商南縣縣河水庫除險加固后安全觀測設(shè)施存在問題解析

賈小軍

（商南縣縣河水庫管理處陜西商南726300）

商南縣縣河水庫除險加固后安全觀測設(shè)施存在問題解析

賈小軍

（商南縣縣河水庫管理處陜西商南726300）

通過介紹商南縣縣河水庫除險加固后的大壩安全觀測設(shè)施情況，以及近年觀測運(yùn)行管理過程中發(fā)現(xiàn)的問題。文中提出了小型水庫觀測設(shè)施應(yīng)結(jié)合實際、突出重點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)合理、操作簡單、維修方便的觀點(diǎn)，以及大壩安全觀測設(shè)施的要求和觀測資料整理、分析、存檔制度的完善。

病險水庫加固；安全觀測；資料管理

近年來，中央提出了對全國的大中型和重點(diǎn)小型病險水庫進(jìn)行除險加固處理，商南縣縣河水庫按照病險水庫加固工作的要求，在1999年12月聘請西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院對縣河水庫大壩進(jìn)行安全鑒定，鑒定結(jié)論為縣河水庫大壩為“三類壩”水庫為“病除水庫”。縣河水庫在2005年完成除險加固工程任務(wù)，在除險加固設(shè)計中水庫新增觀測設(shè)施有：大壩侵潤線觀測、大壩滲透流量觀測、大壩沉陷位移觀測。工程完工至今經(jīng)過10年的大壩安全觀測從中發(fā)現(xiàn)大壩觀測設(shè)施存在的問題及觀測資料管理不規(guī)范，觀測制度不完善等問題。

1 縣河水庫觀測設(shè)備現(xiàn)狀及存在問題

1.1 工程概況

縣河水庫于1969年12月動工興建，至1973年12月建成，歷時四年，投入運(yùn)行至今42年，是一座具有防洪、抗旱、城鎮(zhèn)供水、發(fā)電等綜合效益為一體的?。ㄒ唬┬退畮?。水庫總庫容667萬m3，允許最高洪水位131.47m；主汛期限制蓄水位123.90m，相應(yīng)庫容397萬m3；非主汛期限制水位125m，相應(yīng)庫容438萬m3；正常蓄水位128m，相應(yīng)庫容525萬m3；死水位105m，死庫容65萬m3。目前水庫已淤積46萬m3。

水庫灌溉設(shè)施面積1.04萬畝，水電站裝機(jī)容量2×250kW，年平均發(fā)電量100萬度。年均向縣城供水約200萬t。正常庫水面約300畝。水源涵養(yǎng)林區(qū)面積約0.3萬畝。

樞紐結(jié)構(gòu)：水庫樞紐由攔河大壩、側(cè)堰溢洪道、放水洞及臨時泄洪閘等組成。壩區(qū)地質(zhì)以片麻巖和片巖為主。

大壩為粘土斜心墻堆石壩，壩高46m，壩頂寬7m，長160m，設(shè)計高程132m，實際高程均低于設(shè)計高程，壩右肩頂高程約131.56m，防浪墻頂高程不足133m，壩體上游平均坡比為1：2.78，原下游平均坡比為1：1.396，除險加固后為1：1.5。

側(cè)槽式開敞溢洪道位于大壩右肩，由側(cè)堰、側(cè)槽、灣道調(diào)整段及泄流槽組成，全長245米。側(cè)堰頂高程128米，側(cè)槽后接彎道調(diào)整段、泄流槽段,泄流槽穿越大壩右岸山脊，開挖形成高邊坡。

放水洞位于左壩肩，全長116.55m，為無壓明流洞，洞底高程105m，消力池前為巖石隧洞，城門洞型，寬1.3m,高約1.8m。消力池后為矩形砌石鋼筋蓋板明涵，寬1.3m，高1.5m。設(shè)計放水流量2.5m3/s，最大泄水流量3.3m3/m。臨時泄洪閘位于溢流堰右側(cè)，閘底高程123.5m，閘門寬、高均為2m，為平板鋼制螺桿手動啟閉門。水位128m高程時泄洪流量為20m3/s。

縣河水庫運(yùn)行至今已達(dá)42年，水庫原防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核，防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。在工程運(yùn)行中逐漸出現(xiàn)了病害、如大壩背坡鼓包，壩頂沉陷和位移；溢流堰不均勻沉陷，裂縫逐年加大，并有傾斜失穩(wěn)跡象；輸水涵洞發(fā)現(xiàn)七條環(huán)向裂縫等等。截止2009年，共進(jìn)行了3次大的維修加固。

1.2 存在問題

縣河水庫于1969年修建，由于當(dāng)時設(shè)計技術(shù)落后,經(jīng)濟(jì)條件差,水庫邊設(shè)計,邊施工,造成大壩安全觀測設(shè)施不完善。水庫投入運(yùn)行后由于技術(shù)力量不足，間斷地進(jìn)行過不規(guī)范的安全觀測，而且觀測資料沒有進(jìn)行規(guī)范整理存檔，在水庫除險加固前幾乎沒有完整的觀測設(shè)施和觀測資料。水庫除險加固后經(jīng)過近10年的安全觀測，發(fā)現(xiàn)大壩安全觀測設(shè)備及觀測資料管理存在如下問題：

（1）安全觀測設(shè)施不完善；

（2）安全觀測設(shè)施重點(diǎn)不突出，易損毀，維修成本高；

（3）重要觀測數(shù)據(jù)自動化程度低；

（4）觀測制度不完善；

（5）觀測資料整理、分析、存檔不規(guī)范。

1.3 安全觀測設(shè)施的布設(shè)

1.3.1 大壩加固觀測設(shè)施布置原則

（1）大壩安全觀測設(shè)施布設(shè)遵循國家或行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）觀測系統(tǒng)布設(shè)要先進(jìn)適用，要在技術(shù)性能上達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行平穩(wěn)，操作簡單，經(jīng)濟(jì)適用。

（3）應(yīng)采用故障率低，可靠性好，并經(jīng)過長期現(xiàn)場考驗的觀測系統(tǒng)及儀器設(shè)備。大壩安全觀測能為汛期科學(xué)調(diào)度提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。

（4）在大壩原有安全觀測設(shè)施基礎(chǔ)上更新改造，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、合理適用、方便觀測管理及日常維護(hù)。

1.3.2 觀測設(shè)施內(nèi)容

縣河水庫處于陜南山區(qū)，屬于粘土斜心墻土石壩，安全觀測除變形觀測、滲流觀測、侵潤線觀測外還應(yīng)考慮雨量觀測、上游來水觀測和洪峰流量觀測以應(yīng)對山區(qū)洪水來的快走的快的特點(diǎn)，滿足科學(xué)調(diào)度的要求。

（1）變形觀測

變形觀測主要包括上下游壩坡變形觀測壩體位移沉陷觀測。

縣河水庫在除險加固前下游壩坡局部出現(xiàn)鼓包凸起，原有大壩觀測設(shè)施在2005年除險加固中被毀壞，在除險加固安全觀測設(shè)施布設(shè)時，在大壩上游壩坡布置一排三個位移沉陷觀測點(diǎn)、下游壩坡共布置三排9個位移沉陷觀測點(diǎn)，工作基點(diǎn)及校核基點(diǎn)分別布置在大壩左右兩岸穩(wěn)定基巖上。沉陷觀測用水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等水準(zhǔn)測量觀測，位移觀測用經(jīng)緯儀或全站儀采用基點(diǎn)、覘標(biāo)觀測法進(jìn)行水平位移觀測。

（2）浸潤線觀測

浸潤線觀測采用滲壓計進(jìn)行壩體內(nèi)滲透壓力觀測，在大壩下游壩坡共布置兩排6個觀測點(diǎn)，所有滲壓計引線集中在大壩右側(cè)的觀測房內(nèi)，每次觀測時由讀數(shù)儀讀出滲透壓力值，然后繪出浸潤線圖整理存檔。

（3）滲透流量觀測

大壩滲透流量采用三角形量水堰進(jìn)行觀測，在大壩下游坡腳設(shè)一集水池，在集水池后接三角形薄壁量水堰。由于量水堰接在下游坡腳集水池后，處于室外受天氣影響較大，每次觀測時對于水庫水位、過壩渠道放水流量和天氣要進(jìn)行詳細(xì)記錄，經(jīng)過長期觀測科學(xué)分析才能使用觀測數(shù)據(jù)。

（4）其他觀測項目

其他的觀測項目主要包括對水位觀測、降雨量觀測。

縣河水庫分別在大壩、放水塔、溢流堰設(shè)立水尺觀測水位，在管理處院內(nèi)設(shè)置了一套人工觀測雨量器進(jìn)行降雨量觀測。

（5）水庫的自動化觀測

水庫建設(shè)年代較早，觀測手段落后，本次工程加固中列入了觀測自動化的內(nèi)容，主要是大壩浸潤線自動觀測，滲壓計讀數(shù)由讀數(shù)儀自動讀出，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確觀測方便。

2 縣河水庫觀測設(shè)施存在問題解析

縣河水庫除險加固工程已完成，雖然大壩的安全觀測設(shè)施進(jìn)行了增加和更新，但在近幾年的觀測運(yùn)行中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，對于發(fā)現(xiàn)的問題有以下幾點(diǎn)認(rèn)識：

（1）縣河水庫建于1969年，年代較早，由于設(shè)計技術(shù)落后、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低等各方面原因，監(jiān)測設(shè)施或無、或者不完善、或損毀。水庫除險加固對原有觀測設(shè)施補(bǔ)充更新時，應(yīng)結(jié)合工程的具體功能、水庫運(yùn)行管理能力、加固工程的設(shè)計方案、安全鑒定意見等進(jìn)行全面考慮。同時還需參照現(xiàn)行的有關(guān)監(jiān)測設(shè)計規(guī)范規(guī)定，對相應(yīng)等級的工程進(jìn)行觀測項目的布設(shè)?？h河水庫下游3公里處有5萬人口的縣城和鐵路、國道、高速路等重要設(shè)施，對加固后的水庫防汛安全提出了更高的要求。不但加固工程質(zhì)量要過關(guān)，而且對于后期的安全運(yùn)行管理也提出了更高的要求。水庫安全觀測只考慮了工程運(yùn)行的安全觀測，確忽略了對雨情、水情的快速準(zhǔn)確的觀測，只有及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)才能科學(xué)地進(jìn)行調(diào)度保證下游人、物的安全撤離。

（2）由于小型水庫經(jīng)濟(jì)效益差，運(yùn)行管理困難，對于有限的人力和經(jīng)費(fèi)要用在重點(diǎn)觀測項目上。安全觀測項目要突出重點(diǎn)，符合水庫自身的運(yùn)行管理能力，否則再先進(jìn)的技術(shù)沒人會用，再好的設(shè)備沒有后期的維修保養(yǎng)經(jīng)費(fèi)也不能發(fā)揮應(yīng)有的作用?？h河水庫大壩已安全運(yùn)行30多年，大壩變形已趨于穩(wěn)定，對于大壩變形觀測在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充完善即可，重點(diǎn)應(yīng)放在大壩滲流觀測和上游的雨情、水情觀測上。量水堰觀測大壩滲透流量，技術(shù)簡單操作方便后期維護(hù)費(fèi)用少適合小型水庫觀測使用?？h河水庫大壩下游壩坡為堆石壩體，大壩滲透壓力對壩體安全影響不大，而且滲壓計施工成本高，日常維修困難一但損環(huán)很難維修，縣河水庫滲壓計觀測在工程完工后不到3年時間滲壓計就損環(huán)停止使用了。對于小型水庫安全觀測設(shè)施應(yīng)當(dāng)突出重點(diǎn)，操作簡單，維護(hù)管理方便。

（3）手段先進(jìn)，符合現(xiàn)代水利工程管理的需求。選擇的儀器成熟可靠，對于重要觀測數(shù)據(jù)最大程度實現(xiàn)觀測自動化。縣河水庫地處偏遠(yuǎn)山區(qū)交通、通訊都不方便，對于雨情、水情的觀測和信息傳遞都比較困難。應(yīng)利用衛(wèi)星傳輸技術(shù)和先進(jìn)的電腦技術(shù)、軟件技術(shù)對上游的雨情、水情自動觀測、衛(wèi)星傳輸、自動報警。自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)有利于觀測數(shù)據(jù)的整理、分析和傳遞，同時也有助于運(yùn)行管理水平的提高，也能為科學(xué)的決策，下游人員的安全撤離提供保貴的時間。自動化觀測設(shè)備的選擇需遵循以下原則：①切合本工程實際符合本工程的需要，重點(diǎn)觀測對象保證數(shù)據(jù)自動化采集、傳遞。②性價比最優(yōu)，所選擇的自動化設(shè)備與所接入的儀器最匹配，同時其設(shè)備功能簡潔、投資最節(jié)省。③運(yùn)行維護(hù)成本最低、維修簡單、操作方便，即能方便日后觀測操作，又能減輕運(yùn)行管理單位費(fèi)用支出。

（4）大壩安全觀測要制定規(guī)范完善的觀測制度，對于儀器的購買、保管、維修、養(yǎng)護(hù)都要安排專人負(fù)責(zé)，觀測工作要做到儀器觀測和人工巡視檢查并重。儀器的觀測對工程的運(yùn)行固然重要，但也不能忽視巡視檢查這個重要環(huán)節(jié)，巡視檢查分為日常巡視檢查和年度巡視檢查。日常巡視檢查按照工程的實際情況，劃分為若干個巡視檢查責(zé)任區(qū)。每個責(zé)任區(qū)建立由專人負(fù)責(zé)的巡查小組，按照制訂的日常巡視檢查程序，對大壩安全檢測范圍進(jìn)行例行檢查。年度巡視檢查應(yīng)在每年汛前、汛后及高水位、低氣溫時，按規(guī)定的檢查項目，對整個樞紐工程進(jìn)行較為全面的檢查。施工期應(yīng)按建筑物的施工情況進(jìn)行重點(diǎn)檢查。檢查的時間和次數(shù)按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行制定，如遇特殊情況需加強(qiáng)儀器觀測和巡視檢查次數(shù)。

（5）水庫大壩安全觀測延續(xù)時間長，資料種類多，收集、整理、分析、存檔難度大，而且沒有專人管理，在水庫的慢長運(yùn)行管理中，安全觀測資料很容易出現(xiàn)斷檔和丟失?，F(xiàn)在管理單位重建設(shè)輕管理，對于安全觀測資料也同樣存在重觀測輕整理現(xiàn)象，縣河水庫在大壩除險加固以前間斷的觀測資料也沒有完整保存下來。由于沒有專人管理檔案和觀測技術(shù)人員的工作調(diào)動，致使每任技術(shù)員觀測的資料都不能很好地交接完整的保存下來。水庫加固后要想建立長期的安全觀測資料，必須要對觀測資料管理存檔引起足夠的重視，無論人力、物力、設(shè)施、設(shè)備都要配備到位。制定完善規(guī)范的檔案管理制度，安排專職檔案管理人員，平時加強(qiáng)對管理人員的業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)，只有齊全的設(shè)備、充足的人員、完善的管理制度才能保證大壩安全觀測資料完整規(guī)范地保存延續(xù)下去。

3 結(jié)語

水庫安全觀測已經(jīng)成為了水庫日常運(yùn)行管理不可或缺的一部分，在除險加固工程中對原有的觀測設(shè)施進(jìn)行補(bǔ)充、更新、升級應(yīng)注重與工程實際相結(jié)合。安全觀測要重點(diǎn)突出、重要數(shù)據(jù)要提高觀測精度和觀測自動化程度，儀器觀測與巡視檢查并重，不能重觀測輕管理，要對觀測資料及時進(jìn)行整理、分析、存檔，才能使觀測數(shù)據(jù)為日后的水庫安全運(yùn)行提供保障。為了使大壩安全觀測工作充分發(fā)揮作用并得以延續(xù)，建議水庫運(yùn)行管理單位提高對于觀測工作在工程運(yùn)行中重要性的認(rèn)識，爭取加大觀測設(shè)備維護(hù)經(jīng)費(fèi)，結(jié)合工程實際，培養(yǎng)安全觀測專業(yè)技術(shù)人員和專職檔案管理人員，以便更好地發(fā)揮大壩安全觀測的作用，為大壩安全管理和汛期科學(xué)調(diào)度提供強(qiáng)有力的技術(shù)保證。陜西水利

[1]《商南縣縣河水庫除險加固設(shè)計說明書》

[2]白萍麗、《馮家山水庫水利工程檔案管理存在的問題及對策》[陜西水利]2014.4、189期

[3]曹林順、《水庫除險加固工程中安全監(jiān)測設(shè)計的幾點(diǎn)認(rèn)識》[陜西水利]2014.1、186期

[4]張慧勇、《橫山縣大川溝水庫大壩病險問題分析》[陜西水利]2014.6、191期

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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