壩系工程除險(xiǎn)加固中溢洪道布設(shè)遇到的問題

王 統(tǒng)，董俊天

(定西市安定區(qū)水土保持局，甘肅 定西 743000)

壩系工程除險(xiǎn)加固中溢洪道布設(shè)遇到的問題

王 統(tǒng)，董俊天

(定西市安定區(qū)水土保持局，甘肅 定西 743000)

溢洪道；壩系；除險(xiǎn)加固；安定區(qū)

甘肅省定西市安定區(qū)目前有各類淤地壩155座，經(jīng)水利部復(fù)核認(rèn)定為病險(xiǎn)淤地壩的有51座。計(jì)劃利用3～6年時(shí)間，完成轄區(qū)內(nèi)所有病險(xiǎn)壩除險(xiǎn)加固任務(wù)。但是，隨著淤地壩除險(xiǎn)加固項(xiàng)目的實(shí)施，遇到了一些急需解決的問題，如已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)淤積高程、背水坡滑坡或壩體下部嚴(yán)重滲水、水毀決口或穿洞、壩體有裂縫等，這些情況可以結(jié)合實(shí)際采取相應(yīng)的措施處理，但實(shí)際淤積量超過設(shè)計(jì)淤積庫容或下游有重要設(shè)施的工程處理起來就非常棘手。詳細(xì)探討了溢洪道布設(shè)遇到的問題并提出了建議。

安定區(qū)位于甘肅省中部，是定西市委、市政府所在地，總面積3 638 km2。屬黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，梁峁起伏，植被稀疏，生態(tài)脆弱。全區(qū)有大小支毛溝2.4萬余條，平均溝壑密度2.4 km/km2。水土流失面積占總土地面積的91%，多年平均土壤侵蝕模數(shù)5 640 t/(km2·a)。年均降水量380 mm，年均蒸發(fā)量高達(dá)1 500 mm以上。干旱少雨和水土流失是制約區(qū)域生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸因素。截至目前，全區(qū)共建成各類淤地壩155座，其中骨干壩81座、中型壩37座、小型壩37座，分布在全區(qū)12個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的20多條小流域。淤地壩數(shù)量約占全省的1/10，占全市的近一半。在工程布局上主要有兩大類，一是以單壩布設(shè)的31座，這些工程大多數(shù)建于20世紀(jì)八九十年代，目前多數(shù)已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)淤積年限。二是以壩系布設(shè)的124座，形成了花岔、官興岔、石門、九華溝、稱鉤河、李家河等6條壩系工程。骨干工程與其他淤地壩相間分布，形成了比較完整的溝道水土保持綜合防護(hù)體系。淤地壩的建設(shè)，極大地改善了項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村基礎(chǔ)條件，尤其是在滯洪、攔泥、淤地、抗旱、交通等方面發(fā)揮了十分重要的保障和支撐作用。但是，各類淤地壩出現(xiàn)的老化、病險(xiǎn)、損毀及隱患等情況也日益凸顯。目前，已超過設(shè)計(jì)淤積年限的有91座(其中骨干壩45座、中小型壩46座)，達(dá)到設(shè)計(jì)淤積年限的有13座(其中骨干壩3座、中小型壩10座)。經(jīng)水利部復(fù)核認(rèn)定為病險(xiǎn)淤地壩的有51座。2011年以來，先后有35座病險(xiǎn)淤地壩被列入除險(xiǎn)加固和抗旱水源維修工程，29座已完成了應(yīng)急維修和除險(xiǎn)加固，安全隱患基本得到排除，有6座正在組織實(shí)施中。計(jì)劃利用3～6年時(shí)間，完成轄區(qū)內(nèi)所有病險(xiǎn)壩除險(xiǎn)加固任務(wù)。但是，隨著淤地壩除險(xiǎn)加固項(xiàng)目的實(shí)施,也遇到了一些突出的問題，急需進(jìn)一步探討和解決。

1 淤地壩病險(xiǎn)情況及相應(yīng)的處理方法

目前，安定區(qū)淤地壩工程的病險(xiǎn)情況主要有如下幾種：已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)淤積高程；背水坡滑坡或壩體下部嚴(yán)重滲水；水毀決口或穿洞；壩體有裂縫；壩下游有重要設(shè)施等。針對(duì)現(xiàn)有淤地壩工程普遍存在的壩坡過陡、背水坡腳反濾體損壞、壩體干容重降低等問題，采取增設(shè)反濾體并將背水坡下部壩坡放緩的方案，即在現(xiàn)有滑坡面或有滲水的區(qū)域布設(shè)網(wǎng)狀微孔波紋管，在波紋管上蓋土并放緩壩坡，增強(qiáng)壩體抵抗力。針對(duì)土壩決口或穿洞的問題，若確定為水毀決口，則施工要求同土壩施工要求；若確定為填筑穿洞，則必須將壩體全部挖開后施工。針對(duì)上下游的橫向裂縫和沿壩軸線方向的縱向裂縫，多采用開挖回填與灌漿結(jié)合的方式處理橫向裂縫，而縱向裂縫只可采用開挖回填方式處理。針對(duì)明渠存在的問題，如常見的嚴(yán)重?cái)嗔眩捎煤芴娲髑绞教幚怼?/p>

2 溢洪道布設(shè)存在的問題

一般的病險(xiǎn)情況，結(jié)合實(shí)際可以采取有效措施進(jìn)行處理，而針對(duì)實(shí)際淤積量超過設(shè)計(jì)淤積庫容或下游有重要設(shè)施的工程，多采用增設(shè)溢洪道的方法來處理，但在具體實(shí)施中，困難重重。①無地形條件布設(shè)溢洪道。截至目前，安定區(qū)已建成的淤地壩，無論是單壩，還是壩系，多無條件布設(shè)溢洪道，主要原因是：在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，只布設(shè)了壩體和放水建筑物“兩大件”，無溢洪道設(shè)施；在前期規(guī)劃壩址比選中，只考慮了庫容、壩體工程量大小、放水建筑物基礎(chǔ)地形，沒有考慮溢洪道布設(shè)的地形條件，導(dǎo)致目前加設(shè)溢洪道時(shí)無科學(xué)合理的地形條件；即使當(dāng)時(shí)壩址選擇時(shí)，有布設(shè)溢洪道的條件，但在施工過程中，考慮施工方便，降低施工成本，破壞了后期增設(shè)溢洪道的地形。②調(diào)洪演算與實(shí)際不相符。壩系工程在前期規(guī)劃過程中，以相關(guān)技術(shù)規(guī)范為依據(jù)，以單壩為單元，孤立地進(jìn)行壩高和總庫容的計(jì)算，沒有考慮上游工程的泄水量，也就是在調(diào)洪演算中，出現(xiàn)串聯(lián)的骨干壩時(shí)，只考慮單壩控制流域范圍內(nèi)的洪水總量，沒有考慮上游骨干壩的泄水量，一旦出現(xiàn)局部強(qiáng)降雨，不但單壩的安全沒有保障，而且還會(huì)造成連環(huán)垮壩安全事故。③無法確定溢洪道的斷面尺寸。根據(jù)水利部辦公廳文件(辦水保〔2015〕90號(hào))要求，下游有重要設(shè)施時(shí)，包括下游有骨干壩時(shí)，必須增設(shè)溢洪道。但是在壩系工程單壩規(guī)劃設(shè)計(jì)中，依據(jù)《水土保持綜合治理技術(shù)規(guī)范 溝壑治理技術(shù)》(GB/T 16453.3—2008)進(jìn)行總庫容計(jì)算時(shí)，已經(jīng)滿足校核頻率的要求，導(dǎo)致除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，若采用原設(shè)計(jì)淤積庫容，則經(jīng)過調(diào)洪演算確定的最大下泄流量為零，溢洪道斷面尺寸無法確定，這是除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)遇到的最關(guān)鍵的問題。

3 建 議

3.1 以泄洪洞替代溢洪道

針對(duì)實(shí)際情況確需增設(shè)泄洪建筑物，但又無地形條件開設(shè)溢洪道的淤地壩工程，在除險(xiǎn)加固時(shí)根據(jù)工程的實(shí)際地形條件，以泄洪洞代替溢洪道，降低泄洪建筑物進(jìn)口高程，確保工程安全運(yùn)行。

3.2 上下通盤考慮增設(shè)泄洪設(shè)施

針對(duì)壩系工程在前期規(guī)劃過程中，沒有考慮上游工程的泄水量，也就是在調(diào)洪演算中，出現(xiàn)串聯(lián)的骨干壩時(shí)，只考慮單壩控制流域范圍內(nèi)的洪水總量，沒有考慮上游骨干壩的泄水量的情況，需要按從上到下的順序逐壩進(jìn)行調(diào)洪演算，確定最大下泄流量，從而進(jìn)一步確定增設(shè)溢洪道或泄洪洞的斷面尺寸，以確保工程安全運(yùn)行。

3.3 通過擴(kuò)大校核頻率下的洪水總量確定泄洪建筑物尺寸

當(dāng)前各地普遍采用抬高設(shè)計(jì)淤積高程的方法確定泄洪建筑物尺寸，即針對(duì)因按原設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)洪演算無法確定泄洪建筑物尺寸的問題，設(shè)計(jì)時(shí)抬高了原設(shè)計(jì)淤積高程，減少滯洪庫容，再計(jì)算下泄流量，從而來確定泄洪建筑物尺寸，但是這種方法實(shí)際存在很大的缺陷。在設(shè)計(jì)時(shí)若以抬高設(shè)計(jì)淤積高程來確定泄洪建筑物尺寸，則沒有從根本上解決問題，這對(duì)消除安全隱患是短期的，一旦實(shí)際淤積高程達(dá)到除險(xiǎn)加固時(shí)確定的高程，則淤地壩的安全隱患與在沒有增設(shè)溢洪道之前的安全隱患是一樣的，也就是說以抬高設(shè)計(jì)淤積高程的方式來確定泄洪建筑物尺寸的方法進(jìn)行除險(xiǎn)加固，無法從根本上消除隱患。

針對(duì)以上存在的缺陷，建議采取擴(kuò)大校核頻率下的洪水總量即給校核頻率下的洪水總量乘以安全系數(shù)(一般取1.1～1.4)的方法來解決，再進(jìn)行調(diào)洪演算來確定泄洪建筑物尺寸，而無須抬高設(shè)計(jì)淤積高程。對(duì)上游有串聯(lián)壩的情況，還應(yīng)提前考慮上游工程的下泄量，同時(shí)兼顧建筑物布設(shè)時(shí)的地形條件及經(jīng)濟(jì)安全等多方面因素，這樣才能通過除險(xiǎn)加固，從根本上消除安全隱患，確保工程的安全運(yùn)行。

王統(tǒng)(1963—)，男，甘肅定西市人，工程師，從事水土保持管理與工程建設(shè)工作；通信作者董俊天(1969—)，男，甘肅定西市人，高級(jí)工程師，從事水土保持淤地壩建設(shè)管理與研究工作。

2017-06-08

(責(zé)任編輯 孫占鋒)

S157.31;TV640.32

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1000-0941(2017)11-0028-02