關于目前我國病險水庫若干問題分析

一、前 言

病險水庫，即水庫大壩屬《大壩安全鑒定辦法》規(guī)定的三類壩的水庫。三類壩就是“實際抗御洪水標準低于部頒水利樞紐工程除險加固近期非常運用洪水標準，或者工程存在較嚴重的質量問題影響大壩安全，不能正常運行的壩”。這類大壩由于存在安全隱患，需要進行除險加固或重建甚至報廢。這些病險水庫如同一顆顆“炸彈”，嚴重威脅著下游人民群眾生命和財產(chǎn)安全，一旦垮壩失事就是滅頂之災。

二、病險水庫現(xiàn)狀原因分析

造成我國存在一大批病險水庫現(xiàn)狀的原因很多，大致說來有以下兩點:

(1)先天不足:我國大型水庫的3/4、中型水庫的2/3、小型水庫的90%建成于“大躍進”和“文革”期間。這個期間修建的水庫，限于當時特殊的歷史條件，如水文站點少及普遍存在的設計、技術、施工力量及資金不足、水庫淤積等因素，設計規(guī)范不完善，

“三邊”(邊勘測、邊設計、邊施工)工程多，水庫實際運行標準遠低于設計標準。同時我國的經(jīng)濟發(fā)展出現(xiàn)過多次調整，其主要表現(xiàn)就是壓縮基本建設，停建、緩建工程項目形成許多“半拉子”水庫。不少水庫建成運行后不久就變成病險水庫，需要加高或擴建、增建泄洪設施。

(2)后天欠債:重建輕管，以及缺乏維修養(yǎng)護費用造成管護不及時。特別是一些中小型水庫根本就沒有觀測設施及手段，水庫的病險情況不能及時掌握，更不能得到及時處理，最終形成重大隱患。

上述原因造成了一大批水庫不同程度地存在病險問題的現(xiàn)狀。

三、病險水庫存在危害分析

大量病險水庫的存在，嚴重影響我國的防洪安全。同時也制約了水庫效益的

正常發(fā)揮，主要表現(xiàn)在以下三個方面;

(1)危害嚴重:病險水庫一旦失事，將造成毀滅性的災害。據(jù)統(tǒng)計，40多年來我國共有3200余座水庫潰壩，其中1980年以前為2976座，特別是在十年動亂期間，因放松了水庫的安全管理，水庫垮壩事故頻繁發(fā)生，平均每年達200多座，1973年高達500多座，給水庫下游人民生命財產(chǎn)造成了嚴重損失。進入80年代后，由于加強了水庫的安全管理，分批加固了一批重要的病險水庫，垮壩事故大為減少，平均每年將近20多座，并且絕大部分為庫容小于100萬m3的小(二)型水庫。

(2)影響防洪:病險水庫影響防洪體系的完整性，影響了防洪功能的正常發(fā)揮。水庫是防洪體系中的控制性工程，由于病險水庫存在工程質量缺陷或泄洪設施不完善等問題，不能按原設計的防洪庫容調蓄洪水，起不到應有的防洪作用，影響了防洪體系的整體功能。據(jù)初步統(tǒng)計，全國病險水庫減少防洪庫容150億m3;僅全國大型和重點中型病險水庫，就損失防洪庫容高達55億m3。

(3)影響效益:病險水庫嚴重制約水庫效益正常發(fā)揮。由于存在病險問題，許多水庫不能按設計要求蓄水運行，無法滿足供水、灌溉、發(fā)電等用水要求，嚴重影響興利效益的發(fā)揮。據(jù)初步統(tǒng)計，全國現(xiàn)有病險水庫因限制水位運行，減少興利庫容約120億m3，減少年供水能力約170億m3，減少灌溉面積200萬頃。

四、病險水庫存在病險問題種類分析

由于種種原因，我國病險水庫存在的病險問題多種多樣，有些問題的處理難度較大，經(jīng)調查分析，綜合來看，主要有以下幾種情況:

(1)水庫防洪標準低。大壩超高值或泄洪能力不夠，將導致洪水漫頂(土石壩會被沖毀)和下游壩基被掏空等事故的發(fā)生，影響大壩安全。水庫防洪標準低的主要原因有:①很多工程因種種原因，本身設計洪水標準低，不滿足實際運用要求;②隨著水文系列資料的延長，特別是受實測大洪水系列資料的影響，重新核定工程洪水標準后，工程新的防洪標準低于國家標準;③隨著科技進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，工程建設規(guī)程和規(guī)范的要求在不斷強化和統(tǒng)一，原有標準不滿足新規(guī)范要求。

(2)抗震標準低:我國目前很多水庫抗震標準低。地震液化是飽和砂土在地震作用下，由于嚴重喪失抗剪強度而由固體狀態(tài)向液體狀態(tài)的轉化現(xiàn)象，其實質上是由于土體中孔隙水壓力上升，使土骨架的有效應力降低以至完全消失所造成的。地震液化嚴重影響土石壩的安全，對土石壩造成了最嚴重的破壞。按新的地震烈度區(qū)劃圖確定工程區(qū)基本烈度并按現(xiàn)行水工抗震規(guī)范復核，一些水庫抗震標準低，不滿足要求。

(3)滲流問題:原勘探工作深度不夠(未發(fā)現(xiàn)地質上存在的滲流通道)、設計不合理或施工不嚴格(包括壩體防滲結構布置和材料選用、壩基和壩肩防滲處理)及材料或結構老化(止水)等原因，都可能引起壩體、壩基或壩肩滲透壓力增大、浸潤線偏高或滲漏量增大等滲流問題。也有一些滲流問題還可能是由于水庫運行不合理引起的，如倒懸的拱壩若長期在高溫、低水位運行將導致上游壩體水平裂縫等。滲流問題往往會導致壩體(或壩基)的失穩(wěn)和滲透破壞。滲透問題對于土石壩的影響最為明顯，而對于混凝土大壩的壩體而言，滲流問題往往與壩體接縫或裂縫發(fā)展相關。壩基滲流問題往往與地質問題、防滲處理或防滲體失效等聯(lián)系在一起。

(4)大壩穩(wěn)定性差和強度問題:壩體的不穩(wěn)定包括整體的不穩(wěn)定(相對建基面整體滑動)和部分壩段、壩體(從整個壩體上分離)的失穩(wěn)。實際上壩體的整體失穩(wěn)，總是從最不穩(wěn)定壩段(壩肩)開始，接著出現(xiàn)應力重分布，從而導致新的屈服點，最后導致整體破壞。所以壩段的不穩(wěn)定(對于混凝土壩)最終將導致大壩失事。在失穩(wěn)問題中還必須注意一些特殊的失穩(wěn)問題，如拱壩的上滑失穩(wěn)、金屬面板失穩(wěn)、長架空輸水管道失穩(wěn)或鎮(zhèn)墩失穩(wěn)等。部分壩體失穩(wěn)的情況在土石壩中發(fā)生的較多，如由于上游水位驟降、地震等導致土壩上、下游壩坡失穩(wěn)。當然，由于地質及地基處理、斷面設計、顆粒級配、材料分區(qū)、排水設施失靈、下游壩趾沖蝕、地震(導致土石壩材料泥化)等原因都可能引起穩(wěn)定問題。

對于強度問題，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生裂縫、接縫寬度增加、內部融蝕、表面凍融等，其中貫穿性裂縫對壩體安全極為不利。產(chǎn)生裂縫的主要原因有拉應力過大或有效應力減少、材料的抗剪或抗拉強度降低、溫度應力、土石壩材料的千容重和密實度不能滿足要求等，其中由于拱效應引起的土石壩裂縫要特別注意。當然，由于干縮或溫度變化也會產(chǎn)生表面裂縫，但它對壩體的安全影響相對較小。

(5)輸、放水及泄洪建筑物老化，破壞較為普遍:泄洪建筑物結構裂縫、失穩(wěn)、破壞、無消能工或消能工不完善、基礎淘刷等，輸、放水建筑物裂縫、斷裂、露筋、剝離、沖蝕，漏水，嚴重影響建筑物結構的整體性和安全性，特別是遇壩下埋管時，極易導致接觸沖刷破壞，危及壩體安全。

(6)材料和結構老化。材料本身要老化，包括材料力學性能、抗?jié)B性能等參數(shù)的下降和離散性加強。結構老化表現(xiàn)為結構失效或失穩(wěn)，常見的止水老化、面板縫止水老化就直接關系到面板堆石壩的整體穩(wěn)定。

(7)金屬結構和機電設備不能正常運轉:金屬結構和機電設備老化，超過使用年限、銹蝕嚴重、止水失效，正常運轉非常困難，嚴重影響水庫安全。

(8)防汛公路不暢，管理設施、水文測報、大壩觀測設備等不完善，較多水庫防汛公路標準低，甚至沒有防汛道路，管理設施陳舊落后。

(9)水庫淤積:水庫淤積首先會減小有效庫容、影響水庫效益，其次是增大了泥沙壓力，但也增加了上游防滲層厚度。

此外，還有山體滑坡、南方白蟻破壞等，均需引起高度重視。

五、結 語

由此可以看出，全國病險水庫數(shù)量較大，問題復雜，病險水庫除險加固治理是一項十分復雜的工程，各國政府十分重視相關技術研究，國內外學者與專家經(jīng)過潛心研究也取得了許多成果，在病險水庫加固治理中發(fā)揮了重大作用，取得了顯著效果。但是目前仍存在許多問題需要深入研究。