昭通市小型病险水库的现状及防治措施

2010-12-31罗林

中国新技术新产品 2010年5期

罗林

（昭通市水利水电勘测设计院，云南昭通 657000）

1 问题的提出

水利与民生息息相关。作为民生之基，水利在改善民生中担负着神圣的使命。水库工程由于防洪效益、灌溉效益等经济指标优越，社会效益显著，国家对既有水库工程除险加固非常重视，并投入大量资金。近几年，各地方政府为保障人民生命财产安全，促进当地国民经济发展，先后对一些小型病险水库进行了除险加固设计，并已上报审批列项、开始建设施工，正在逐步发挥效益。我市共建成小型水库163座。总库容达1.17亿立方米，在防汛抗洪、灌溉供水、保护生态等方面发挥了巨大作用。由于大多数小型水库始建于20世纪五六十年代，工程建设标准低、质量差，多数为半拉子工程。这些病险水库，严重的不能蓄水，少部分需限制蓄水量，大部分是带病运行，安全问题十分突出，对下游人民群众的生命财产和重要基础设施构成很大的威胁，同时也严重影响了水库工程效益的正常发挥。据统计，全市有96座小型水库属重点危险库，是防洪安全和正常运行安全的心腹之患。因此，小型病险水库工程除险加固在一定时期内仍然是广大水利科研工作者所关注和不断研究探讨的问题，对于小型病险水库除险加固应采取什么样的设计方案才能经济、合理而有效地使病险水库得到治理是亟待解决的关键性技术问题，现结合多年设计工作实践经验，探讨小型病险水库除险加固设计中的有关技术问题。

2 小型病险水库普遍存在的问题

由于大多数小型水库始建于20世纪五六十年代，受当时国民经济条件的制约，工程建设标准低、质量差，多数为半拉子工程，以燕麦地水库工程设计为例，小型病险水库一般普遍存在以下一些主要问题。

2.1 土坝

主要有以下几种情况：

土料填筑未达标，坝顶偏低，背水坡比过陡。土坝设计坝顶高程高2780m，坝高30m，现状坝顶高程为2779.6m 至2780.0m，两边高中间低，最大起伏达40cm。坝顶宽度3.5～5.0m，整个坝顶向上游倾斜，高差40cm。土坝背水坡比过陡，背水坡比在1：2.1～1：2.5左右的坝段占土坝的65%，排水棱体坡比为1：1.3，坝坡出现隆起或塌陷。土坝安全存在隐患。

上游干砌石护坡破坏严重。原设计干砌石护坡厚30cm，但施工时块石超径和逊径较为严重，致使块石粒径大小不一，砌筑质量较差。护坡块石受风化、波浪淘刷及冰冻影响，加之管理养护不善，护坡块石破坏严重。现块石缝隙较大处约在10厘米左右，块石松动，破坏后导致反滤层被淘刷，部分块石有坍塌现象。反滤层施工时层间不明晰，使两层滤料混杂。实际上，块石护坡基本上已失去其防护功能，再不维修，已威胁大坝安全。

坝后无排水措施或排水堵塞。现坝体坝后坡脚处既无排水设施，亦无减压设备（或排水设施堵塞，丧失了功能）。水库自建成以来一直处于低水位运行状态，所以尚未发现坝后有较大的渗透变形破坏，但这并不表明水库在高水位运行时坝后不存在渗透破坏。

大坝无观测设施。大坝无渗流及位移观测设备，无法观测坝体浸润线和坝体位移情况，致使管理人员无法全面掌握水库运行情况，对水库的安全调度带来很大困难。

2.2 溢洪道

溢洪道无护砌及消能设施，渠底高程又较底，一方面使水库无法正常蓄水，水资源未能得到充分利用；另一方面溢洪道无能力承担宣泄较大洪水任务。

2.3 输水洞

输水洞消力池翼墙受水流冲刷、风化侵蚀和墙后土压力作用及土体冻融等影响，使工程老化，浆砌石出现纵向裂缝。底板受水流冲刷，冻融破坏等，表层已被剥蚀。闸门陈旧、漏水，启闭设备失灵，拦污栅破损。洞身长度不满足土坝加高培厚要求。

2.4 工程管理

水库工程管理机构不健全，管理权限及职责不明确，无必要的管理设备。

3 小型病险水库除险加固的必要性

3.1 工程隐患较多

目前小型病险水库存在较多隐患，如土坝高程偏低，背水坡比过陡，多数上游干砌石护坡基本已失去防护作用，坝后无防渗措施。溢洪道一般为开敞明渠，不仅无任何工程措施，而且底坎高程较低。输水洞消力池破损，闸门陈旧、漏水、启闭设备失灵等。这些险情都直接威胁着水库的安全运行。

3.2 除险加固是充分利用水资源的需要

多数小型病险水库由于溢洪道底坎高程较低，加之水库隐患较多，致使水库蓄水量较少，使有限的水资源未能充分利用。通过对小型水库进行除险加后每年都可提高农田灌溉用水量，此可见，除险加固水库是充分利用区域水资源的有效途径。

3.3 水库除险加固为水利多经营开辟新路

多数小型病险水库于村镇附近，水库除险加固后，可供近千亩的养鱼水面，增加年可养尾数，可改善当地人民群众的膳食构。宽阔的水面为当地村镇开辟新旅游景点提供了机遇，为城市居民假休闲提供了优雅的场所。综上所述，对量大面广的小型险水库及时进行除险加固是十分必要的。

4 小型病险水库除险加固设探讨

近几年，我们先后对一些病险水库进行了除险加固设计。为使小型病险水库得到彻底治理，现结合设计工作实践经验提出如下几个治理思路。

4.1 除险加固方案选择

水库工程除险加固应充分利用既有工程，减少工程量，节约投资。水库工程除险加固方案一般应考虑以下几个方面内容：一是根据新的水文资料，复核水库规模；二是达标完建尚缺工程设施；三是维修加固已遭破坏工程设施。

大坝加高培厚。小型水库除险加固工程的除险加固措施应充分利用既有工程。因此，水库除险加固要沿既有坝体进行加高培厚，以减少工程量，节约投资。对大坝质量较好坝身不长、淹没不大的水库，这样做优越性较大，宜对大坝采取加高培厚措施；但对坝身较长的大坝，一般来讲就显得不够经济合理。小型水库既有坝体一般以低液限粘土为主，根据建筑材料调查，一般当地具有较丰富的粘性土料和风化料，且其运距较近，因此，选用当地材料筑坝比较适宜。设计中采用风化料对既有坝体进行加高培厚，除险加固后的坝体为“上堵下排”的土石混合坝，一般上游是以低液限粘土为主的防渗体，下游为风化砂透水体。溢洪道扩宽。根据新的水文资料，复核水库规模，扩宽溢洪道。一般水库溢洪道地处右岸或左岸山体坡脚处，闸室段为全风化的岩石，岩石完整性差，中等透水，应对溢洪道进行加固设计。增建非常溢洪道。利用有利地形增建非常溢洪道，提高水库防洪标准。输水洞。输水洞除险加固一般主要包括：洞身接长，消力池翻修，更换闸门和启闭设备。要对输水洞过流能力进行复核计算。

综合方案。依据各水库的具体情况，可考虑加高大坝同时扩宽溢洪道相结合及加高大坝同增建非常溢洪道相结合等方案，工程规模可通过调洪演算确定。

4.2 设计依据与工程质量

小型病险水库设计应根据SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定水库属于小(I)型水库或小(II)型水库，然后确定工程等别，确定其主要建筑物大坝、输水隧洞和溢洪道为4级建筑物，临时性建筑物为5级。一般采用的设计洪水标准正常运用(设计)洪水为30年一遇(P=3.3%)，非常运用(校核)洪水为 300 年一遇(P=0.33%)，临时性建筑物设计洪水重现期为10年，设计中可根据实际情况具体确定。水库除险加固工程要严格按照SDJ249.1-1998《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准》和SL176-1996 利水电工程施工质量评定规程》的规定，对每个分部工程中的每个单元工程质量进行单元工程、分部工程和单位工程检查验收。

4.3 基础资料要完整、准确和可靠

水库除险加固工程设计中一项重要的内容就是要根据新的水文资料复核水库规模。这就要求水文气象资料、水文地质和工程地质资料、工程测量资料等基础资料完整、准确和可靠。这些基础资料的准确性将直接影响到水库除险加固工程设计，特别是对收集到的资料要先验证后使用。不完整的地质及测量资料应及时补充完善。

4.4 采用新技术、新材料、新工艺、新设备

既有小型病险水库一般都是上世纪50年代或60年代所建，那个时期由于受客观条件限制，设计手段落后，无新技术、新材料、新工艺等措施，水库工程设备陈旧落后。在水库除险加固设计中，特别是在有关水库规模、渗流、稳定等复核设计中，不宜采用传统手工计算，应采用计算机等现代化手段进行复核计算。对坝基防渗处理、坝体防渗及反滤处理等应采用新材料、新工艺，取代传统建筑材料；对闸门、启闭设施、观测设施、水库调度管理等设施应采用科技含量较高的新设备。随着社会的发展与进步，各类小型病险水库设计由以功能性为主，逐渐改变为在保证既有功能的前提下，实现人与自然的和谐相处，即由单一的防洪除涝转变为综合考虑生态、环境、水资源利用，使人类活动、社会发展与生态环境相协调，实现水资源的可持续利用。因此，必须用现代水利工程的规划设计理念对小型病险水库进行除险加固设计，切实落实好科学发展观的治水思路。

4.5 水库除险加固评价

从国民经济评价指标看，治理后的小型水库经济效益良好，经济内部收益率一般可达15.4%以上，敏感性分析表明，工程具有较强的抗风险能力。对水库大坝除险加固要在确保安全运行的前提下进行，为此，应首先对小型水库主体工程进行加固处理。水库建成后，可以将下游河道防洪标准一般由5年一遇提高到10年一遇或20年一遇，可以减少洪水灾害、提高粮食产量、增加农民收入、改善人民生活水平，为当地经济可持续发展提供保障，社会效益显著。