关于气候变化对水利工程安全影响研究

2021-01-07周诗慧

河南建材 2021年12期

关键词：堤坝河湖坝体

周诗慧

遂川县水利工程建设管护中心（343900）

0 前言

气候变化在水利工程的建设与运行中发挥着重要作用，其带有后果严重性、不确定性与突发性等特征，相关部门需详细探究气候变化与水利工程运行安全的关系，借助对该项关系的研究减少气候变化带来的不良影响。

1 气候变化影响水利工程安全的内容

气候变化会给水利工程的安全造成较大影响，一般来讲，影响水利工程安全体现在低温、高温、径流缩减等。具体来看，当气候变化呈现低温状态时，会给水利工程的内部材料性能带来较大影响，抗冻能力出现明显下降，继而对水利工程形成更大破坏。同时，在当前的气候变化中，持续性高温也会给水利工程的内部应力带来极大改变，使工程项目出现趋势类变形。此外，随着大气温度的提升，径流江河的缩减，在海平面上升的同时，不同河湖下的水体盐度呈现出增加趋势。二氧化碳等气体数量的增多，会给水利工程带来腐蚀类破坏，从而降低该类工程项目的整体安全[1]。

2 气候变化影响水利工程安全的表现形式

2.1 改变水利工程设计

从气候变化的呈现形态上看，会缩减降雪量、融化冰川面积、增加干旱与洪水的频率、增加地表温度、改变降水模式等。气候变化也给相关区域的水文带来较大变化，影响水利工程建设的整体安全。

在确认水利工程建设的具体规模时，应开展必要的防洪水设计。在气候出现变化后还会引发干旱、洪水、暴雨等水文值的变化，会给防洪水设计带来极大影响，且改变水利工程的整体设计[2]。

气候变化会给代表性的水文资料带来极大破坏，使相关人员在计算洪水大小时呈现出一定的不确定性。若选用当前工程水文的计算方式来设定抗旱与防洪的调度，在具体应用期间会生成多项因环境变化而产生的风险。当前的气候变化带有全球性特征，会给全球的水文循环带来较大改变，增加了水文极值出现的频率与强度，改变了全球水文的整体分布，对相关洪水与暴雨的设计产生较大影响，改变了水利工程的运行安全与设计规模。

如某区域内的水利工程出现严重事故，究其原因，是由于该地区在大范围降雨的同时还产生了积雪覆盖现象，继而引发对应的洪水灾害。在出现雨雪混合类的洪水风险时，相关人员未能根据具体的气候变化而作出合理决策，影响了水利工程应用的安全性。应适时搭建维护工程运行建设的自动气候站，随时观察不同地区产生的气候变化，增强工程运行的安全性。

2.2 降低水库大坝安全

2.2.1 改变大坝材料性质

针对水利工程项目建设来说，水工混凝土属重要材料。该类材料对寒潮、干旱与低温等气候变化极为敏感，尤其在我国东北部区域，设置的混凝土堤坝多处在高寒区域，在每年的10月下旬极易产生极端低温天气，且冰冻期达半年左右。在该时间中会由于水位的下降与上升而引发温度变化，极易破坏大坝混凝土材料的内部性质[3]。如某区域的水利工程在应用过程中，由于该地区干旱高温气候的持续时间较长，水利工程的内部混凝土堤坝在温升、空库与自重的影响下，部分堤坝内部出现3～9条不同程度的裂缝，降低了工程整体的应用效率。受干旱或持续性降雨的影响，该水利工程内部裂缝的数量较多，如每隔25～30m就有3～5条裂缝，裂缝宽度0.2～0.4mm，会给项目的耐久性与钢筋的锈蚀度带来极大影响。为解决气候变化给堤坝材料带来的影响，在挑选水利工程堤坝材料时，相关人员应密切注意建筑材料的内部性质，尽量选取适宜相关地区气候变化的建筑材料，利用其内部性质的稳定性来提升建筑项目运行的稳定性。

2.2.2 减低大坝运行安全

在水利工程项目的混凝土大坝中，其承受的主要荷载为温度荷载。若该环境中的温度出现持续性变化，极易降低大坝的内部应力，在引发坝体趋势类变形的前提下降低大坝的运行安全[4]。如某区域水利工程在运行过程中，该类大坝的性质属混凝土式重力坝，且该类坝体在较长时间内处在极端温度中。虽然该区域内的低温持续时间不长，3个月的时间仍会给坝体带来较强的破坏作用。在内部的垂直位移出现变化后，相关人员可发现坝体变形属冰冻与温度变化的共同作用。温度变形的持续时间较长，冻融冰冻部分持续的时间虽然有限，但其对坝体造成的伤害带有不可逆趋势，在日积月累后会给坝体的整体结构带来更大伤害。此外，若某水利工程的堤坝靠近河岸，在该工程的两侧还会出现不同程度的裂缝，尤其在78.00～89.00m处的高程更易产生渗水水平缝。裂缝中的冰消冰胀作用更是加深了堤坝危害，给项目的正常运行带来极大影响。相关人员在遭遇该类情况后，需适时搭建出温度检测站，尽量减少极端气温区域内的项目建设数量，通过对相关温度的检测，掌握水利工程内部各地区的气温变化，缩减该项要素对水利工程运行的影响，适时提升水利工程运行的安全性。

2.3 改变河湖渠涉水工程安全

2.3.1 降低河湖渠工程的运行安全

在我国部分区域中，相关部门修建了多项河湖渠涉水工程。某河湖渠涉水工程在运行期间，海平面出现持续性上升趋势，若未来增加50cm，工程内部的整体排水量会缩减15%～19%，且排水能力将出现大幅下降，该河湖渠工程的运行安全也将遭受较大影响。从改善海平面上升趋势的角度看，相关人员应增加环境保护力度，利用环境保护中的各项措施来缩减人类活动给气候带来的影响，减少极端天气的出现频率，有效缓解相关区域内部的气候变化。项目管理人员在应用河湖渠等工程的过程中，还需根据当前具体的气候变化适时评估与预估该气候可能带来的风险，借助对设计标准的优化来增强工程建设与使用的可靠性，将河湖渠工程的使用价值体现在项目应用中[5]。

2.3.2 缩减河湖渠工程的使用寿命

针对当前出现的气候变化，在修建与使用河湖渠时，会增加部分水渠运行的风险性，提升部分波浪对建筑群的上托力与冲刷力，不仅威胁到相关河湖、水渠工程的运行安全，还会缩减此类建筑的使用寿命。如某区域的水渠在使用过程中，受相关环境变化的影响，该地区周围产生了地面下沉现象，其周围的平均水位更是提升了0.5～0.7m。在该类情况下，水渠整体的运行安全遭到较大影响，相关人员应合理应对水渠周围的不良环境，适时挑选出合适的建筑材料，将材料的耐久度作为材料购置的主要原则，利用对建筑材料的科学管理来减少气候变化带来的影响。此外，在面对突发的天气变化时，相关人员应设置必要的处置预案，利用搭建的河湖渠管控系统适时收集各天气状况下工程内部形态的发展变化，借助对相关天气情况的适宜管理，有效延长该类建筑群的使用寿命。

2.4 改善南水北调工程调配

受水资源分配影响，为促进我国水资源分配的合理性，相关部门适时搭建出合适的南水北调工程，利用对该工程项目的使用完成相关水资源的调配。

在当前气候变化的影响下，南水北调工程的运用也遭遇了许多挑战，多种气候变化要素影响了水利工程的运用效果。一般来讲，南水北调工程在正常使用时会与海河、淮河、长江与黄河形成密切联系，并搭建出三纵四横的基本格局，切实完成我国的水资源调配。当前的气候变化虽然给径流河川降水量的调入、调出带来较大影响，且将水资源应用系统的脆弱性、敏感度呈现出来，但仍加速了相关水资源的调配与应用。相关区域负责人应全面研究当前气候的具体变化，将部分气候变化呈现出的特征展现在水利工程的使用上，从而有效提升南水北调工程的利用频率，增加水资源调用的针对性。