修加固设计、溢洪道维修加固设计、输水洞设计等。在做好方城县横山马水库除险加固设计工作的基础上，可以对当地居民生命财产安全进行更好地保护，同时还能够为区域经济发展提供巨大的推动作用。