浙江省土石壩病險水庫特征研究

唐 毅,施俊躍,彭 洪,王 東,程黎明,蔡小仁,牛 坤

(1.浙江省水利科技推廣與發(fā)展中心,浙江 杭州 310012;2.浙江省水利工程管理總站,浙江 杭州 310009;3.四川大學(xué),四川 成都 610065;4.浙江省水利水電勘測設(shè)計院,浙江 杭州 310002)

1 問題的提出

土石壩病險信息是土石壩安全管理的重要基礎(chǔ)之一,病險案例中蘊(yùn)涵著大量的安全信息,不僅對管理人員起著安全警示的作用,而且還暴露出土石壩系統(tǒng)以及安全管理中存在的薄弱環(huán)節(jié)。通過對大量病險案例的搜集和統(tǒng)計,建立土石壩安全病險檔案庫,并對險情進(jìn)行深入的分析和研究,充分發(fā)掘病險內(nèi)在的因果關(guān)系,探討土石壩的潰決機(jī)制,有利于大壩安全管理者采取針對性的措施,保障大壩的安全。

自2003年以來,浙江省實施了以病險水庫除險加固為主要內(nèi)容的千庫保安工程,使全省水庫的安全狀況得到了明顯改善,按照黨中央和國務(wù)院的戰(zhàn)略部署,今后若干年仍是這項工作的攻堅階段,為適應(yīng)實現(xiàn)現(xiàn)代化的要求,浙江省編制了《浙江省“十二五”水庫標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)規(guī)劃》,加快水庫標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),實現(xiàn)水庫管理現(xiàn)代化[1-3]。

2 浙江省土石壩安全信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

2.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)

浙江省土石壩病險水庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)選擇Windows XP作為基礎(chǔ)平臺,在.NET FrameWork3.5的環(huán)境下以C#作為程序平臺,應(yīng)用SQL Server作為數(shù)據(jù)庫平臺。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

浙江省土石壩信息庫設(shè)權(quán)限登陸,登陸界面見圖2。界面采用目前較流行的樹狀式,用戶只需在此窗口選擇不同的功能按鈕即可進(jìn)入不同的功能模塊。該系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行添加、刪除、修改、查詢和統(tǒng)計分析等操作。

圖2 浙江省土石壩安全信息庫系統(tǒng)登陸界面圖

3 浙江省病險水庫特征研究

數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能模塊能夠?qū)?shù)據(jù)庫中的所有病險案例信息進(jìn)行關(guān)鍵字段(例如壩高、壩型、建成時間、水庫類型、病險類型)的統(tǒng)計分析,并以直觀的圖表形式表現(xiàn)出來(如餅狀圖、條形圖等)。

利用所搜集的浙江省1954—2001年完建的病險水庫案例數(shù)據(jù),案例包括了從2000年以來省管大中型、重點小型水庫及寧波市各類水庫具有代表性的大壩安全認(rèn)定資料。對這些病險資料進(jìn)行深入地分析和歸納,有助于探討土石壩的潰決機(jī)制,為病險水庫的除險加固以及大壩的安全管理工作提供有價值的意見和建議。

3.1 病險水庫的壩高分布

由圖3可以看出,壩高在10～20 m的病險壩比例最高,幾乎占病險壩總數(shù)的1/2,其次是20～30 m的大壩,而高于70 m的病險壩很少,僅2座。按SDJ 218—84《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》規(guī)定:高度在30 m以下的為低壩,高度在30～70 m的為中壩,高度超過70 m的為高壩。從圖3可以看出,絕大多數(shù)病險壩屬于低壩,其數(shù)目占病險壩總數(shù)的82.8%。

圖3 病險水庫的壩高分布圖

3.2 病險水庫的工程規(guī)模分布

由表1可以看出,大型水庫病險率占病險水庫總數(shù)的1.9%,中型水庫病險率占病險水庫總數(shù)的9.7%,小型水庫病險率占病險水庫總數(shù)的88.4%,而庫容小于100萬m3的小 (2)型水庫所占比例為51.2%,由于大量由縣鄉(xiāng)管轄的小型病險水庫尚未統(tǒng)計在內(nèi),因此,其所占比例還要提高。由此反映出,大壩安全的重點除了影響范圍大的大中型水庫以外,小庫容水庫的除險加固和管理也應(yīng)高度重視。

從水庫修建年代看,各時期修建的小型水庫的病險率相比其它類型都是較高的,特別是1954—1980年修建的,幾乎占同年代修建的病險水庫數(shù)目的80%以上 (見表2)。

表1 病險水庫類型統(tǒng)計分析表

表2 不同完建年代病險水庫百分比表%

3.3 病險水庫的病險類型分類

土石壩所處環(huán)境的變化,可分為施工階段、蓄水時、水庫水位變動時或地震時等,在不同條件下雖然各種造成病險的因素錯綜復(fù)雜并且相互作用,但不同的病險仍可從發(fā)生過的多次事例中識別出來。統(tǒng)一處理多種多樣的病險是不合理的,以下從其主要原因著手進(jìn)行整理分析 (見表3、圖4)。滲漏及滲透破壞是浙江省土石壩的主要病險類型,其中壩基滲漏、壩體滲漏是滲透破壞的最普遍的原因。

表3 非潰壩性病險類型分類統(tǒng)計表

圖4 非潰壩性病險原因分類統(tǒng)計圖

4 結(jié) 語

通過對浙江省土石壩病險案例的統(tǒng)計分析,獲得了以下結(jié)論:

(1)病險土石壩大多完建于20世紀(jì)70年代以前,高度30 m以下的低壩在浙江省病險土石壩中占絕大部分;

(2)滲漏及滲透破壞是浙江省土石壩的主要病險類型,壩基滲漏、壩體滲漏是滲透破壞的最普遍的原因;

(3)土石壩安全的重點除了大中型水庫以外,小庫容水庫的除險加固及管理也應(yīng)高度重視。

[1]朱曉源,呂樂.淺談?wù)憬∷畮彀踩芾憩F(xiàn)狀、存在問題及建議 [J].水系民生,2008(5):36-39.

[2]姚月偉,盧健國.實施 “千庫保安”保障經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展[J].浙江水利科技,2003(5):19-21.

[3]孫小三,施俊躍,范波芹.浙江小型水庫除險加固初步設(shè)計報告編制規(guī)定的主要內(nèi)容 [J].中國水利,2008(18):32-33.