基層小型水利工程除險(xiǎn)加固方法探討

王曉蕾，楊春雨

(1.洮南市水利局，吉林洮南 137100;2.洮南市抗旱機(jī)械鉆井隊(duì)，吉林洮南 137100)

相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)顯示，目前我國擁有的各類水庫大概為84 926座，其中大型水庫415座，中型水庫2 618座，小型水庫81 893座，水利部門管理的大型水庫數(shù)量為342座。這些水庫的建成和運(yùn)行為保障國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、防御洪水災(zāi)害發(fā)揮了重要作用，但由于種種原因，部分水庫工程質(zhì)量不高，建設(shè)年份久遠(yuǎn)工程老化且疏于管理導(dǎo)致年久失修，有些水庫更是存在防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，與相關(guān)規(guī)定或規(guī)范相脫節(jié)，形成了病險(xiǎn)、病危水庫，水庫功能無法正常發(fā)揮，安全隱患大，給水庫下游人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了極大的威脅。特別是遍布范圍較廣的小型水庫，由于數(shù)量大，覆蓋江河范圍廣，涉及人員多，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系大，對(duì)于保證農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，維護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)良好環(huán)境起著十分重要的作用。但基層小型水利工程多數(shù)處于偏遠(yuǎn)落后地區(qū)，工程維護(hù)建設(shè)經(jīng)費(fèi)不足，人員管理不夠，水利工程出現(xiàn)病險(xiǎn)，將危及人們生命財(cái)產(chǎn)安全，而且無法達(dá)到維護(hù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展穩(wěn)定，保證糧食生產(chǎn)安全的目的。結(jié)合基層病險(xiǎn)水利工程除險(xiǎn)加固實(shí)踐，探討了小型病險(xiǎn)水利工程出現(xiàn)加固的有效方法。

1 工程概況

1.1 水庫基本情況

洮南市四海泡水庫始建于1974年，集防洪、灌溉、養(yǎng)殖等多種功用于一體的小(1)型水庫。四海泡水庫位于洮南市安定鎮(zhèn)四海村境內(nèi)，水庫為平原水庫，由1號(hào)壩、2號(hào)壩和一座泄洪閘組成。

1號(hào)壩為均質(zhì)土壩，壩長226 m，壩頂寬4 m，壩項(xiàng)高程161.64 m，上游壩坡 1∶2.5，下游壩坡 1∶2.5。

2號(hào)壩為均質(zhì)土壩，壩頂長度1 250 m，壩頂寬4 m，壩頂高程159.78 m，上游壩坡1∶3 米，下游壩坡1∶2。

泄洪閘位于1號(hào)壩樁號(hào)0+060處，為漿砌石結(jié)構(gòu)，由進(jìn)口連接段、閘室段、涵洞段、消力池段和海漫段組成，單孔凈寬1.5 m，閘底板高程156.5 m，設(shè)計(jì)引水流量為3.5 m3/s。

水庫壩址以上控制流域面積37 km2，總庫容992萬m3，主要水源為引洮干渠水。水庫死水位為157.00 m，相應(yīng)庫容150萬m3，正常高水位為158.20 m，相應(yīng)庫容804萬m3。設(shè)計(jì)洪水位為158.43 m，總庫容992萬m3。

1.2 水文情況

四海泡水庫流域內(nèi)干旱少雨，多年平均降雨量397 mm，低于400 mm的生態(tài)界限雨量。降雨徑流的年際和年份極不均勻，春季常遇少雨干旱，夏季多發(fā)生暴雨洪水。四海泡水庫為10 a一遇洪水設(shè)計(jì)，24 h設(shè)計(jì)洪量167萬m3，7 d設(shè)計(jì)洪量235萬m3。多年平均年總輸沙量為1 332 t。最大冰厚為1.1 m。

1.3 氣象

工程所在地位于我省西部，氣候?qū)僦袔Т箨懶约撅L(fēng)氣候，春季干旱少雨，多大風(fēng)，夏季炎熱，降雨集中，秋季來霜早，持續(xù)時(shí)間長。多年平均氣溫為4.5℃，多年平均降水量397.7 mm，降水年內(nèi)分配極不均勻，多集中夏季，6—9月降水量占全年降水量的83.3%。多年平均無霜期160 d左右，初霜最早出現(xiàn)在9月17日，最晚在10月7日，終霜最晚在5月14日。

2 安全評(píng)價(jià)

2.1 工程總體評(píng)價(jià)

該水利工程修建于20世紀(jì)70年代初，由于建設(shè)年代所限和當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平限制，工程質(zhì)量不高，在工程運(yùn)行30余年后，安全隱患重重。加之疏于管理，工程老化嚴(yán)重，年久失修，已經(jīng)嚴(yán)重影響了水庫的安全運(yùn)行和正常功能的發(fā)揮。該水庫同時(shí)擔(dān)負(fù)著下游灌區(qū)的供水和防洪任務(wù)，加上水庫自身承擔(dān)的經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖作業(yè)，一旦失事，必然對(duì)下游人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大威脅。

2.2 水庫地質(zhì)安全評(píng)價(jià)

2.2.1 壩基工程地質(zhì)

壩基巖性由高液限黏土、細(xì)粒土質(zhì)砂組成。

2.2.1.1 沉陷穩(wěn)定

主要受高液限黏土層的控制，壓縮系數(shù)為0.28MPa－1，屬高壓縮性，由于壩基運(yùn)行多年壓縮、深陷已趨于穩(wěn)定，如壩身加高不大時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有害影響。

2.2.1.2 滑動(dòng)穩(wěn)定

壩基細(xì)粒土質(zhì)砂控制滑動(dòng)穩(wěn)定，其凝聚力(C)0kPa，內(nèi)摩擦角Φ310，該壩最大高度不超過3.1 m，其抗滑穩(wěn)定可滿足要求。

2.2.1.3 滲流穩(wěn)定

壩基表層土質(zhì)均為高液限黏土層，厚度0～3.8 m，滲透系數(shù)為5.5×10－7cm/s，屬不透水，允許滲透比降為2。所以壩基滲流穩(wěn)定。

2.3 水庫壩體安全評(píng)價(jià)

1號(hào)壩樁號(hào)0+000—1+400段壩頂高程為161.5 m，壩頂寬度不足4 m。筑堤土料不好，碾壓不佳，施工質(zhì)量差，迎水坡受波浪淘刷和暴雨的沖刷出現(xiàn)多處陡坎和沖溝。

2號(hào)壩壩坡沖刷嚴(yán)重，迎水側(cè)壩腳形成陡坎。陡坎高度達(dá)2.5 m，距壩腳20 m。壩頂寬度不足4 m，壩頂表面凹凸不平，多處出現(xiàn)沖溝、雨漏、陡坎。

輸水涵閘位于1號(hào)壩0+060樁號(hào)處，為漿砌石結(jié)構(gòu)，由進(jìn)口連接段、閘室段、涵洞段、消力池段和海漫段組成?，F(xiàn)有輸水閘閘門為鑄鐵閘門，無啟閉設(shè)施，不能正常使用。

此外，四海泡水庫建成后，沒有辦公場(chǎng)所，沒有對(duì)外交通工具，水文、氣象，水工觀測(cè)設(shè)施一直沒有設(shè)立，同時(shí)水庫無通訊設(shè)備，沒有微機(jī)聯(lián)網(wǎng)報(bào)汛系統(tǒng)。

3 主要除險(xiǎn)加固方案

3.1 完善基本數(shù)據(jù)，重新鑒定水庫安全評(píng)價(jià)

基層小型水庫大部分修建于大躍進(jìn)時(shí)期，缺乏詳實(shí)和清晰的數(shù)據(jù)資料，洪水標(biāo)準(zhǔn)偏低或者不全的現(xiàn)象給小型水庫后期的維護(hù)帶來很大的麻煩。應(yīng)當(dāng)通過實(shí)地調(diào)研，進(jìn)一步核實(shí)、校驗(yàn)、補(bǔ)充和修正水庫的基本數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完善水庫的檔案資料。2007年，由洮南市農(nóng)村水利管理中心站組織水庫大壩安全鑒定專家組對(duì)洮南市四海泡水庫大壩安全進(jìn)行鑒定。根據(jù)水利部《水庫大壩安全鑒定辦法》和《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》，四海泡水庫大壩安全性評(píng)定為三類壩。

3.2 完善溢洪道及防洪標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定

基層小型水庫溢洪道的件數(shù)通常為開敞式溢流堰的寬頂堰，部分水庫甚至存在溢洪道缺乏，或者標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模建設(shè)不相符。大部分的溢洪道由于年久失修老化嚴(yán)重，無法正常泄洪，給水庫帶來極大的安全隱患。因此，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照溢洪道設(shè)計(jì)建造標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化溢洪道的平面布置，對(duì)進(jìn)口進(jìn)行清淤、返修或者改建，完善消能設(shè)施建設(shè)，做好邊坡管護(hù)。對(duì)于地板和邊墻有裂縫的區(qū)域進(jìn)行部分或者全部拆除，重建。本次初步核定水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10 a一遇。設(shè)計(jì)總庫容992萬 m3，校核洪水位為158.43 m，設(shè)計(jì)洪水位為158.43 m，正常高水位為158.2 m。該工程壩頂高程為159.78 m，最大壩高1.8 m。

3.3 進(jìn)一步增高、增厚壩體，提高水庫安全系數(shù)

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)壩坡較為單薄、壩頂較為低矮、壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不達(dá)標(biāo)的小型水庫，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)一步摸清楚大壩的物理學(xué)參數(shù)后，通過周密科學(xué)的計(jì)算，確定壩體的增高加固方案。洮南市四海泡水庫壩坡較為單薄、壩頂較為低矮、壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不高，在除險(xiǎn)加固時(shí)針對(duì)這一問題進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，對(duì)一號(hào)壩原長226 m，樁號(hào)0+000—0+226壩段進(jìn)行加高整形，上游進(jìn)行混凝土板塊護(hù)坡;二號(hào)壩原長1 250 m，樁號(hào)0+000—1+250壩段進(jìn)行整形，壩上游進(jìn)行草皮護(hù)坡，壩腳外建造防浪林，壩上修建砂石路面。輸水閘更換閘門和啟閉機(jī)。

4 結(jié)語

2012年中央一號(hào)文件的頒布，第一次把水利建設(shè)提升到關(guān)系經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、國家安全的戰(zhàn)略性高度，可見水利設(shè)施的建設(shè)意義重大。小型水庫作為基層水利設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容，其安全正常運(yùn)行關(guān)系著基層農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常秩序，關(guān)系著廣大農(nóng)村、農(nóng)民的切身利益。水庫工程的建成，有利于促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高人民生活水平，保障社會(huì)穩(wěn)定，在防洪、灌溉、發(fā)電、供水等方面都能發(fā)揮重要作用。特別是基層中小型水庫，由于其覆蓋范圍廣，涉及人員多，使用頻率高，高質(zhì)量建設(shè)和高效能運(yùn)營的同時(shí)，也要注意對(duì)水利工程的維護(hù)、保養(yǎng)，對(duì)于病險(xiǎn)水庫要及時(shí)采取有效措施進(jìn)行維修和保養(yǎng)，確保水庫造福于民。

［1］中華人民共和國水利部.東部地區(qū)重點(diǎn)小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固規(guī)劃［R］.北京:中華人民共和國水利部，2009.

［2］嚴(yán)祖文，魏迎奇，張國棟.病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固現(xiàn)狀分析及對(duì)策［J］.水利水電技術(shù).2010(10):76－79.

［3］李通，丁曉丹.對(duì)水庫除險(xiǎn)加固的探討［J］.民營科技.2010(12):274.

［4］林永澤.小型水利樞紐工程與除險(xiǎn)加固技術(shù)的應(yīng)用［J］.廣東科技.2010(1):164.

［5］楊勇，張磊.中小型水庫除險(xiǎn)加固中常見的問題及分析［J］.水利建設(shè)與管理.2004(2):62－64.