关于小型水库大坝安全评价的技术要点

徐毅帆

摘 要：上世纪五十到七十年代，我国大规模建设了一大批中小型水库，由于早期施工技术和经济条件有限，加之经过多年的运行，工程暴露出一定的质量缺陷及安全隐患。本文对水库大坝安全评价过程中经常发现问题进行总结，并提出常用的工程措施。

关键词：水库；安全评价；技术要点

近年来，我国的经济水平发展迅速，经济及社会结构变化也日新月异。水库的功能不再是简单的调蓄、供水，诸多水库兼顾了景观功能。因此，保证水库的安全运行关系重大，不仅会影响防洪安全，还会对周边经济产生巨大的影响，一旦发生安全事故，后果十分严重。所以，在进行水库大坝安全评价时，一定要对其进行综合全面的分析、计算以及评价。

1 小型水库大坝安全评价常见问题

在进行水库大坝安全评价时，需要从工程质量、运行管理、防洪能力、渗流安全、结构安全和金属结构安全等方面进行全面评价。

（1）工程质量

由于早期施工技术和经济条件有限，工程质量尤其是土石坝的压实度等易出现问题。但由于早期建设的水库施工资料多不齐全，无法进行定量计算，由于水库已运行多年，坝填筑土固结基本完成，大坝变形趋于稳定，故可通过对其工程质量进行评价。

（2）管理运行

随着近年来“河长制”、“一湖一策”等政策的开展，水库运行管制制度相对完善，但大坝安全监测方面易出现遗漏。

（3）防洪能力

在进行防洪能力评价时，需先根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》等规范对主要建筑物进行定等定级，然后对设计洪水进行复核。由于我国城市化发展较快，区域地形地貌、保护对象的重要性在几十年间多出现较大的变化，因此，在进行设计供水复核及调洪演算时，需进行综合考虑。常见的问题有：坝顶高程不足、溢洪道泄流能力不足、消能防冲设施不满足规范要求等。

（4）渗流及结构安全

渗流安全评价可通过观察背水坡是否有渗漏或湿坡等现象进行初步判断，然后结合地质勘察成果，对大坝的渗流稳定进行系统全面的分析评价，常见的问题有：坝基渗漏、坝肩渗漏、绕坝渗流等。

结构安全评价可通过大坝的外观质量进行变形分析，结合稳定分析成果对其进行判断。常见的问题有：大坝出现变形或裂缝、排水棱体变形、防浪墙等结构出现变形。在进行稳定分析时，需考虑地震工况的影响。

（5）金属结构安全

小型水库大坝多不具备发电功能，其金属结构主要为闸门、启闭机、放水涵管等。常见的问题有：金属结构老化、锈蚀，闸门启闭故障或漏水等。

2 小型水库大坝安全评价技术要点

一般来讲，在对小型水库大坝出现的问题进行排查后，需提出相应的治理措施，包含工程措施和管理措施。

（1）工程措施

①坝顶高程不足：导致该问题的原因一般有两种，一是防洪标准偏低，二是壩顶超高不够。在进行坝顶高程复核前，应先通过调洪演算推求水库的设计、校核水位等，需先搜集流域面积等资料，然后结合测量资料以及流域内的水文资料进行计算。在进行设计洪水和设计暴雨计算时，应采用两种或两种以上的方法进行比较，对比分析后采用安全值。华东地区推求设计洪水一般采用推理公式法和华东特小流域法进行比选。另外，若水库与周边水库有串联、并联的关系，应结合相关水库的调度方案进行综合考虑。

推求出设计及校核水位后，则可根据相关规范要求进行坝顶高程安全评价。一般情况下，若坝顶迎水侧设有防浪墙，且防浪墙闭合，可采用防浪墙顶高程作为坝顶高程进行复核，即各工况下计算所需坝顶高程的最大值应低于防浪墙顶高程，但该情况下，坝顶高程应高于设计洪水位0.5m，且不低于校核洪水位。若需对坝顶进行加高，常用的方法有培坡加高和戴帽加高法。在选择坝顶加高方案时，应结合不同工程的实际条件，在技术性、可靠性、经济可行性等方面进行方案比选，选择最为合理的方案。在水库大坝运行安全的情况下，兼顾经济和美观。

②泄流能力不足：一般采用的措施有加宽溢洪道、降低堰顶高程和增加溢洪道侧墙高度等。

溢洪道陡坡段水面线一般采用《溢洪道设计规范》（SL253-2018）中的“分段求和法”计算，泄槽水面线计算公式为：

需要注意的是，在进行溢洪道复核时，不仅要计算溢洪道的泄流能力，还要注意流速，若流速过大，水库泄洪时，会对溢洪道造成冲刷破坏，同时危及大坝的安全，后果不堪设想，因此，应采取工程措施以降低流速。另外，溢洪道底部一般设有排水沟或排水管，这是为了防止渗流破坏，在进行水库大坝安全评价工作时容易忽略。

③消能防冲设施不满足规范要求：可根据放冲消能计算结果对消力池进行加宽或加长等，也可通过改变消能设施的结构来达到设计目的。常见的小型水库消能方式多为底流消能，计算时不应出现远驱式水跃。

在进行消能工计算时，应将通过泄水建筑物的最小流量到最大流量范围内的各级流量，计算出相应的hc和hc”，并定出相应的ht，则（hc”-ht）的最大值所对应的流量，即为消能工深度或高度的设计流量，消能工长度的设计流量为最大流量。

④渗流及结构安全问题：渗流问题的处理原则是“上堵下排”，主要工程措施有：设置防渗设施，延长渗径，降低渗透坡降，可在大坝上游侧设置土工膜或粘土防渗墙、帷幕灌浆等；设置排水沟或减压井，降低出口处的渗透压力；下游设置排水棱体反滤层等。对于结构安全问题，多进行加固处理措施。

在进行渗流和结构计算时，应选取各种可能出现的工况的不同组合，包括水位骤降及地震工况。计算时应选取一个或多个大坝的典型断面，计算程序可采用Autobank等软件，在进行建模时，应根据地质勘察成果分层进行，各土层的渗流系数等参数应进行严格论证，以保证计算结果的准确性。

⑤金属结构安全问题：对于闸门或启闭机锈蚀、老化等问题，一般需对其进行除锈或更换；放水涵管多采用内部衬砌等工程措施。

（2）管理措施

可通过控制大坝的运行管理措施，来保证大坝在现有条件下安全运行，此情况下，需认真做好雨情水情观测工作，及时掌握水情、雨情，通过汛前提前泄洪或相关调蓄建筑物的联合调度，以保证大坝的运行安全。这对运行管理部门的调度能力有较高的要求，需配备足够的管理人员，并编制完善的运行管理制度、应急预案等。

①在进行水库运行管理时，应注意水库的景观应与周边景观相协调。

②应加强对工程维修养护工作（如设备的维修、白蚁的防治、坝坡草皮养护和杂草的清除等），确保水库安全和可靠的运行。

③加大水库管理力度，建议对基层水库管理人员进行培训，进一步提高其业务水平。

④进一步加强对大坝的日常巡视监测和安全监测工作，并做好检查和监测资料的记录、整编和保管工作（尤其是沉降、位移及渗流观测资料的记录和保管）。

⑤按《综合利用水库调度通则》要求完善水库防洪和兴利调度运用规程，及时做好水库防洪应急预案报备工作。

3 结束语

综上所述，水库作为与人民生活及生命财产安全息息相关相关的工程，在调蓄、灌溉及景观等方面发挥着重要的作用，因此，水库大坝的安全尤为重要。进行水库大坝的安全评价，不仅是工程的需要，还是保证水库正常运行、排查安全隐患并防患于未然的需要。因此在进行水库安全评价工作时，要严格按照编规进行，从工程及运行管理等各个方面进行评价，并得出最终结论。同时，还应就出现的问题，提出合理可靠的技术措施，为后期的出险加固工作提供指意见，只有这样，才能从根本上保证水库的安全运行，进而保证人民的人身财产安全，同时，在一定程度上，为区域社会经济的发展起到推动作用。

参考文献

[1]钮新强.水库大坝安全评价.2007-08.长江委长江勘测规划设计研究院.9787508448756.

[2]黄其愚.大坝安全评价简述.1995-01.电力部成都勘测设计研究院，TV698.