關(guān)于氣候變化對(duì)水利工程安全影響研究

周詩(shī)慧

遂川縣水利工程建設(shè)管護(hù)中心（343900）

0 前言

氣候變化在水利工程的建設(shè)與運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，其帶有后果嚴(yán)重性、不確定性與突發(fā)性等特征，相關(guān)部門需詳細(xì)探究氣候變化與水利工程運(yùn)行安全的關(guān)系，借助對(duì)該項(xiàng)關(guān)系的研究減少氣候變化帶來(lái)的不良影響。

1 氣候變化影響水利工程安全的內(nèi)容

氣候變化會(huì)給水利工程的安全造成較大影響，一般來(lái)講，影響水利工程安全體現(xiàn)在低溫、高溫、徑流縮減等。具體來(lái)看，當(dāng)氣候變化呈現(xiàn)低溫狀態(tài)時(shí)，會(huì)給水利工程的內(nèi)部材料性能帶來(lái)較大影響，抗凍能力出現(xiàn)明顯下降，繼而對(duì)水利工程形成更大破壞。同時(shí)，在當(dāng)前的氣候變化中，持續(xù)性高溫也會(huì)給水利工程的內(nèi)部應(yīng)力帶來(lái)極大改變，使工程項(xiàng)目出現(xiàn)趨勢(shì)類變形。此外，隨著大氣溫度的提升，徑流江河的縮減，在海平面上升的同時(shí)，不同河湖下的水體鹽度呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)。二氧化碳等氣體數(shù)量的增多，會(huì)給水利工程帶來(lái)腐蝕類破壞，從而降低該類工程項(xiàng)目的整體安全[1]。

2 氣候變化影響水利工程安全的表現(xiàn)形式

2.1 改變水利工程設(shè)計(jì)

從氣候變化的呈現(xiàn)形態(tài)上看，會(huì)縮減降雪量、融化冰川面積、增加干旱與洪水的頻率、增加地表溫度、改變降水模式等。氣候變化也給相關(guān)區(qū)域的水文帶來(lái)較大變化，影響水利工程建設(shè)的整體安全。

在確認(rèn)水利工程建設(shè)的具體規(guī)模時(shí)，應(yīng)開展必要的防洪水設(shè)計(jì)。在氣候出現(xiàn)變化后還會(huì)引發(fā)干旱、洪水、暴雨等水文值的變化，會(huì)給防洪水設(shè)計(jì)帶來(lái)極大影響，且改變水利工程的整體設(shè)計(jì)[2]。

氣候變化會(huì)給代表性的水文資料帶來(lái)極大破壞，使相關(guān)人員在計(jì)算洪水大小時(shí)呈現(xiàn)出一定的不確定性。若選用當(dāng)前工程水文的計(jì)算方式來(lái)設(shè)定抗旱與防洪的調(diào)度，在具體應(yīng)用期間會(huì)生成多項(xiàng)因環(huán)境變化而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前的氣候變化帶有全球性特征，會(huì)給全球的水文循環(huán)帶來(lái)較大改變，增加了水文極值出現(xiàn)的頻率與強(qiáng)度，改變了全球水文的整體分布，對(duì)相關(guān)洪水與暴雨的設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大影響，改變了水利工程的運(yùn)行安全與設(shè)計(jì)規(guī)模。

如某區(qū)域內(nèi)的水利工程出現(xiàn)嚴(yán)重事故，究其原因，是由于該地區(qū)在大范圍降雨的同時(shí)還產(chǎn)生了積雪覆蓋現(xiàn)象，繼而引發(fā)對(duì)應(yīng)的洪水災(zāi)害。在出現(xiàn)雨雪混合類的洪水風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，相關(guān)人員未能根據(jù)具體的氣候變化而作出合理決策，影響了水利工程應(yīng)用的安全性。應(yīng)適時(shí)搭建維護(hù)工程運(yùn)行建設(shè)的自動(dòng)氣候站，隨時(shí)觀察不同地區(qū)產(chǎn)生的氣候變化，增強(qiáng)工程運(yùn)行的安全性。

2.2 降低水庫(kù)大壩安全

2.2.1 改變大壩材料性質(zhì)

針對(duì)水利工程項(xiàng)目建設(shè)來(lái)說(shuō)，水工混凝土屬重要材料。該類材料對(duì)寒潮、干旱與低溫等氣候變化極為敏感，尤其在我國(guó)東北部區(qū)域，設(shè)置的混凝土堤壩多處在高寒區(qū)域，在每年的10月下旬極易產(chǎn)生極端低溫天氣，且冰凍期達(dá)半年左右。在該時(shí)間中會(huì)由于水位的下降與上升而引發(fā)溫度變化，極易破壞大壩混凝土材料的內(nèi)部性質(zhì)[3]。如某區(qū)域的水利工程在應(yīng)用過(guò)程中，由于該地區(qū)干旱高溫氣候的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，水利工程的內(nèi)部混凝土堤壩在溫升、空庫(kù)與自重的影響下，部分堤壩內(nèi)部出現(xiàn)3～9條不同程度的裂縫，降低了工程整體的應(yīng)用效率。受干旱或持續(xù)性降雨的影響，該水利工程內(nèi)部裂縫的數(shù)量較多，如每隔25～30m就有3～5條裂縫，裂縫寬度0.2～0.4mm，會(huì)給項(xiàng)目的耐久性與鋼筋的銹蝕度帶來(lái)極大影響。為解決氣候變化給堤壩材料帶來(lái)的影響，在挑選水利工程堤壩材料時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)密切注意建筑材料的內(nèi)部性質(zhì)，盡量選取適宜相關(guān)地區(qū)氣候變化的建筑材料，利用其內(nèi)部性質(zhì)的穩(wěn)定性來(lái)提升建筑項(xiàng)目運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.2.2 減低大壩運(yùn)行安全

在水利工程項(xiàng)目的混凝土大壩中，其承受的主要荷載為溫度荷載。若該環(huán)境中的溫度出現(xiàn)持續(xù)性變化，極易降低大壩的內(nèi)部應(yīng)力，在引發(fā)壩體趨勢(shì)類變形的前提下降低大壩的運(yùn)行安全[4]。如某區(qū)域水利工程在運(yùn)行過(guò)程中，該類大壩的性質(zhì)屬混凝土式重力壩，且該類壩體在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處在極端溫度中。雖然該區(qū)域內(nèi)的低溫持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，3個(gè)月的時(shí)間仍會(huì)給壩體帶來(lái)較強(qiáng)的破壞作用。在內(nèi)部的垂直位移出現(xiàn)變化后，相關(guān)人員可發(fā)現(xiàn)壩體變形屬冰凍與溫度變化的共同作用。溫度變形的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，凍融冰凍部分持續(xù)的時(shí)間雖然有限，但其對(duì)壩體造成的傷害帶有不可逆趨勢(shì)，在日積月累后會(huì)給壩體的整體結(jié)構(gòu)帶來(lái)更大傷害。此外，若某水利工程的堤壩靠近河岸，在該工程的兩側(cè)還會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫，尤其在78.00～89.00m處的高程更易產(chǎn)生滲水水平縫。裂縫中的冰消冰脹作用更是加深了堤壩危害，給項(xiàng)目的正常運(yùn)行帶來(lái)極大影響。相關(guān)人員在遭遇該類情況后，需適時(shí)搭建出溫度檢測(cè)站，盡量減少極端氣溫區(qū)域內(nèi)的項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量，通過(guò)對(duì)相關(guān)溫度的檢測(cè)，掌握水利工程內(nèi)部各地區(qū)的氣溫變化，縮減該項(xiàng)要素對(duì)水利工程運(yùn)行的影響，適時(shí)提升水利工程運(yùn)行的安全性。

2.3 改變河湖渠涉水工程安全

2.3.1 降低河湖渠工程的運(yùn)行安全

在我國(guó)部分區(qū)域中，相關(guān)部門修建了多項(xiàng)河湖渠涉水工程。某河湖渠涉水工程在運(yùn)行期間，海平面出現(xiàn)持續(xù)性上升趨勢(shì)，若未來(lái)增加50cm，工程內(nèi)部的整體排水量會(huì)縮減15%～19%，且排水能力將出現(xiàn)大幅下降，該河湖渠工程的運(yùn)行安全也將遭受較大影響。從改善海平面上升趨勢(shì)的角度看，相關(guān)人員應(yīng)增加環(huán)境保護(hù)力度，利用環(huán)境保護(hù)中的各項(xiàng)措施來(lái)縮減人類活動(dòng)給氣候帶來(lái)的影響，減少極端天氣的出現(xiàn)頻率，有效緩解相關(guān)區(qū)域內(nèi)部的氣候變化。項(xiàng)目管理人員在應(yīng)用河湖渠等工程的過(guò)程中，還需根據(jù)當(dāng)前具體的氣候變化適時(shí)評(píng)估與預(yù)估該氣候可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，借助對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化來(lái)增強(qiáng)工程建設(shè)與使用的可靠性，將河湖渠工程的使用價(jià)值體現(xiàn)在項(xiàng)目應(yīng)用中[5]。

2.3.2 縮減河湖渠工程的使用壽命

針對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的氣候變化，在修建與使用河湖渠時(shí)，會(huì)增加部分水渠運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)性，提升部分波浪對(duì)建筑群的上托力與沖刷力，不僅威脅到相關(guān)河湖、水渠工程的運(yùn)行安全，還會(huì)縮減此類建筑的使用壽命。如某區(qū)域的水渠在使用過(guò)程中，受相關(guān)環(huán)境變化的影響，該地區(qū)周圍產(chǎn)生了地面下沉現(xiàn)象，其周圍的平均水位更是提升了0.5～0.7m。在該類情況下，水渠整體的運(yùn)行安全遭到較大影響，相關(guān)人員應(yīng)合理應(yīng)對(duì)水渠周圍的不良環(huán)境，適時(shí)挑選出合適的建筑材料，將材料的耐久度作為材料購(gòu)置的主要原則，利用對(duì)建筑材料的科學(xué)管理來(lái)減少氣候變化帶來(lái)的影響。此外，在面對(duì)突發(fā)的天氣變化時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)設(shè)置必要的處置預(yù)案，利用搭建的河湖渠管控系統(tǒng)適時(shí)收集各天氣狀況下工程內(nèi)部形態(tài)的發(fā)展變化，借助對(duì)相關(guān)天氣情況的適宜管理，有效延長(zhǎng)該類建筑群的使用壽命。

2.4 改善南水北調(diào)工程調(diào)配

受水資源分配影響，為促進(jìn)我國(guó)水資源分配的合理性，相關(guān)部門適時(shí)搭建出合適的南水北調(diào)工程，利用對(duì)該工程項(xiàng)目的使用完成相關(guān)水資源的調(diào)配。

在當(dāng)前氣候變化的影響下，南水北調(diào)工程的運(yùn)用也遭遇了許多挑戰(zhàn)，多種氣候變化要素影響了水利工程的運(yùn)用效果。一般來(lái)講，南水北調(diào)工程在正常使用時(shí)會(huì)與海河、淮河、長(zhǎng)江與黃河形成密切聯(lián)系，并搭建出三縱四橫的基本格局，切實(shí)完成我國(guó)的水資源調(diào)配。當(dāng)前的氣候變化雖然給徑流河川降水量的調(diào)入、調(diào)出帶來(lái)較大影響，且將水資源應(yīng)用系統(tǒng)的脆弱性、敏感度呈現(xiàn)出來(lái)，但仍加速了相關(guān)水資源的調(diào)配與應(yīng)用。相關(guān)區(qū)域負(fù)責(zé)人應(yīng)全面研究當(dāng)前氣候的具體變化，將部分氣候變化呈現(xiàn)出的特征展現(xiàn)在水利工程的使用上，從而有效提升南水北調(diào)工程的利用頻率，增加水資源調(diào)用的針對(duì)性。

3 結(jié)語(yǔ)

氣候變化屬當(dāng)前難以更改的發(fā)展趨勢(shì)，因極端天氣而引發(fā)的強(qiáng)降雨、持續(xù)性干旱事件還會(huì)繼續(xù)增加，使對(duì)氣候的研究出現(xiàn)更多的不確定性。為增強(qiáng)水利工程建設(shè)及使用的安全，相關(guān)人員應(yīng)主動(dòng)接受該類挑戰(zhàn)，利用科學(xué)性舉措更好地應(yīng)對(duì)當(dāng)前出現(xiàn)的氣候變化。