淺論小型水庫土石壩常見病害分析

陳忠潤

【摘要】小型水庫在農(nóng)村各地廣泛分布，是我國水利工程體系的重要組成部分，水庫土石壩是由土、石料等建成的，是歷史最為悠久的壩型，就地取材、經(jīng)濟(jì)是它的優(yōu)點(diǎn)，但是在運(yùn)行過程中也存在一些病害問題，針對(duì)土石壩存在的病害問題得出了土石壩防治措施。

【關(guān)鍵詞】土石壩 小型水庫 安全隱患 防治措施

1選題的意義和依據(jù)

小型水庫在農(nóng)村各地廣泛分布，承擔(dān)著防洪、農(nóng)田灌溉、水力發(fā)電及城鎮(zhèn)供水等重要的功能，是我國水利工程體系的重要組成部分。水庫土石壩是世界水利工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的一種壩型，現(xiàn)今仍在世界各地大規(guī)模新建，這些水庫絕大部分是上個(gè)世紀(jì)六、七十年代的產(chǎn)物，由于當(dāng)時(shí)施工條件落后，設(shè)計(jì)能力較低，施工技術(shù)受限，日常維修養(yǎng)護(hù)投入不足，經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，各水庫工程設(shè)施普遍老化失修嚴(yán)重，存在各種安全隱患。

大中型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固全面完成后，小型水庫成為目前我國防洪工程體系中相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。白1954年有潰壩記錄以來，我國發(fā)生的潰壩水庫中，小型水庫占到98%以上，有很多水庫因潰壩而造成嚴(yán)重人員傷亡。2010年汛期，各地有7座小n型水庫潰壩失事，再次敲響了警鐘。中央明確提出，到2012年底前，完成小I型水庫除險(xiǎn)加固任務(wù)：到2013年底前，基本完成壩高10米以上且?guī)烊?0萬立方米以上的重點(diǎn)小II型水庫除險(xiǎn)加固任務(wù)：到2015年底基本完成其余小n型水庫除險(xiǎn)加固任務(wù)。水利部會(huì)同財(cái)政部提出了《全國重點(diǎn)小II型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固規(guī)劃》，于2011年2月22日國務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議通過。本輪小n型水庫除險(xiǎn)加固，壩高10米及以上且?guī)烊?0萬立方米及以上的159萬座重點(diǎn)小II型病險(xiǎn)水庫全部納入重點(diǎn)小II型規(guī)劃：其余2.5萬座一般小II型病險(xiǎn)水庫分別納入各省規(guī)劃。重點(diǎn)小II型病險(xiǎn)水庫單座平均投資約240萬元，總投資381.38億元，全部由中央財(cái)政安排專項(xiàng)資金解決，于2013年底完成。為此，響應(yīng)上級(jí)號(hào)召，進(jìn)一步做好水庫大壩除險(xiǎn)加固工作，確保水庫工程安全，充分發(fā)揮水庫的防洪效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有十分重要的意義。

2小型水庫土石壩的主要病害問題

2.1大壩穩(wěn)定性差。

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，水庫主管部門在組織專家對(duì)水庫大壩進(jìn)行安全鑒定和水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)時(shí)，都要對(duì)大壩抗滑穩(wěn)定進(jìn)行校核，校核時(shí)應(yīng)當(dāng)采用現(xiàn)狀大壩斷面，有關(guān)土工參數(shù)則要采用大壩壩體地質(zhì)勘探時(shí)的實(shí)際鉆孔取樣分析資料。許多小型水庫現(xiàn)狀大壩橫斷面與原設(shè)計(jì)橫斷面相比有不同程度的變化，大部分由于壩體自然沉陷、管理不到位及人為破壞等方面的原因，造成前后坡變陡，水庫大壩抗滑穩(wěn)定達(dá)不到要求。在大壩穩(wěn)定校核時(shí)應(yīng)當(dāng)按照現(xiàn)行《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）中規(guī)定的全部工況進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)計(jì)算結(jié)果表明大壩不穩(wěn)定時(shí)，結(jié)合水庫存在的其他工程隱患，需要對(duì)大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

2.2水庫管理設(shè)施不全、缺乏觀測設(shè)備。

大多數(shù)小型水庫不具備管理設(shè)施，少量條件好的水庫建有管理房，大部分則只是在汛期才有人值守；水庫無水文測報(bào)系統(tǒng)、大壩觀測系統(tǒng)不完善，遇有降雨時(shí)無法報(bào)出降雨量、入庫流量和出庫流量；防汛道路標(biāo)準(zhǔn)低，且基本上是砂土路，路面未硬化。另外據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國小型水庫沒有通訊設(shè)施或不完善的占到小型水庫總數(shù)88%。

2.3水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)低

小型水庫大多是六七十年代修建的，受當(dāng)時(shí)歷史條件和施工技術(shù)限制，存在嚴(yán)重的大部分工程邊勘察邊設(shè)計(jì)邊施工的“三邊”現(xiàn)象，水庫原設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)過低，水庫大壩經(jīng)安全鑒定，大部分水庫實(shí)際抵御洪水能力都不能滿足現(xiàn)行部頒防洪標(biāo)準(zhǔn)中的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)。造成防洪能力不達(dá)標(biāo)的原因主要是原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，相當(dāng)多的水庫缺少必要的泄洪設(shè)施或者由于受當(dāng)時(shí)投資所限，泄洪設(shè)施未能按照原設(shè)計(jì)要求完成。

2.4水庫泄水、輸水構(gòu)筑物年久失修、老化破壞現(xiàn)象突出

多年來因種種原因，使得水庫放水洞豎井及平洞砼表面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫、溢洪道無護(hù)底或無導(dǎo)流墻，有的則是襯砌或施工質(zhì)量差，洪水沖刷嚴(yán)重，水庫下游未設(shè)消能設(shè)施，極易對(duì)大壩安全造成威脅。

2.5大壩壩體、壩基滲漏嚴(yán)重，這是影響水庫大壩安全、進(jìn)而影響水庫效益充分發(fā)揮的重要因素。

通過計(jì)算，部分水庫大壩結(jié)構(gòu)上是穩(wěn)定的，壩體不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，但卻存在滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)往往使水庫蓄不住水，無法達(dá)到興利要求——些水庫滲漏量雖小，損失的水量對(duì)水庫興利庫容來說比例不大，但因滲漏而產(chǎn)生的滲透破壞會(huì)使使壩體浸潤線抬高，容易造成壩坡不穩(wěn)定，在這種情況下水庫不能正常蓄水，更不能抬高水位運(yùn)行，工程效益低下。

2.6閘門、啟閉機(jī)及機(jī)電設(shè)備等年久失修、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈。

閘門橡皮止水老化破碎，閘門大量漏水，大部分金屬結(jié)構(gòu)繡蝕嚴(yán)重、機(jī)電設(shè)備超出正常使用年限，造成設(shè)備不能正常運(yùn)行，有的甚至直接無法使用，影響水庫大壩安全。

3提高小型水庫防洪能力應(yīng)采取的工程措施

以上各種問題的存在，不但嚴(yán)重制約了水庫效益的全面發(fā)揮，對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展造成了障礙，水庫存在的大量病險(xiǎn)問題還危及了下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。一旦水庫失事，將會(huì)給下游帶來重大災(zāi)難，同時(shí)給國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定帶來重大負(fù)面影響。建國以來，我國各地陸續(xù)發(fā)生水庫大壩垮塌事故，造成大量人員傷亡和群眾財(cái)產(chǎn)損失。為提高病險(xiǎn)水庫防洪能力，從已完工的水庫除險(xiǎn)加固工程所取得的經(jīng)驗(yàn)來看，在采取工程措施方面主要有三種，一是適當(dāng)增加壩體高度，從而提高水庫調(diào)水蓄水能力：二是對(duì)泄洪設(shè)施進(jìn)行改造，使水庫下泄流量顯著加大：三是適當(dāng)增加壩高與水庫泄洪設(shè)施改造相結(jié)合。對(duì)于具體采取的工程措施，可以根據(jù)工程實(shí)際，有針對(duì)性地靈活運(yùn)用，在滿足工程防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下，充分考慮到經(jīng)濟(jì)合理性。

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