小型水库除险加固设计中存在的主要问题及其对策

刘红胜

（信阳市水利勘测设计院，河南 信阳 464000）

杨大塘水库位于信阳市固始县赵岗乡平楼村境内，系淮河流域急流涧河支流。水库于1977年建成，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小型水库。它不仅体现了政府对民生用水问题的重视，还为人们提供了生活与工作上的便利。但从目前的状况来看，该水库至今已经建立了40多年，随着时间的推移，在使用的过程中水库所显现出的问题越来越严重，不仅对周围的生态环境造成了一定的影响，还严重威胁到人们的生活及身体健康。因此，为了实现小型水库更加具有安全性与可靠性，就必须要对水库进行除险加固工作。在设计的过程中，设计人员还应当仔细考虑每一个施工环节的安全性，合理安排工期，从而保障小型水库除险加固工作得以顺利实施。

1.小型水库除险加固设计的重要性

从古至今，水利工程的建设都会与民生问题有着紧密的联系。对于早期建设的杨大塘水库来说，在其建设的过程中，无论是在建筑物结构形式与建筑材料选取方面，还是在设计与施工方面，都受到了当时技术水平的影响，在技术比较落后的情况下所建设出来的水利工程有着非常严重的安全隐患，比如：坝体填筑质量差、坝后坡存在散浸，坝顶凸凹不平，雨天通车困难，上游未护砌、冲刷淘蚀严重；无溢洪道，影响大坝安全泄洪；输水洞进口浆砌砖闸房破烂不堪，无闸门控制，无法运用，出口护坡毁坏；大坝无监测设施，管理设施不完善等严重问题，给人们的生产、生活带来了不便，还威胁到下游人们的生命财产安全。所以说小型水库除险加固工程设计是非常有必要的，它既是水库正常运行的有力保障，还是提高人们生活水平，满足人们生产需求的重要支持。同时，水库除险加固工程实施后还能够在一定程度上有效增加水库运行中所带来的经济效益。

2.小型水库除险加固设计原则

杨大塘水库除险加固设计工程建设时，应当充分遵循以下几个方面的原则：第一，除险加固工程重点是解决危及水库的险、病等突出问题。第二，在建设除险加固工程措施的过程中，尽可能做到技术先进、经济合理、安全可靠，这样能够更加有利于工程运用管理。第三，需要深入工程现场去了解现有建筑物的原设计条件、工程质量及存在的主要问题，并根据这些实际情况做出对工程的合理分析，从而提出合理的除险加固工程设计方案。第四，除险加固工程在施工时，要尽量做到不影响水库正常运行，特别是汛期度汛，要确保度汛、施工两安全。

3.杨大塘水库除险加固工程分析

3.1 大坝加固工程分析

3.1.1 对坝体渗漏问题进行处理

小型水库在运行的过程中，往往会随着时间的推移，出现一些坝体渗透问题，为了能够有效解决这种现象，杨大塘水库除险加固工程防渗采用单头小直径水泥土搅拌桩防渗墙，施工长度达181m，处理范围主要是桩号0+000～0+181。在工程建设过程中，防渗透墙顶部高程为61.60m；底部高程至坝基低液限粘土2.0m，在输水洞处距洞顶2.0m。

3.1.2 对大坝上游处进行护坡重建

杨大塘水库除险加固工程对大坝上游护坡重建时，所使用的材料为C20混凝土，其高程控制在57.00～61.80m之间，重建范围桩号是0+000～0+181，填方段清基厚0.4m，在进行回填时主要是采用分层回填碾压方法，压实度应当要大于0.96，护坡的设计坡比为1：3，厚度为0.12m，下铺设0.15m厚粗砂垫层。通常情况下，护坡将会分为不同的块状，每一块的尺寸为2.9m×2.9m（宽×高），分布的形态主要是以交错的形式分布。

3.1.3 对大坝下游处进行护坡整修

对大坝下游护坡整修，主要是按照1:2的设计坡比进行整修，采用形式为草皮护坡，其高程控制在57.00～61.80m之间，重建范围桩号是0+000～0+181，对于回填方式来说，与大坝上游处护坡重建有着相似性，所采用的方法也是分层回填碾压方法。

3.2 新建溢洪道工程分析

针对杨大塘水库无溢洪道的现状，在本次除险加固设计中，计划新建溢洪道工程，通过对该水库工程进行分析与研究，勘查了坝区的地形地质条件，发现该大坝的右外坡脚的位置处有一条渠道，这条渠道非常有利于作为本次泄洪通道的建设，所以将该溢洪道的中心线的位置放在了位于桩号0-036处，其设计的形式主要是宽顶堰。此外，由于溢洪道中心线与原灌溉渠道之间为垂直布置，所以，在使用原灌溉渠道作为溢洪道出水通道时，相关设计人员还必须充分考虑溢洪道在进行泄洪的过程中，会不会对渠道造成垂直冲刷。

3.3 工程施工条件分析

杨大塘水库位于固始县赵岗乡境内，系淮河流域急流涧河支流。大坝与村级公路进行相连接，交通也相对比较便利。

对于杨大塘水库除险加固工程所用到的土料来说，是比较丰富的，由于与农村地区距离将近，因此可以在大坝下游附近农田上取土。

砂料主要通过固始城关阳关砂场进行购买，从购买地到施工地的距离为37.5km。石料主要是通过固始陈集石场购买，在储存上比较丰富，能够很好地满足于施工的需求，从购买地到施工地的距离为64.5km范围内。水泥、钢筋等其他建材主要通过在固始县城进行购买，材料货源充足。

杨大塘水库水源较为丰富，在除险加固工程施工过程中，如果需要用水，可设置水泵进行抽取。

3.4 工程节能设计分析

在对杨大塘水库除险加固工程进行节能设计的过程中，必须要遵循相关规范文件的规定，采取合理有效的节能措施。首先，节能方案应当要与相关建设标准、技术标准相符合，对于工艺和设备的合理使用，必须要参照国际先进水平作为设计依据。

在杨大塘水库除险加固工程节能措施中，主要包含了三个方面的内容。第一，杨大塘水库除险加固工程在勘察设计的过程中，首先要对设计方案进行优化，并根据所勘查出的资料，制定出更加优越的方案，使能源的消耗降到最低。第二，在施工的过程中，只有一少部分设备需要使用柴油，因此，在进行施工工作时，可以根据工程量的大小以及工程负荷来选择不同功率的施工机械设备，有效规避空负荷运转、空载现象的出现，从而达到有效减少能源消耗的效果。第三，水利在正常运行的过程中，能源的利用主要包含了发电机运行、照明电器等设备。因此，在选择照明设备时尽可能极选择日光；选择大电机设备时尽可能选择国家推荐使用的节能产品。

4.小型水库除险加固设计中存在主要问题

4.1 设计方案不合理性

对于小型水库除险加固工程设计而言，是一项系统性比较强的工作，设计人员在设计的过程中，必须要根据水库所存在的病险问题进行具体分析，然后根据问题所产生的原因有针对性地进行设计。在这个过程中无论哪一个环节考虑得不够全面，都将会影响到整个除险加固工程建设质量。从目前的情况来看，在水库除险加固工程设计时，还存在较多的设计人员没有引起足够的重视性，仅仅是依靠于自己的设计经验对小型水库进行除险加固设计。也没有去结合各个水库病险的实际情况，更没有全面分析造成水库病险的原因，所设计出的除险加固方案缺乏一定的科学性，其实用性与适用性也是比较差的。除此之外，设计方案中除了要有基本的设计架框、建设流程以及建设内容外，还应当对施工所需要的建筑材料与设备进行合理设计，但从目前的情况来看，设计人员在水库除险加固工程设计时这方面考虑得还不是太充分。

4.2 不能准确计算溢洪道的泄洪能力

在小型水库除险加固设计中，为了能够有效提高水库的防洪能力，必须要精确计算出水库溢洪道的泄洪能力，从而使加固工程发挥出它自身的价值。但是在计算的过程中，如果出现不严密与不科学的现象，那么就会很容易造成计算数值出现偏差，从而直接影响到整个除险加固工程投资和工程效益。现阶段，在水利设计单位中，仍然有部分设计人员的综合素质较低，专业知识能力不足，在工作中还缺乏一定的责任心，对于水库的实际情况也没有深入调查与分析，这些问题都将有可能影响到小型水库除险加固设计中溢洪道泄洪能力计算的准确性，严重的情况下还会影响到施工的安全，给施工人员的生命财产安全造成一定威胁。

4.3 未建立检查考核监督体系

在小型水库除险加固设计中，所设计的内容与流程是复杂且多样化的，设计人员必须要有认真负责的态度，加强设计过程的监督与考核工作。一般情况下，检查考核监督体系的建立能够使设计内容与施工的匹配度更高，能够及时发现在施工中所存在的施工安全问题，在必要的情况下还要进行复查审核，只有这样才能够保障小型水库除险加固设计更加具有合理性与有效性。但是在实际的工作中，设计单位还没有真正建立检查考核监督体系，管理制度的不完善，也导致设计人员的工作积极性不高，严重影响了工程的安全与质量。

5.加强小型水库除险加固设计水平的对策

5.1 合理设计除险加固方案

为了使杨大塘水库除险加固工程设计方案更加具有科学性，首先要做的就是对该水库进行全面的勘查与测量，对工程的实际情况进行了解，正确查找水库所存在病险问题，根据勘查与测量的参数来合理设计除险加固方案。除险加固方案的设计是保障后期工程顺利实施的重要基础，其设计内容是否合理，将会直接影响到整个水库除险加固工程的质量。在传统的除险加固工程设计中，设计人员往往会根据以往工程设计的成功经验，直接应用到小型水库除险加固工程设计中去，但是这种方法并没有对工程建设起到很好地帮助作用，工程所存在的病险问题也没能得到有效地解决。其主要的原因是每个水库都有着各自的特点，在设计的过程中，需要设计人员根据水库的实际情况来做出合理的设计。在杨大塘水库除险加固工程设计中，设计人员可以参照一些成功的设计方案，从中引用一些比较好的部分，但是绝对不可以全盘照搬。为了能够有效解决杨大塘水库所存在的坝体填筑质量差、坝后坡存在散浸，坝顶凸凹不平，雨天通车困难，上游未护砌、冲刷淘蚀严重；无溢洪道，影响大坝安全泄洪；输水洞进口浆砌砖闸房破烂不堪，无闸门控制，无法运用，出口护坡毁坏，大坝无监测设施，管理设施不完善等严重问题，在实际的设计过程中，需要对该水库实际情况进行全面分析，准确地找出病险根源后，科学合理进行设计，从而使其从根本上解决杨大塘水库的病险问题。

5.2 精准计算溢洪道的泄洪能力

溢洪道是水库的重要建筑物之一，它不仅可以起到宣泄洪水作用，还能够在一定程度上有效保护工程的安全。在杨大塘水库除险加固工程设计中，由于新开挖的溢洪道中心线与原灌溉渠道两者之间是一种垂直关系，采用原灌溉渠道作为溢洪道出水通道，考虑到溢洪道泄洪时对渠道垂直冲刷，在设计时可以把溢洪道作为中心，对渠道上、下游各4.0m范围内全段面C20砼护砌，护砌厚度为0.2m，上、下游护坡坡比1:1.5，护坡及护底四周均设齿槽。对于设计人员来说，首先要依据《防洪标准》《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，确定水库工程等别及水库主要建筑物级别，然后通过水文气象资料、水库几何特征值、库容曲线、水库多年径流量等推求水库泥沙淤积计算及水库容复核，利用溢洪道调洪确定水库最高库水位、相应库容和溢洪道最大泄流量，最后推求坝顶在水库静水位以上的超高，超高包括波浪爬高和安全加高，最终确定坝顶高度。

5.3 完善检查考核监督体系

在杨大塘水库除险加固工程设计中，所设计的流程具有一定复杂性与长期性。为了能够有效提高工程的建设质量，从根本上去解决水库所存在病险问题，设计人员需要严格按照工程标准与规范要求，提高设计质量与水平，同时还应当随整个工程的施工过程与施工结果进行客观性的分析。并建立起完善检查考核监督体系，使相关工作人员能够严格按照施工流程与制度来开展相应的复核工作。在这个过程中，若发现工程出现一些质量问题或者是其他病险问题，要及时地采取补救措施，将安全隐患与风险控制到最低。同时，相关单位还应提高设计人员的技术水平，加大对他们的培训工作，使设计人员能够真正认识到水库除险加固设计的重要性，从而真正提升他们的综合素养。对于施工人员来说，单位也应当加大培训力度，构建更加高质量的施工队伍，进一步提高整个除险加固工程施工质量。为使水库运行更加具有稳定性与有效性，就必须要建立科学的监督体系，通过监督体系的建立，实现工程的高质量建设。

结论

综上所述，为了能够有效改善小型水库存在的病险问题，小型水库除险加固设计已经成了社会所关注的重点内容，只有保障除险加固设计的科学性与合理性，才能够有效保障小型水库给人们带来的效益。因此，这就需要设计人员在设计过程中要做到因地制宜、实事求是，结合水库的实际情况，对问题进行有针对性地分析与设计，为恢复小型水库除险加固的工程保障提供有力的支持。