锡伯提水库：西北大草原的珍贵水源

新疆生产建设兵团农九师166团锡伯提水库位于塔城地区额敏县境内,农九师166团团部西北方向7km的斯别特河东侧。地理坐标为北纬46°49′,东经83°32′。额敏—塔城公路从水库西南约32km通过,至水库有简易公路相通,交通较为方便。

锡伯提水库是斯别特河流域的一座平原注入式水库,属小(1)型Ⅳ等工程,建于1992年。锡伯提水库主要引蓄斯别特河冬季闲水及部分洪水,水库库容500万m3,水库担负着农九师166团垦区2.0万亩农田的灌溉任务。

锡伯提水库工程由主坝、东西副坝、库盘塑膜铺盖、泄水涵洞、水库引水渠、水库泄水渠几部分组成。

锡伯提水库库容500万m3,死库容40万m3,有效库容460万m3,正常蓄水位988.70m,死水位971.00m。水库主坝及东西副坝均为碾压式均质土坝,坝顶高程990.20m,主坝最大断面建基高程960.00m,最大坝高30.2m。灌溉面积为2.0万亩。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2000),确定水库工程规模为小(1)型,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物级别为4级,次要建筑物和临时建筑物为5级。

锡伯提水库坝顶长度1183.5m,其中,主坝轴线长651.1m,坝轴线走向为82°30′；东副坝轴线长219.74m,坝轴线走向为46°50′；西副坝轴线长312.66m,坝轴线走向为143°40′。坝顶高程990.20m,坝顶宽度5.0m。上下游坡各设3个坡比,变坡点高程为982.70m和968.70m,上游坝坡坡比为1:2.25、1:2.5、1:2.75,下游坝坡坡比1:2、1:2.25、1:2.5。上游护坡采用10cm厚现浇混凝土板,板下垫30cm的卵砾石垫层,下游未进行修坡,留1.0m厚的松土护坡。库盘采用塑膜防渗。

泄水涵洞位于主坝1＋024.00处,钢筋混凝土方涵,单孔,孔口尺寸1.2m×1.5m,闸底板高程971.00m,设计泄水量4m3/s。水库引水口位于大坝北部约1.5km处,设计引水量4m3/s。

水库建成后,库盘严重渗漏,东西副坝及基础为黄土的部分主坝段,存在较大的沉陷、变形及大量的裂缝等险情,从1992年水库竣工蓄水至今,一直带病运行,最多蓄水至386万m3(相应蓄水位约为986.40m),给灌区生产造成巨大损失。

根据新疆生产建设兵团勘测设计院2002年9月提交的《锡伯提水库除险加固工程地质勘察报告》及现场踏勘,锡伯提水库现状情况如下。

6.3.3.1 坝体现状

锡伯提水库大坝为均质土坝,上游坝坡采用10cm厚现浇混凝土板防护,板下垫30cm的卵砾石垫层,下游未进行修坡。目前上游混凝土板下滑,出现翘起、架空、叠置等现象,局部出现坝体塌陷。

大坝上游坡变形主要发生在东、西副坝及与主坝衔接处。东副坝为桩号0＋061～0＋205段,其中,0＋061～0＋160段,上游坝坡混凝土板拱起,拱起高度10cm；0＋200～0＋270段,上游坝坡混凝土板下滑,下滑位移约5cm。主坝0＋650～0＋675段上游坝坡靠坡脚处和坝后坡约986.00m高程处,出现塌陷,塌陷深度15cm和30cm。西副坝0＋884～1＋085段,其中,0＋884～0＋900段和0＋924～1＋000段,上游坝坡混凝土板下滑,下滑位移约10cm,使混凝土板出现翘起、架空、叠置等现象,翘起高度约15cm；1＋000～1＋085段,上游坝坡混凝土板拱起,拱起高度20cm。

锡伯提水库坝坡变形情况见表6.3-4。

表6.3-4　锡伯提水库坝坡变形情况表

水库建成运行后,于1993年6月24日,首先在0＋724处发现有2道相距约10cm的平行横向裂缝穿过土坝,宽度为2～10mm,经开挖,一条深为8.3m,另一条深7.5m。1994年春西副坝与主坝衔接处,发现一条长62m、宽2～7cm的裂缝,经开挖探明该裂缝深2.5m。1998年水库进行检查,共发现裂缝16条,其中,0＋084～0＋100处7条平行斜缝,长9～13m、宽1～6cm,相距1～3m；0＋110处一纵缝,长18m、宽1～3cm；0＋144处一斜缝,长11m、宽2cm；0＋300处一斜缝,长13.5m、宽1～3cm；0＋724处一斜缝,长26m、宽1～5cm；0＋750～0＋774处一纵缝,长23m、宽2～5cm；0＋844～0＋900处一纵缝,长76m、宽1～10cm；0＋909～0＋965处一纵缝,长56m、宽5～7cm；0＋974处一纵缝,长23m、宽5cm；0＋990处一斜缝,长24m、宽12cm。裂缝相互交叉,经雨水冲刷形成空洞,在1＋000处有一洞口不规则的空洞,走向北东20°,宽1.10m,长2.40m,深2.25m。在0＋983和0＋985处分别有直径25cm和40cm的2个空洞,深1m左右。坝体裂缝发育情况见表6.3-5。

表6.3-5　锡伯提水库坝体裂缝发育情况表

6.3.3.2 库盘现状

锡伯提水库库盘面积约为0.456km2,库盘内土层厚度分布不均,且差异较大。沟谷地势两侧随着地势的增高,土层逐渐变厚。沟谷谷底为冲洪积的砾石。水库修建时为防止和减少库区渗漏,库区内采用塑膜铺盖防渗,铺盖范围包括库区所有砾石出露部位和低液限粉土及低液限黏土层厚不足该点设计水深1/4的地方。水库库盘内裂缝和漏斗特别发育,渗漏漏斗52个,大型裂缝(δ≥5cm)76条。库盘内渗漏漏斗和裂缝主要发育于973.00～980.00m高程处,即死库容以上铺膜部分。裂缝呈网格状纵横交错,渗漏漏斗则发育于裂缝交汇处。(www.xing528.com)

6.3.3.3 大坝安全鉴定

水利部大坝安全管理中心鉴定锡伯提水库大坝为Ⅲ类坝。鉴定意见(坝函〔2002〕2185号)如下。

该大坝存在的主要问题：坝基湿陷性黄土的高压缩性导致坝体多处出现纵、横、斜向裂缝,危及大坝安全；坝基渗漏严重；上游混凝土护坡破损；泄水洞开裂,闸门漏水；引水渠入库段无防护,造成水流冲刷坝区防渗系统；无大坝安全观测设施等。同意按Ⅲ类坝上报。建议加固设计中,对坝顶超高做进一步计算复核；按现行规范,合理选取稳定分析计算指标,对大坝结构稳定作进一步复核,以便确切了解大坝安全性,合理采取加固措施,彻底除险加固。

6.3.3.4 工程存在的主要问题及除险加固的必要性

1.工程存在的主要问题

锡伯提水库工程由主坝、东西副坝、库内塑膜铺盖、泄水涵洞、水库引水渠、水库泄水渠等部分组成。水库建成后,库盘严重渗漏,东西副坝及基础为黄土的部分段主坝,存在严重的沉陷、变形及裂缝等险情,从1992年水库竣工蓄水至今,一直带病运行,最多蓄水至386万m3(相应蓄水位约为986.40m),给灌区生产造成巨大损失。主要问题如下。

(1)水库大坝。

1)坝体裂缝发育、变形严重。坝体变形主要发生于东副坝0＋061～0＋270段、主坝0＋650～0＋832段及西副坝0＋844～1＋024段。裂缝共21条,裂缝长9～180m,宽2～40cm。这些纵横斜交分布的裂缝将坝体劈裂成大小不一的条块。

2)库盘内渗漏漏斗和裂缝发育,水库库盘内裂缝和渗漏漏斗特别发育,共52个,大型裂缝(宽不小于5cm)76条。库盘内渗漏漏斗和裂缝发育主要发育于973.00～980.00m高程处。裂缝呈网格状纵横交错,渗漏漏斗则发育于裂缝交汇处。

3)坝基湿陷性黄土的高压缩性导致坝体多处出现纵、横、斜向裂缝,危及大坝安全。

4)库盘及坝基的防渗缺陷,造成水库渗漏严重。

5)上游混凝土护坡裂缝、下滑、沉陷,抗风浪能力差。

6)大坝原型观测设施不健全。

(2)泄水涵洞。锡伯提水库是一座注入式水库,水库引水口位于坝北部1.5km处,引水流量4m3/s,最大引水量6m3/s。

泄水涵洞位于主坝1＋024处,钢筋混凝土方涵,单孔,孔口尺寸1.2m×1.5m,闸底板高程971.00m,设计泄水量4m3/s,加大引水量6m3/s,泄水涵洞出口设消力池,后接泄水渠。

原设计引水渠入库段未做防护,水流冲刷,不利于库区水平防渗系统的安全。

泄水涵洞闸门及其启闭设施陈旧、老化,操作失灵,锈蚀严重,存在严重的结构安全隐患,金属结构不能安全可靠运行,闸门漏水,闸门及其启闭设施简陋残破,需全部更新。

2.除险加固的必要性

农九师166团垦区内,锡伯提水库是唯一的一座水库,灌区土地肥沃,是垦区主要粮、油、糖基地之一。由于该工程存在较多的质量问题,尤其是坝基渗漏严重,水库难以蓄水,无法发挥正常效益。为使该水库正常运行,166团大部分灌区用水保证率得到提高,为农业稳产奠定基础,提高职工生产水平,稳定团场职工人心,更好地发挥屯垦戍边的作用,因此,对锡伯提水库进行除险加固是十分必要的。