梅山水库位于金寨县境的史河上游,坝址在大、小梅山之间。水库控制流域面积1970平方公里。上游山区的吴店、西河、皮坊等站常为暴雨中心。
1950年5月,淮河水利工程总局进行了史灌河流域查勘,提出上游建梅山水库的意见。11月,治淮委员会又组织有关专家教授进一步复勘。1951年4月,第二次治淮会议决议的《治淮方略》和1952年度工程要点中,确定兴建史河梅山水库。1951年6月底,组织梅山水库设计工作队,着手编制水库设计文件,进行地质勘探和水库测量、水文测验等工作。1954年3月,水库工程建设正式开工。1955年1月浇筑大坝混凝土,1956年4月大坝浇筑完成,8月即遇大水,水库发挥了拦洪削峰的作用。1958年初正式开始蓄水。水电站厂房于1957年第三季度开工,1958年8月完成,9月1日第一台机组发电。1959年5月1日,四台机组全部投入运行。1958年9月开发史河灌区,水库下游兴建红石嘴枢纽。1962年11月6日,发现大坝右岸山坡坝基大量漏水,拱和垛明显发生位移,后放空水库,进行检查和修复加固,至1966年全部完成。水库建成以来,在防洪、灌溉、发电、水产养殖等方面发挥了显著效益。
一、勘测
水库和坝址的地质勘探始于1950年11月,水库查勘队复勘时,有浙江省地质调查所会同查勘队进行。1951年8月,浙江大学地质系进行调查。1952年10月至12月,中央地质部淮河地质队配合钻探队,对库区及坝址作了详细勘查。从1951年到大坝施工期间,前后共五次钻探,提出钻探报告。勘探表明:库区内以火成岩为主,余为变质岩系。从产状分布和构造情况分析,库区无漏水可能。坝址岩石大部为细粒花岗岩,坝址右岸分布有变质岩、石英片岩。坝基岩石一般均新鲜坚硬,但节理发育,局部较为破碎。河槽部位为砂卵石覆盖,最深12米,上部为粗细砂,底部为卵石层。隧洞沿线地质全为花岗岩,节理裂隙比较发育。溢洪道基础为石英岩,层理大致水平,与花岗岩混合接触,结合良好。
1953、1954年由淮委测量总队施测1万分之一库区地形图和坝址地形图。
1951年设立了金寨水文站、梅山实验水文站和吴店、汤汇等6处雨量站观测水文气象。
二、规划
梅山水库是多目标综合开发的大型工程。规划原则是配合其他控制工程,减轻淮河干流及史河中下游洪水灾害,兼筹灌溉、发电和改善航运。水库、电站及灌区的规模和各种特征水位、库容,在整个兴建和运用过程中,有过多次变动。1953年5月,编制《梅山水库计划任务书》,7月编制《梅山水库工程初步设计书》,当时以民国10年洪水为设计标准,确定水库坝顶高程123.5米(系假定标高,下同),总库容10.08亿立方米(为淤积50年后库容,下同),灌溉面积64万亩。水电站装机容量1.2万千瓦,年发电量0.5亿千瓦时。
1954年大水前,还编制过几次技术设计和补充文件,规模均未有大的变动。1954年大水后,发现原设计洪水标准偏低,水文计算偏小。淮委于1954年8月,向水利部提出梅山水库增加库容、加高大坝的意见,经水利部批准,编制修正设计和修正设计的补充文件。修正设计补充报告中确定的规模为:水库大坝等主要建筑物由二级建筑物设计改为一级建筑物千年设计、万年校核;大坝栏杆顶高程141米,总库容 22.75亿立方米。其中防洪库容14.58亿立方米,兴利库容2.68亿立方米。灌溉面积和水电站装机没有变动。
梅山水库建设过程中,规划数据又有变动。在1956年6月《梅山水库工程总结》中记述的规划数据为:水库死水位108米,汛期限制水位120米,非汛期蓄水位为124.8米;百年一遇洪水计划蓄洪水位135.9米,千年一遇洪水位138.9米,万年一遇洪水位140.5米;坝顶高程139.9米,栏杆顶高程141米;总库容22.75亿立方米,其中为淮河干流蓄洪库容10亿立方米。兴利库容4.7亿立方米,设计灌溉面积170万亩。水电站装机4万千瓦,年发电量1.45亿千瓦时。水库工程总结中明确,水库汛期以蓄洪为首要任务。水库的调洪原则是:汛期除发电放水外,水库水位高于限制水位时开放泄洪道;百年一遇洪水,如淮河干流允许下泄,最大泄量为760立方米每秒,尽量放空蓄洪库容,迎接下次洪水;如淮河干流需要梅山水库蓄洪,则关闭泄洪设备为淮河干流蓄洪。当水库水位超过135.9米时,为水库本身防洪安全,开启溢洪道和泄洪隧洞泄洪。万年一遇洪水水库最大泄量为6450立方米每秒。
1958年,梅山水库灌溉的史河灌区开发,在坝址下游9公里的红石嘴建灌溉引水渠首工程。豫皖两省的灌溉面积由原规划的170万亩扩大到353万亩。其中安徽省285万亩,河南省68万亩。为满足灌溉需要,抬高了汛期限制水位。1958年发现水库流域面积有一小支流(三湾十八道)汇入西淠河响洪甸水库,故将水库控制流域面积由原来2150平方公里修改为2100平方公里。1963年,水库设计洪水作了修改,在是年8月编制的史河灌区修正规划及梅山水库加固设计时,水库规划的水位和库容又有变动。水库为淮河干流防洪的库容减少为7.36亿立方米。
1972年进行水库淤积测量,据此修改了库容曲线。原规划库容采用水库运行50年淤积后的库容曲线,故1972年所测得的库容曲线,在相同水位查得的库容,比原规划的库容要大,经安徽省水利厅批准,自1973年起,使用1972年测量计算的库容曲线。
水库原设计采用的水位标高系假定基面,后经精密水准接测后,原设计中的各种高程改正为废黄河基面时加0.27米。
1975年8月河南大水后,1980年水库设计洪水作了修正。1978年又根据五万分之一航测图,重新核定水库流域面积应为1970平方公里。设计洪水修正和流域面积改正后的水库规划成果,见表4—1—6和表4—1—7。
历次水文计算成果表:

历次规划成果表:

1984年安徽省人民政府批准的《关于梅山、响洪甸、佛子岭、磨子潭四座水库兴利水位改变过程和库区迁赔安置的意见》中,明确梅山水库汛期限制水位为125.27米(改正后的标高,下同),汛后兴利蓄水位128米。1988年,安徽省政府同意安徽省水利厅上报的《对梅山、响洪甸两库淹没处理及移发安置规划的意见》,考虑梅山水库库区群众困难,最近几年暂定汛后蓄水位为126米。
三、设计
查勘中,在八里滩以上河段选有八里滩、王店子、梅山、观音阁和狮子口等5个坝址。设计时从地质、地形,防洪要求,枢纽布置等方面综合比较选定梅山坝址。在坝型选择中,就土坝、堆石坝、重力坝、单拱坝、平板坝和连拱坝等6种坝型作比较。从地形、地质条件,工程投资,施工期限和利用佛子岭水库建设经验及设备等因素考虑,选定钢筋混凝土连拱坝。
梅山水库枢纽由大坝、溢洪道、泄洪隧洞、泄水底孔及水电站等部分组成。连拱坝按一级水工建筑物标准设计,设计地震烈度为8度。连拱坝有15个垛和16个拱,计长311.5米;两端接拱重力坝,右岸长16米,左岸长26.7米,再用空心重力坝长89.3米与溢洪道相接。坝轴线全长443.5米。坝顶高程140.17米,防浪墙顶高141.27米,最大坝高88.24米。坝体设计在佛子岭连拱坝设计的基础上作了改进。连拱坝3~13号垛在坝的中部,垛与垛的中心距离为20米,垛的上游面宽6.5米;1、2、14、15号垛在山坡上,两垛间中心距离19.5米,垛的上游面宽6米。圆拱的下游面直径一律为13.5米。上游坝坡1∶0.9,下游坝坡1∶0.35。垛的下游面宽度向下逐渐拓宽,以增加垛的横向稳定。垛墙间的隔墙和上下游面板,使两片垛墙连接成一个整体,以增加横向刚度。放宽坝垛隔墙间距,并加大厚度便于施工。拱身上每隔二道建筑缝加做伸缩缝一道,增加拱和垛面板的含钢筋率,以减少裂缝防止渗水。
坝基开挖,垛墙基一般基岩挖成深1米至2米槽子;个别破碎地段挖深到5米。垛脚嵌在石槽内,以防止滑动。两岸垛墙基础均将岩石开挖成台阶形状,以增加横向稳定。拱的基础一般均将岩石挖成1.5~2.5米的抑水墙槽,再在其上浇筑底拱。两岸斜坡上,挖成台阶形抑水墙,深1米左右,其上浇筑拱台和底拱。空心重力坝靠近迎水面开挖宽1.5米、深1米抑水槽。接拱重力坝和一般坝基,则挖到新鲜岩石面为止。坝基迎水面设置阻水幕灌浆和固结灌浆,深度和间距根据漏水率的标准要求在施工中确定。
溢洪道位于大坝右岸的天然山凹中。共7孔,每孔净宽12米,安装钢支架木面板弧形闸门控制。门顶高程137.07米。溢流堰为克里盖尔——奥菲尔采罗夫坐标断面。堰顶高程129.87米。
泄洪隧洞位于大坝右岸。进口在桂冲内,出口距坝轴线约120米。在大坝施工时担任导流任务,导流后用钢筋混凝土衬砌,全长259米。洞身分斜井和平洞两部分,平洞前段为圆形压力段,直径6米;后段为无压段。在压力段末端装有4.5米×4.5米高压弧形门一扇,可部分启闭控制泄量。隧洞进口设有三扇 6米×2.5米履带事故门。进口底部高程95.27米。最大泄量630立方米每秒。
泄水底孔在连拱坝9号拱底部拱台内,安装有2.25米方形平板高压闸门一道,中心高程67.27米。闸门出口接钢筋混凝土渡槽,将水流引出垛的下游。底孔用作放空水库、冲砂和补充灌溉放水用。汛期在库水位137米以下时还可辅助泄洪,泄量160立方米每秒。
水电站厂房位于河床左侧大坝5至8号垛后,由5至8号垛内4根直径2.8米引水钢管引入厂房。厂房东西长81.7米,南北宽12.8米,净高31.55米。水电站安装4台F211—LJ—200型水轮机,每台1万千瓦。开关站位于主厂房下游200米左岸小梅山,占地面积2000平方米,平面高程89.6米。
四、施工
梅山水库工程由淮委成立梅山水库工程指挥部负责组织施工。施工人员绝大部分由佛子岭水库调来。清基、沙石备料、辅助劳力由六安专署调派民工和淮委工程总队调配劳改人员参加。梅山水库工程量大,工序复杂,场地狭小,工期短,又遭遇1954年汛期大水及冬季多年未见的大雪和严寒;加之设计洪水和大坝规模的修改及报批手续,给施工带来更多的困难。施工中运用佛子岭水库施工的成功经验,结合梅山的具体情况,选定了大坝施工一期导流方案。混凝土由固定拌和台集中搅拌,统一供料的工场布置,在不同季节采用不同的施工作业。各种工序纳入统一的施工指示图表,推行平行流水作业方法。随着工程进展,分期推行计划管理,建立健全技术管理制度和质量检验制度,实行以内包合同为主要内容的财务管理,层层负责,统一管理。持续开展技术革新、技术革命和以增产节约为中心的社会主义劳动竞赛,加快了施工进度,提高了工程质量。
水库工程于1954年3月26日正式开工,先后突破隧洞导流、围坝、清基三大关键,于1955年1月29日开始浇筑坝身混凝土。至1956年1月12日,连拱坝全部垛、拱浇筑到顶,实现了大坝“半年拦洪,一年到顶”的建设目标。大坝混凝土浇筑的进度和质量均比佛子岭水库有较显著的提高。
泄洪隧洞在施工时期兼作导流隧洞,施工分两个阶段。第一阶段自1954年4月开工至10月,进行干洞及大梅山隧洞(为便于施工导流而增开)的开凿、进出口钢筋混凝土临时衬砌及灌浆、断层及破碎带的喷浆处理,以适应导流的急需。第二阶段自1955年2月至1956年5月,进行干洞上游斜井、下游闸室和干洞进口段堵塞的开凿,闸室操纵塔及洞身钢筋混凝土衬砌和灌浆。洞身开挖采用分层分段的流水作业和龟裂爆破法的经验,提高了工效,为及时导流赢得了时间。
围坝的结构按施工快、操作简易和就地取材的要求设计。河床覆盖层以下用钢板桩阻水,上部用木板心墙夹柏油毛毡隔水,防渗效果良好。坝壳以砂石为主体。打钢板桩采用水冲法和送桩法,加快了打桩进度。围坝从1954年7月6日开始打钢板桩,至是年10月22日胜利合龙。
坝基的清基工作自1954年4月开始,全部用人力清除,清理两岸山坡的覆盖层。河床部分砂方清基工作因与坝基开挖石槽平行流水作业,故分两期。第一期于1954年10月26日开工,至12月底基本结束;第二期工程因受坝身分期浇筑计划影响,延期至1955年6月拦河坝到达拦洪高程后改为排水清挖,是年7月初完成全部清基工作。清基初期,曾采用扒沙斗以水下机械清基为主,未达预期效果。后来改为人力和机械并重的方法,加快了进度。
坝基除清除表面风化岩层外,须开挖石槽和抑水槽。两岸山坡岩石的开挖采用钻孔、爆炸方法。为使开槽爆炸不影响其他建筑物以及混凝土的浇筑,采取浅孔两层爆炸,并使爆炸方向指向下游围坝。基础处理石方工程至1955年9月全部完成。
坝基灌浆有阻水幕灌浆和固结灌浆两种。阻水幕灌浆孔距3米,根据标准的漏水率的要求确定孔深20~30米。固结灌浆孔分布在阻水幕灌浆孔上下游各1米处,孔距3米,孔深5米。
大坝混凝土的浇筑分三个阶段施工。1955年1月29日起,开始浇第一方混凝土,2月份起全面施工。第一期工程从基础57米高程将坝拱浇到73米。第二期从1955年4月到7月,坝垛浇到118米高程,拱浇到110米高程,满足拦洪要求。第三阶段工程从1955年8月到1956年1月,将全部垛拱浇到138.9米高程,同时浇筑东西岸重力坝。由于坝身浇筑工程数量大,期限短,技术标准要求高,施工中克服了不利于工程进行的自然条件影响,采用简单的混凝土缆道、皮带机升高钢塔等机械输送设备施工;推行分区平行流水作业,加强施工调度管理,统一步调,提高效率,提前109天浇筑到顶。创造了日最高浇筑量1911立方米,月最高浇筑量4.4万立方米的纪录。进度和施工质量均比佛子岭水库有显著的提高。根据水库水呈弱酸性的特点,大坝浇筑的混凝土采用硅酸盐水泥掺合,由工地自采和锻烧的白土作为混合材料,改善了混凝土抵抗水的侵蚀性能,并积累了工地自制、自掺混合材料的经验,节约了资金。
溢洪道于1955年10月开始施工。溢流堰下游面的直线段及护坝混凝土浇筑采用真空作业,使混凝土表面密致光滑,提高抗冲刷能力。溢洪道于1956年4月完成混凝土浇筑。
水电站于1958年1月开始厂房清基和开挖,3月初浇筑混凝土。至1958年5月,厂房浇筑至73.8米高程。7月初设计单位提出,水轮机中心高程由66.27米抬高至67.07米,将厂房相应加高0.8米,至1958年8月完成厂房施工。1958年6月开始安装机电设备,9月1日,一号机组运行发电。
电站的开关站于1957年7月开始清基爆破,9月开挖工程结束。整平后用沙卵石回填至89.6米高程。开关站布置出线架、电气设备安装及升压站等均于1958年9月1日正式投入运行。
五、大坝加固
1962年11月4日,发现右岸14号至16号拱内坝基漏水,至6日清晨,大量漏水汇成水流。决定先满负荷发电降低库水位,加强监测。漏水后,右岸山坡的12~15号垛均有向河床并向下游偏斜位移。其中12号垛垛顶向河床方向的最大相对位移(相对于垛基混凝土平台)16.37毫米,向下游位移14.35毫米;14~16号拱顶及14号垛底部侧墙上,先后出现8条新的裂缝;15号拱冠内缘在坝顶处裂缝宽达6.6毫米,从坝顶栏杆穿过平拱向下延伸长达28米。
为减轻渗水压力对山坡岩基和坝体稳定的不利影响,1962年11月8日晚开始放空水库,随着库水位下降,各垛变位也逐步回减。10日,水电部指派以汪胡桢为首的工作组到梅山进行现场调查研究。自12日起在15号垛拱一带临水面,采取水下抛填黄土的紧急堵漏措施。据探查表明:由于大坝右岸岸坡过陡,基岩节理发育,有缓倾角裂缝,并有与渗水方向正交的断层;在基础处理、帷幕灌浆、固结灌浆等布置方面存在一些问题,致使在高水位长期作用下产生基岩滑动,导致原有防渗帷幕被破坏漏水。
1962年12月,安徽省水电厅编制《梅山水库修补加固工程设计任务书》,采取增做阻水帷幕等加强防渗和拱后设置排水孔的排水措施;增做深孔固结灌浆,在12~16号垛加做垛间实体重力墩和支撑墙。垛墙和重力墩或支撑墙之间采用二次灌浆方法,以填实混凝土伸缩缝;岩坡进行预应力锚固等措施以增加岸坡抗滑稳定;拱混凝土和拱基础的裂缝采取灌浆填缝措施进行补强。此外,在左岸部分薄弱地区也采取措施进行加固。
加固工程自1963年3月开始施工,汛前完成了按1964年安全渡汛要求的部分工程。汛后,9月12日,水库全部放空,开始大规模加固工程。1966年5月竣工验收。加固工程采取的预应力锚固技术,系当时国内首次应用。边试验、边研究、边施工,摸索解决了有关施工工艺和设备问题。经检查验收,加固工程施工质量符合设计要求。
六、淹没区迁移赔偿
1953年,中共安徽省委、治淮委员会、中共六安地委会同金寨县组成调查队,对梅山水库蓄水后淹没的土地、实物,需要迁移的人口,以及安置区的安置条件进行全面调查。中共六安地委和金寨县,于是年分别成立移民办公室和移民安置委员会,承办水库移民迁移安置和淹没处理工作。根据中共安徽省委对梅山水库移民迁移安置实行“就地迁移安置,组织互助合作,扩大山区生产,解决长远生产生活为主,辅之部分外迁”的方针,中共六安地委和金寨县委,于1954年抽调100多名干部,深入到库区周围山区查山场,找资源,为安置移民所必须具备的条件进行查勘,并提出了移民安置规划。通过查勘,确定在库区淹没区以上山场,开垦茶园、梯田、毛竹园、油茶、生漆等经济作物林,计划安置28264人;利用淹没线以上和接近淹没线的库边剩余土地,就地安置6322人。迁移安置工作自1954年开始,至1956年11月基本完成。除163户698人因生产园地不足,需重新调整外,其余移民安置基本符合规划要求。
淹没区移民的土地等实物补偿,按1953年国务院颁布的《中国建设征用土地办法》规定,由金寨县移民委员会,按照调查核定的实物数量,编制各项补偿和补助费用预算,并由中共六安地委审核后,转报中共安徽省委和治淮委员会批准执行。
1958年,因兴建下游灌区,梅山水库提高了汛期限制水位和正常蓄水位。对提高蓄水位后的新的淹没赔偿和移民安置未能及时处理。1984年7月,金寨县对新的淹没和迁移安置进行调查。1984年9月,安徽省水利厅将经安徽省人民政府批准的淹没赔偿意见报水电部,未获批复。1985年2月和8月,安徽省水利厅两次向安徽省人民政府呈报《关于梅山、响洪甸两库淹没处理意见》,是年9月,安徽省人民政府批准按129米征用线处理。1986年,安徽省人民政府颁布《安徽省水利水电建设征用土地及移民安置办法》,梅山水库提高蓄水位后的淹没处理和移民安置,正按此办法执行中。
七、管理
1956年4月,连拱坝建成。1957年5月23日,成立梅山水库管理处,隶属治淮委员会领导。1958年2月,成立梅山水电工程处。1958年9月,梅山电站1号机组投入运行,将管理处、电厂筹备处和安徽省梅山水电工程处三个机构合并成立梅山水电站,隶属安徽省水利电力厅领导。此后机构名称几经变化,均属安徽省电力管理局领导。1970年梅山水电站属安徽省水利电力局领导。1975年9月,又属安徽省电力工业局领导。
水电站设有维修队或水工所等,对工程的各部分进行检修、维护和观测。
水库大坝观测项目有位移、裂缝、温度、沉陷、排水孔水位和渗水量等。大坝平面位移观测设正垂线与倒垂线,用光学观测镜进行观测。80年代起,采用遥测垂线座标仪,通过显示仪进行自动观测。垂直位移用水准仪观测,观测值随气温及水压的影响而有周期性的变化。坝体裂缝埋设标点,用游标卡尺及千分表测量。温度观测采用预埋于混凝土内的电阻温度计,以橡皮三蕊线接出混凝土外面进行观测。历年的大坝各项观测资料均整编成册,并制有统计表和曲线图。
水工建筑物维修于每年均于汛前、汛后进行检查,发现问题及时维护。对泄洪洞进口110米高程以下岩面进行喷浆护面,以防止塌坡。1981年以来,对大坝两岸下游面进行喷浆和河岸的护坡。对9号拱底孔闸门启闭设备进行了大修。
安徽省水文总站设梅山水文站进行水文测验,业务上由水电站统一领导。对水库内分层水温变化和水库蒸发量季节变化规律作了观测研究。在库区布置水文站网。70年代以前用有线通讯,80年代改无线通讯,由水电站进行洪水预报,供调度运行参考。
水库防洪调度权属安徽省防汛指挥部;发电服从灌溉,灌溉用水调度属安徽省水利厅淠史杭灌区管理总局;非灌溉期水库放水须经安徽省农经委批准。
自水库建成以来至1988年,拦蓄大于3000立方米每秒的洪水15年。1969年7月,最大入库洪峰流量达13980立方米每秒,经水库拦蓄后,最大下泄流量仅1560立方米每秒,水库最高水位达133.35米。水库拦洪为减免水库下游洪灾和减轻淮河干流的洪水压力,发挥了重要的作用。
至1988年,梅山水库灌溉安徽省史河灌区农田累计4848万亩。1958年水电站累计发电33.52亿千瓦时。水库正常高水位时,有水面63平方公里,发展了养鱼,综合利用效益十分显著。
梅山水库全部工程投资9307.6万元。其中大坝工程6440.3万元,电站工程1346.7万元,加固修复工程1354.6万元,变电所工程66.0万元,其它零星工程100万元。据初步分析,仅防洪效益一项,到1983年已经收回了整个水库的全部投资。