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【摘 要】库吉拜水库除险加固工程砼拱坝设计方案，有效地利用了原水库工程量，既改善了当地的生态环境，又降低了工程造价。
【关键词】库吉拜水库除险加固；砼拱坝设计方案；应用与分析
1工程概况
库吉拜水库位于塔城市库吉拜河中游，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、旅游、养殖的山区拦河水库，该水库设计总库容390*104m3，兴利库容366*104m3，死库容5.5*104m3。库吉拜水库是一座小（Ⅰ）型山区水库。工程等别Ⅳ等，主要建筑物4级，次要建筑物5级，设计洪水为30年一遇，校核洪水为200年一遇。
库吉拜水库始建于1976年6月，竣工于1983年，总工期8年，坝型为浆砌石拱坝，库吉拜水库由于受社会因素的影响，施工条件的限制，技术水平的制约，质量管理体系的落后等因素的作用，致使大坝在多年的运行过程中起不到设计调蓄能力，存在实际抗洪能力不能满足国家现行规范要求，坝体坝基和坝肩渗漏严重，坝体砌筑质量差，浆砌石砂浆老化脱落冻融破坏严重，坝基处理不彻底，坝基坝肩未做帷幕灌浆处理，坝体没有完整的溢流泄洪设施。
2基本资料
2.1 气象
水库区域属大陆性中温带半干旱、半荒漠草原气候，由于地处盆地地形状态下，形成了气温较温和，呈现出相对降雨量较大，蒸发量较小的气候特点，冬季漫长而寒冷，夏季短促而炎热，多年平均气温3.6℃，最高气温35℃，最低气温-40.5℃，多年平均降水量为289.6mm，多年平均蒸发量为993.1mm，无霜期平均133天，最长176天，最短108天，多年平均最大风速17m/s，最大风速40m/s，最大冻土深度1.46m。
2.2 径流
2.3 洪水
2.4 泥砂
2.5 工程地质条件
2.5.1 坝基、坝肩工程地质条件
水库坝基、坝肩地段基岩出露，岩性为下石炭统砂岩，基岩构造节理与卸荷裂隙均较发育，裂隙是因为斜坡岩体卸荷作用形成，走向与河流走向垂直，裂隙宽度一般数厘米，张开度大，其间多充填母岩碎屑，延伸十余米。
右坝肩受力方向的山体浑厚；左坝肩受力方向的山体比较单薄，易造成坝肩不稳定。
3工程布置及主要建筑物
3.1坝体坝基防渗处理
3.2左坝肩岸坡加固处理
3.3坝体下游面保护
3.4 坝顶加高、坝顶护栏、照明设计
3.5 放水涵洞的总体布置
放水涵洞由进口段、洞身段、控制段、陡坡段和消力池段等组成。全长43.15m，控制段和陡坡段采用直径为1m的钢管。
3.6溢洪道的结构布置
溢洪道布置在坝轴线桩号0+059.5处，在坝顶开敞式溢洪道，堰后接悬壁槽挑流，悬壁采用轻型结构钢板结构，悬壁段长度应保证在洪水期。水流挑至坝后基础安全距离之外，本设计拟定悬壁槽长度在坝顶以外4.0m，悬壁槽固定采用“I”字钢穿越坝顶，通过拉筋与坝体锚筋连接，悬壁槽支撑，采用坝后砌体打锚杆钢板连接固定，用“I”字梁支撑。
溢洪道坝后下游消能采用基础抛大块石和在表面砼铺设处理。
4水库工程除险加固的必要性
（1）实现灌区可持续发展，实现生态环境改善
库吉拜水库灌区为塔城市重要的畜牧业基地，该灌区草地面积大，类型多，植物种类丰富，从高山到平原分布有亚高山草甸植被、中山林灌草原植被和低山平原草甸植被，总的草地面积为30万亩。多年来，由于生产方式粗放落后，牧民依靠扩大天然草地规模和强度谋发展，导致了草地面积退化萎缩，产草量却有80年代初期的200kg/亩，减少到目前不足100kg/亩，严重的超载放牧在很大程度上是以牺牲草地生态环境为代价。而解决草地生态环境恶化的根本途径是建设高产人工饲草地。改变传统的牧业生产方式，实现草地生态自我修复能力，恢复退化，沙化草地，确保草地生态走向良性循环。要实现这一目标，就要切实解决好流域内的水资源时空分布不均的矛盾，为饲草料基地提供可靠的水源保证。库吉拜水库除险加固后，可解决灌区1.55万亩耕地的用水（其中饲草料地面积1.085万亩）问题。而这些饲草料地的建设不但使农牧民全面奔小康成为可能，而且可使流域内荒漠草地实现退牧还草，永久禁牧。可见库吉拜水库的除险加固以后，不但起到了“建设小绿洲，保护大生态”的作用，而且有效地起到了提高草地生产力，解决了该流域草地超载的问题。
（2）加固库吉拜水库是灌区经济发展的需要
库吉拜水库灌区主要包括库吉拜村等五个牧业自然村，共有可耕地面积3.2万亩，现已开垦1.5万亩，灌区内牲畜存栏头数1.3万头，年最高饲养量2.0万头只。库吉拜灌区在全乡经济中的份量很重，灌区的灌溉和供水水源主要来源主要来自库吉拜河水，但由于库吉拜河的径流补给主要以融雪和地下水为主，径流变化较大，年内分配极不均匀，春季水量丰富，夏季水量不足，因此，作物的灌溉用水离不开库吉拜水库的有效调节，但目前库吉拜水库一直带病运行，已经无法满足下游灌区的用水需求，随着水库运行年限不断延长，蓄水能力逐年下降，这与下游灌区社会经济快速发展的矛盾越来越突出，因此该水库除险加固可尽快提高当地农牧民的生活水平，促进该区的经济的可持续发展。
（3）库吉拜水库除险加固是灌区社会经济发展社会稳定的需要
库吉拜水库灌区是各民族聚居区，主要有哈萨克等六个民族，他们的生产生活环境相对恶劣，为改善其生存环境，实现水库灌区社会经济快速发展和确保社会稳定是不容回避重大问题。少数民族有从事牧业生产文化生活习惯，草原是其赖以生存和发展的物质基础，游牧是其基本的生活方式。由于过度放牧，草原生态环境的退化，多数牧民处于贫困之中，长期下去就会危机社会稳定。库吉拜水库除险加固不但可以为建设高产的人工饲草地提供了水源保障，而且可以彻底改变当地牧民生产、生活方式实现牧民定居，提高畜牧业生产、经营水平和综合竞争力，实现牧区畜牧业可持续快速发展、迅速提高灌区少数民族群众收入，促进灌区社会进步，维护民族团结，确保灌区少数民族群众与全社会同步进入小康，增强社会稳定。
（4）库吉拜水库加固是满足下游防洪的需要
依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的要求，库吉拜水库总库容390×104m3，工程规模为小（I）型，工程等别为IV等。正常运用洪水标准应达到30年一遇，非常运用洪水标准应达到200年一遇，而目前的防洪能力这能满足20年一遇洪水标准。库吉拜水库下游的保护对象主要有阿不都拉乡、喀拉哈巴克乡、农牧民人口2.1万人，耕地10万亩，乌-塔公路，铁厂沟至塔城市的输电线路等基础设施。水库的安全运行直接关系到下游灌区人民的财产和生命以及塔城市基础设施的安全，从防洪角度来看加固库吉拜水库具有重大意义。
（5）充分利用水利工程发展养殖、旅游业
库吉拜水库距塔城市42.5km，交通方便，夏季无酷暑，自然风光秀丽，动植物资源丰富，水质优良，适合水产养殖。水库除险加固后，是一处理想的旅游、垂钓、休闲度假场所，为塔城市人民群众提供丰富的精神文化生活。
【关键词】库吉拜水库除险加固；砼拱坝设计方案；应用与分析
1工程概况
库吉拜水库位于塔城市库吉拜河中游，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、旅游、养殖的山区拦河水库，该水库设计总库容390*104m3，兴利库容366*104m3，死库容5.5*104m3。库吉拜水库是一座小（Ⅰ）型山区水库。工程等别Ⅳ等，主要建筑物4级，次要建筑物5级，设计洪水为30年一遇，校核洪水为200年一遇。
库吉拜水库始建于1976年6月，竣工于1983年，总工期8年，坝型为浆砌石拱坝，库吉拜水库由于受社会因素的影响，施工条件的限制，技术水平的制约，质量管理体系的落后等因素的作用，致使大坝在多年的运行过程中起不到设计调蓄能力，存在实际抗洪能力不能满足国家现行规范要求，坝体坝基和坝肩渗漏严重，坝体砌筑质量差，浆砌石砂浆老化脱落冻融破坏严重，坝基处理不彻底，坝基坝肩未做帷幕灌浆处理，坝体没有完整的溢流泄洪设施。
2基本资料
2.1 气象
水库区域属大陆性中温带半干旱、半荒漠草原气候，由于地处盆地地形状态下，形成了气温较温和，呈现出相对降雨量较大，蒸发量较小的气候特点，冬季漫长而寒冷，夏季短促而炎热，多年平均气温3.6℃，最高气温35℃，最低气温-40.5℃，多年平均降水量为289.6mm，多年平均蒸发量为993.1mm，无霜期平均133天，最长176天，最短108天，多年平均最大风速17m/s，最大风速40m/s，最大冻土深度1.46m。
2.2 径流
2.3 洪水
2.4 泥砂
2.5 工程地质条件
2.5.1 坝基、坝肩工程地质条件
水库坝基、坝肩地段基岩出露，岩性为下石炭统砂岩，基岩构造节理与卸荷裂隙均较发育，裂隙是因为斜坡岩体卸荷作用形成，走向与河流走向垂直，裂隙宽度一般数厘米，张开度大，其间多充填母岩碎屑，延伸十余米。
右坝肩受力方向的山体浑厚；左坝肩受力方向的山体比较单薄，易造成坝肩不稳定。
3工程布置及主要建筑物
3.1坝体坝基防渗处理
3.2左坝肩岸坡加固处理
3.3坝体下游面保护
3.4 坝顶加高、坝顶护栏、照明设计
3.5 放水涵洞的总体布置
放水涵洞由进口段、洞身段、控制段、陡坡段和消力池段等组成。全长43.15m，控制段和陡坡段采用直径为1m的钢管。
3.6溢洪道的结构布置
溢洪道布置在坝轴线桩号0+059.5处，在坝顶开敞式溢洪道，堰后接悬壁槽挑流，悬壁采用轻型结构钢板结构，悬壁段长度应保证在洪水期。水流挑至坝后基础安全距离之外，本设计拟定悬壁槽长度在坝顶以外4.0m，悬壁槽固定采用“I”字钢穿越坝顶，通过拉筋与坝体锚筋连接，悬壁槽支撑，采用坝后砌体打锚杆钢板连接固定，用“I”字梁支撑。
溢洪道坝后下游消能采用基础抛大块石和在表面砼铺设处理。
4水库工程除险加固的必要性
（1）实现灌区可持续发展，实现生态环境改善
库吉拜水库灌区为塔城市重要的畜牧业基地，该灌区草地面积大，类型多，植物种类丰富，从高山到平原分布有亚高山草甸植被、中山林灌草原植被和低山平原草甸植被，总的草地面积为30万亩。多年来，由于生产方式粗放落后，牧民依靠扩大天然草地规模和强度谋发展，导致了草地面积退化萎缩，产草量却有80年代初期的200kg/亩，减少到目前不足100kg/亩，严重的超载放牧在很大程度上是以牺牲草地生态环境为代价。而解决草地生态环境恶化的根本途径是建设高产人工饲草地。改变传统的牧业生产方式，实现草地生态自我修复能力，恢复退化，沙化草地，确保草地生态走向良性循环。要实现这一目标，就要切实解决好流域内的水资源时空分布不均的矛盾，为饲草料基地提供可靠的水源保证。库吉拜水库除险加固后，可解决灌区1.55万亩耕地的用水（其中饲草料地面积1.085万亩）问题。而这些饲草料地的建设不但使农牧民全面奔小康成为可能，而且可使流域内荒漠草地实现退牧还草，永久禁牧。可见库吉拜水库的除险加固以后，不但起到了“建设小绿洲，保护大生态”的作用，而且有效地起到了提高草地生产力，解决了该流域草地超载的问题。
（2）加固库吉拜水库是灌区经济发展的需要
库吉拜水库灌区主要包括库吉拜村等五个牧业自然村，共有可耕地面积3.2万亩，现已开垦1.5万亩，灌区内牲畜存栏头数1.3万头，年最高饲养量2.0万头只。库吉拜灌区在全乡经济中的份量很重，灌区的灌溉和供水水源主要来源主要来自库吉拜河水，但由于库吉拜河的径流补给主要以融雪和地下水为主，径流变化较大，年内分配极不均匀，春季水量丰富，夏季水量不足，因此，作物的灌溉用水离不开库吉拜水库的有效调节，但目前库吉拜水库一直带病运行，已经无法满足下游灌区的用水需求，随着水库运行年限不断延长，蓄水能力逐年下降，这与下游灌区社会经济快速发展的矛盾越来越突出，因此该水库除险加固可尽快提高当地农牧民的生活水平，促进该区的经济的可持续发展。
（3）库吉拜水库除险加固是灌区社会经济发展社会稳定的需要
库吉拜水库灌区是各民族聚居区，主要有哈萨克等六个民族，他们的生产生活环境相对恶劣，为改善其生存环境，实现水库灌区社会经济快速发展和确保社会稳定是不容回避重大问题。少数民族有从事牧业生产文化生活习惯，草原是其赖以生存和发展的物质基础，游牧是其基本的生活方式。由于过度放牧，草原生态环境的退化，多数牧民处于贫困之中，长期下去就会危机社会稳定。库吉拜水库除险加固不但可以为建设高产的人工饲草地提供了水源保障，而且可以彻底改变当地牧民生产、生活方式实现牧民定居，提高畜牧业生产、经营水平和综合竞争力，实现牧区畜牧业可持续快速发展、迅速提高灌区少数民族群众收入，促进灌区社会进步，维护民族团结，确保灌区少数民族群众与全社会同步进入小康，增强社会稳定。
（4）库吉拜水库加固是满足下游防洪的需要
依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的要求，库吉拜水库总库容390×104m3，工程规模为小（I）型，工程等别为IV等。正常运用洪水标准应达到30年一遇，非常运用洪水标准应达到200年一遇，而目前的防洪能力这能满足20年一遇洪水标准。库吉拜水库下游的保护对象主要有阿不都拉乡、喀拉哈巴克乡、农牧民人口2.1万人，耕地10万亩，乌-塔公路，铁厂沟至塔城市的输电线路等基础设施。水库的安全运行直接关系到下游灌区人民的财产和生命以及塔城市基础设施的安全，从防洪角度来看加固库吉拜水库具有重大意义。
（5）充分利用水利工程发展养殖、旅游业
库吉拜水库距塔城市42.5km，交通方便，夏季无酷暑，自然风光秀丽，动植物资源丰富，水质优良，适合水产养殖。水库除险加固后，是一处理想的旅游、垂钓、休闲度假场所，为塔城市人民群众提供丰富的精神文化生活。