南漳县小型病险水库加固措施探讨

童 帆

（湖北省南漳县水利建筑勘察设计院，441500，南漳）

一、工程概况

湖北省襄阳市南漳县为丘陵山区，水库数量众多，共有大、中、小型水库134座，其中大型水库4座、中型水库1座、小型水库129座，小型水库的功能主要以防洪、农业灌溉为主，兼有供水、养殖功能。近年，国家加大对小型水利工程的投入力度，南漳县已基本完成了小型水库除险加固工程。南漳县小型水库大多建在20世纪50—70年代，受当时经济环境、工程技术、施工条件限制，存在勘察不到位、技术人员少、工程质量差、标准低等问题，且这些小型水库工程都是紧急上马，时间短、工期紧、人员缺，是政府组织群众边勘察、边设计、边施工完成的，属典型的“三边工程”。经过几十年的长期运行，由于工程管理缺失与运行维护费用缺乏,这些小型水库在防洪能力、结构安全、渗流稳定、运行管理等方面的问题十分突出。

二、小型水库存在的隐患

1.水库防洪能力

对病险水库防洪能力复核结果显示，南漳县绝大多数小型水库的防洪能力不满足规范要求。通过对初始资料的审核发现，很多水库的现状坝高和设计坝高相差甚远，大坝高程未达到设计坝顶高程；受客观环境限制，溢洪道控制段的宽度未达到设计要求，溢洪道边坡垮方、堵塞现象突出，加之尾水与下游河道衔接不顺，导致行洪不畅；与此同时，部分水库为增加兴利库容，存在抬高溢洪道控制段高程的现象。以上三种因素，是致使水库防洪能力达不到设计标准的主要原因。

2.结构安全

通过对南漳县小（2）型水库进行技术筛查发现，结构安全主要体现在大坝、溢洪道、输水涵管三个部位。①大坝为重力式土坝，其结构安全主要取决于大坝边坡稳定及大坝填筑质量。筑坝时受填筑材料、经济环境等因素限制，坝体相对单薄，坝坡较陡，同时上游坡无护坡，浪坎严重，下游坡缺少坡面排水，局部冲刷严重。②溢洪道多临近大坝开挖而成，无衬砌，土质（强风化岩）边坡，无消能防冲设施，易形成边坡垮塌，与下游衔接的尾水渠防洪标准低，尾水对坝脚冲刷严重。③输水涵管采用梯剅式涵管，其进口操作存在安全隐患。输水涵管多为小管径无筋管，缺少管座，部分输水涵管为浆砌石圬工结构。调查发现，部分涵管存在渗漏情况；无压输水涵管与饮水管线直接连接，形成有压供水管线，给涵管造成巨大的安全隐患。

3.渗流安全

由于修建时期经济水平低、筑坝条件不成熟等原因，许多土石坝都存在工程质量差、病险隐患多和工程管理不善等问题，其中渗透变形是土石坝出现病险情况的主要原因。根据土石坝工程安全事故统计，有37.1%的安全问题是由渗透变形引起的。渗流作用力会破坏土石坝坝体材料结构的平衡，带走坝体和坝基中部分细颗粒，严重时会产生管涌、流土、接触冲刷等渗流破坏。南漳县小型水库渗流安全问题主要表现在坝体渗漏与坝基渗漏两个方面。

①坝体渗漏：南漳县小型水库多建于山区，合格防渗土料缺乏且难于运输，设计多采用黏土心墙坝，增加了施工难度；在施工中多选用石碾，导致工效低、施工复杂，漏碾、超碾现象突出，且不合格土料进场的情况时有发生。这些现象造成坝体密实度低于设计标准，导致渗漏险情发生。

②坝基渗漏：因技术和经济环境的限制，修建大坝时缺乏探勘手段，仅通过技术人员工程经验判断是否具有筑坝条件，致使部分大坝修建于石灰岩分布区域或地质地层变化处，造成库岸和坝基发生渗漏。另一方面，由于人员、资金等投入不到位，部分坝体清基不彻底甚至未清基，致使坝基存在渗漏。

4.运行管理

南漳县水库多而分散，不便于水库运行管理。水库所处位置多为偏远山区，防汛公路晴通雨阻，少量水库缺少上坝公路。水库的管理权责不明确，管理人员经费不足，安全运行监测手段匮乏，维修养护得不到保障，限制了水库功能的发挥。

三、小型水库加固措施

以病险水库安全鉴定结论为依据，结合实际运行情况，分析存在的主要问题，进行病险水库除险加固规划。除险加固规划应坚持经济实效、因地制宜的原则，在现有工程基础上，通过采用综合加固措施消除病险，确保工程安全和正常使用，恢复和完善水库应有的防洪减灾效益和兴利效益。

1.大坝加固工程

（1）坝顶加固工程

坝顶高程的确定是大坝坝顶加固工程的关键控制性要素。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）规定，坝顶高程为水库静水位、波浪爬高、安全超高之和。通过洪水演算，比较扩宽溢洪道与增加坝高两种方案，选择经济合理、技术可行的方案，从而确定合适的坝顶高程。扩宽溢洪道，可以增加泄流量，但因缺少滞洪库容，使得削减洪峰效果不明显；增加坝高，可以增加水库调蓄能力，具有削减洪峰作用，但会增加上游水头，给下游的安全埋下隐患；二者应综合考虑，做到既能削减洪峰流量，又能保证大坝安全。南漳县小（2）型水库坝顶高程的确定采用大坝加高及增设防浪墙形式进行：坝顶路面高程高于校核洪水位，采用C25混凝土路面，方便水库运行管理；上游坡侧设防浪墙，既能防止波浪爬高，又能起到安全防护作用。

（2）坝坡工程

对我国241座大型水库曾发生的1 000个工程安全问题的统计显示，坝坡失稳占事故总量的10%～15%。南漳县小型水库坝坡失稳的主要因素为坝坡边坡较陡，不满足规范要求。在对坝坡进行治理前，对坝体进行稳定分析，判断大坝边坡是否稳定。南漳县小型水库坝高多低于15 m，对于边坡不稳定的水库，可以采用培厚或上削下培方案，填筑材料采用与坝体相近的材料，采用小型夯机放梯坎进行培厚。上游坡因受波浪冲刷、坡面排水等影响，水库护坡多采用12 cm厚C20混凝土护坡，下铺设10 cm厚砂砾石垫层，分块尺寸为3 m×2.5 m（长×宽），块中设排水孔。护坡伸缩缝内充填高密度聚乙烯闭孔泡沫板，混凝土护坡板上下错缝。下游坡按设计坡比整坡，采用草皮护坡，增设排水措施。草种可选假俭草，适时种植，覆盖率为85%。排水措施有纵横向混凝土排水沟、贴坡排水或排水棱体等。

（3）防渗工程

水库渗漏通常采取 “上截下排”的处理方法。“上截”指对坝基和坝身在坝轴线以上部分的渗漏部位进行封堵，增加大坝抗渗透能力，阻止水库水渗入；“下排”是通过反滤导渗措施保证库水顺利导出，但不带走坝体土料，例如导流沟、减压井等。南漳县小（2）型水库的渗漏问题大多为坝体与坝基渗漏，渗漏面积较大，通过“下排”方式会影响水库兴利效益，故多采用灌浆方式进行“上截”。针对坝体渗漏部位，结合现场条件采用充填灌浆、帷幕灌浆或深层搅拌桩等方式解决渗漏问题，效果明显。

2.溢洪道加固工程

南漳县小型水库溢洪道存在多未衬砌、功能不完善、布局不合理等问题。具体解决措施有：

①对溢洪道进行合理布局：溢洪道进口布置应因地制宜，使水流平顺入渠、流态简单；控制段为开敞式宽顶堰，靠近坝肩时，应与大坝布置协调一致，统筹考虑进水渠、泄槽、消能防冲设施及出水渠布置；泄槽轴线宜采用直线，必须设弯道时，弯道应布置在流速较小、底板较缓的位置。尾水渠有充足的泄流断面，应该将溢洪道泄水和下游河道连接起来，避免尾水直接冲刷坝脚。

②完善溢洪道功能，对溢洪道进行衬砌：衬砌溢洪道底板及边墙，新建溢洪道进口段、控制段、泄槽段、消能段、尾水渠段。

3.输水涵管加固工程

南漳县小（2）型水库输水建筑物由取水口、涵管管身、出水口三部分组成，主要功能为灌溉，辅以水库运行调度。针对取水口大多为剅管、操作不安全的问题，新建启闭机房，对取水口采用闸门控制；针对涵管管径小的问题，对于埋深较浅的管身，进行拆除重建，对于埋深较深的管身，采用HDPE管内衬处理。

4.增设管理设施

通过维修防汛公路、新建管理用房、配套水雨情自动测报系统，可随时监测水库运行状况，有针对性地对水库进行巡视、巡查，在突发水雨情状况下，能及时反映水库运行情况，有力支持水库防汛调度工作。同时，防汛公路维修是水库日常维护、抢险工程开展的关键。

四、结 语

水库是重要的公益性基础设施，为确保其平稳运行、发挥正常功效，实施病险水库除险加固是科学有效的技术措施和手段。南漳县小型水库的除险加固工程，消除了水库大坝的安全隐患，确保了工程的安全运行，充分发挥了水库效益，具有巨大的社会和经济效益。实施除险加固工程，大幅度提高了水库安全度，恢复了水库的综合功能，不但解除了病险水库对村镇基础设施的威胁，保障了水库下游人口、土地的防洪安全，而且扩大了养殖水面，恢复了灌溉面积；改善了水库的运行管理条件，配套建设了水库防汛公路、观测设施、水雨情测报系统、管理用房等；改善了水库周边的生态环境，加固后的水库成为人民群众安全的休闲场所，守护着美丽的绿水青山。