河北省小型水庫安全狀態(tài)及除險加固建議

王永亮，趙 遜

(河北省水利科學(xué)研究院，河北石家莊050051)

1 河北省小型水庫建設(shè)歷史過程

河北省北部的燕山山脈及西部的太行山脈環(huán)抱著河北平原，山區(qū)約占全省面積的51.7%。省內(nèi)河流主要分海河及灤河兩大水系，眾多支流自太行山、燕山山脈匯集向天津、唐山方向入海。全省降雨在地區(qū)、季節(jié)和年際之間很不均勻，70%～80%的降雨集中在7～9月份，多數(shù)年份出現(xiàn)先旱后澇、旱澇交替的現(xiàn)象，1368～1948年的580年間，歷史記載共發(fā)生水災(zāi)383次、旱災(zāi)407次[1、2]。

新中國成立以來，河北省的水庫工程經(jīng)歷了從無到有、從少到多、從低標(biāo)準(zhǔn)到較高標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展階段。1956年在邯鄲地區(qū)內(nèi)邱縣和石家莊地區(qū)行唐縣開始興建小型水庫，1958年在“大躍進”形式下，水利事業(yè)以“以蓄為主、小型為主、群眾自辦為主”為指導(dǎo)方針，掀起了水庫建設(shè)的熱潮，至60年代初，在太行山、燕山山區(qū)建成了一大批小型水庫，平原地區(qū)也利用洼淀修建了部分平原水庫。這一時期修建的小型水庫缺乏嚴格的基建程序，在水文和地質(zhì)勘察、設(shè)計、施工等方面均存在嚴重準(zhǔn)備不足，實行邊規(guī)劃、邊設(shè)計、邊施工，一些施工規(guī)范也未得到貫徹執(zhí)行。1963年海河流域發(fā)生特大洪水，許多小水庫被沖毀、淤平，平原水庫也由于引起周邊土地鹽堿化而被迫扒除。1965年《海河流域防洪規(guī)劃（討論稿）》提出了“上蓄、中疏、下排”治水方針，這一時期對已建小型水庫進行了保壩洪水演算，改建、擴建了部分水庫，新建水庫較少。進入70年代之后，由于氣候連年干旱，以灌溉為主的小型水庫繼續(xù)興建[2-4]。至80年代末，小型水庫興建期基本結(jié)束。

2 河北省小型水庫基本情況

據(jù)?。?）型水庫歷史統(tǒng)計資料，河北省20世紀(jì)50年代興建?。?）型水庫69座（失事、報廢未統(tǒng)計），占36%，60年代建成21座，占11%，70～80年代初新建102座，占53%[2]。據(jù)2010年水庫注冊登記數(shù)據(jù)（以下未注明處均為此年份數(shù)據(jù)），河北省在冊小型水庫共1 031座，其中?。?）型水庫192座，小（2）型水庫839座。20世紀(jì)50年代建成小型水庫127座，占12%，60年代建成小型水庫69座，占7%，70年代建成小型水庫710座，占69%，80年代之后建成小型水庫125座，占12%。河北省各市、各水系小型水庫數(shù)量見表1、表2。

表1 河北省各市小型水庫數(shù)量統(tǒng)計表Table 1 :The amount of small-sized reservoirs in each city of Hebei province

表2 河北省各水系小型水庫數(shù)量統(tǒng)計表Table 2 :The amount of small-sized reservoirs in each catchment of Hebei province

在冊的1 031座小型水庫總庫容8.12億m3，興利庫容 4.24 億 m3，調(diào)洪庫容 3.73 億 m3，灌溉面積6.88萬ha。其中土壩798座，占77.4%；漿砌石壩143座，占13.9%；堆石壩、土石混合壩共86座，占8.3%；混凝土壩4座，占0.4%。

表3 河北省小型水庫壩型統(tǒng)計表Table 3 :Dam types of small-sized reservoirs in Hebei province

3 水庫安全狀況

經(jīng)過長時間的運行，加之原設(shè)計、施工的先天不足，大部分小型水庫均存在諸多病險隱患。2007年以來，經(jīng)過安全鑒定的小型水庫中，三類壩共671座，占65.1%，其中?。?）型三類壩120座（62.5%），?。?）型三類壩551座（65.7%）。

小型病險水庫的主要問題包括防洪標(biāo)準(zhǔn)低、壩體不穩(wěn)定、滲漏嚴重以及工程破損嚴重等。

3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，病險水庫中65.6%的防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求。其原因主要包括幾個方面：一是溢洪道未開挖至設(shè)計斷面，導(dǎo)致泄流能力不足；二是現(xiàn)狀壩頂高程低于設(shè)計值，導(dǎo)致調(diào)洪能力不足；三是粘土心墻（斜墻）頂高程偏低，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；四是按最新水文及地形數(shù)據(jù)復(fù)核，來水超過調(diào)蓄能力。

表4 河北省小型水庫主要病險情況統(tǒng)計表Table 4 :Main defects with the small-sized reservoirs in Hebei province

3.2 結(jié)構(gòu)安全不滿足要求

對于土石壩，大部分是由于壩坡過陡造成抗滑穩(wěn)定不滿足要求，許多大壩坡比陡于1∶1.5。部分漿砌石壩的基底應(yīng)力不均勻系數(shù)超規(guī)范允許值，少數(shù)壩體拉應(yīng)力計算值偏大。

3.3 滲流安全不滿足要求

許多土壩就地取材且碾壓質(zhì)量偏低；有的壩基砂礫層防滲處理效果不好；部分粘土斜墻施工質(zhì)量差，實際已發(fā)生滲透破壞；部分大壩下游未設(shè)排水設(shè)施或排水設(shè)施損壞；在現(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有些土壩下游壩坡存在滲水，許多大壩下游存在沼澤化甚至大面積積水。部分漿砌石壩多處開裂、砂漿脫落，有的壩體膠結(jié)材料采用石灰土，有的兩岸巖體裂隙發(fā)育，許多壩體大面積滲漏甚至存在噴射狀水流。

3.4 其它問題

通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，許多小型水庫還存在以下問題：壩頂寬度過窄、壩體由于沖刷或耕種破損嚴重、放水洞進出口損壞、溢洪道抗沖能力不足、導(dǎo)流墻長度不足導(dǎo)致泄洪沖刷壩腳、無上壩路等。

4 除險加固建議

我國政府已充分意識到小型水庫病險情況的嚴重性，近年來逐步加大除險加固工作力度。中發(fā)[2011]1號文更是明確了在新形勢下水利的戰(zhàn)略地位，提出“十二五”期間全面完成小型水庫除險加固建設(shè)[5]。河北省2007～2009年有120座小（1）型水庫列入除險加固規(guī)劃，2010年有250座?。?）型水庫列入水利部除險加固規(guī)劃，2011年有300座小（2）型水庫列入省內(nèi)除險加固規(guī)劃。

小型病險水庫由于數(shù)量眾多、任務(wù)繁重，應(yīng)因地制宜地制定除險加固指導(dǎo)意見。水利部辦規(guī)計[2011]206號文提出，?。?）型病險水庫除險加固工程重點安排直接關(guān)系水庫安全運行的擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物、基礎(chǔ)及兩岸壩肩的加固處理，以及與運行安全有關(guān)的閘門、啟閉設(shè)備的改造，適當(dāng)安排必要的安全監(jiān)測、通信報警和管護用房建設(shè)，從嚴控制防汛道路建設(shè)[6]。針對河北省小型病險水庫存在的主要問題，應(yīng)本著“安全可靠、節(jié)約投資”的原則，合理安排加固工程措施。

4.1 防洪達標(biāo)措施

河北省大多小型水庫以蓄水灌溉為主要功能，并且放水設(shè)施為洞徑很小的涵管，不適合采取降低汛限水位的非工程措施。此類水庫在地質(zhì)、地形及下游條件合適的情況下，宜選用改擴建原溢洪道的方案；若壩體由于沉降或破損導(dǎo)致壩頂高程不足時，應(yīng)考慮恢復(fù)壩頂高程；采取增設(shè)或加高防浪墻解決壩頂超高不足問題時，墻高不宜大于1.2 m；粘土心墻（斜墻）頂高程不足時，應(yīng)加高防滲體高程。

4.2 土石壩壩坡穩(wěn)定處理

應(yīng)分析壩坡不穩(wěn)的具體原因，結(jié)合壩型、壩高、地形等因素，綜合考慮放緩邊坡、壩坡培厚等方案；對壩頂路面過窄的，宜考慮壩坡培厚，路面一般可采用泥結(jié)碎石以滿足防汛搶險需要；上游護坡應(yīng)采用原材料種類進行返修、加固，下游護坡應(yīng)盡量簡化。

4.3 防滲處理

對于壩基滲漏，若覆蓋層和透水層厚度較小、水庫可放空，可采用截水槽或水平鋪蓋，否則應(yīng)考慮采用垂直防滲措施；對于清基不徹底、斷層破碎帶引起的壩基或繞壩滲漏，可采用灌漿措施；對壩后沼澤化、壩基有承壓水的情況，可選用透水蓋重或減壓井。對于土石壩壩體滲漏，一般不宜采用混凝土防滲墻型式，可采用土工合成材料或粘土斜墻等防滲措施。

4.4 泄水建筑物除險加固

河北省小型水庫的泄水建筑物絕大多數(shù)為開敞式溢洪道，存在的主要問題包括泄流能力不足、漿砌石結(jié)構(gòu)破損、抗沖能力不足、泄洪沖刷壩腳等。對于泄流能力不足，改擴建時應(yīng)結(jié)合地形地質(zhì)條件進行擴寬、加深方案必選，鑒于干旱缺水的實際情況，條件允許時應(yīng)優(yōu)先采用擴寬方案；對于布置在壩頭的溢洪道，應(yīng)復(fù)核隔墻的穩(wěn)定、高度及長度，避免泄洪沖刷或回流淘刷壩腳；對于土質(zhì)基礎(chǔ)應(yīng)進行必要的護砌。

4.5 輸水建筑物除險加固

河北省小型水庫的輸水建筑物絕大多數(shù)為壩下涵管，存在的主要問題是進出口漿砌石破損、進口淤堵、閘閥損壞，少數(shù)存在管涵斷裂、管周滲漏等現(xiàn)象。應(yīng)采取的除險加固措施包括進出口修復(fù)、閘閥更新。因管周填土質(zhì)量導(dǎo)致的滲漏，可采取進口段開挖回填、涵管外增設(shè)截水環(huán)、對接觸部位進行灌漿、出口部位進行貼坡反濾排水和導(dǎo)滲溝等措施。若管身發(fā)生嚴重破壞，應(yīng)廢除重建。

4.6 運行管理

絕大多數(shù)小（2）型水庫未設(shè)安全監(jiān)測及管理設(shè)施，在除險加固中應(yīng)設(shè)置水尺、通訊報警、管護用房等必要的設(shè)施。國內(nèi)已研發(fā)生產(chǎn)小型水庫自動化監(jiān)控設(shè)備，可監(jiān)測雨量、水位、視頻信息，有條件的重點小型水庫可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用這些監(jiān)控設(shè)備。

5 結(jié)語

小型水庫作為大中型水庫的補充，對當(dāng)?shù)氐姆篮?、灌溉、養(yǎng)殖等發(fā)揮了重要作用。同時縱觀小型水庫的建設(shè)發(fā)展歷程，也存在許多失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)。經(jīng)過三、四十年的運用，積累的隱患已經(jīng)嚴重威脅工程的安全，進行除險加固迫在眉睫。在“十二五”期間要完成如此眾多的小型水庫除險加固，在資金籌措、勘察設(shè)計、工程施工、建設(shè)管理等方面都將面臨嚴峻的考驗。

[1]何樹勛.河北省水庫建設(shè)成就輝煌[J].海河水利，1984，（03）：67-69.

[2]張妥.河北科學(xué)技術(shù)志[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

[3]張發(fā)生.河北省水庫建設(shè)成就回顧[J].河北水利，2009,(09)：20-21.

[4]冷斌,張寶福,趙志民,等.海河志[M].北京：中國水利水電出版社，1998.

[5]中共中央國務(wù)院.關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定[Z].2011.

[6]水利部辦公廳.關(guān)于印發(fā)?。?）型病險水庫除險加固工程初步設(shè)計指導(dǎo)意見的通知[Z].2011.