印度尼西亞Cipancuh大壩的老化管理

Eddy Adyawarman Djajadiredja,Andrijanto Djali Marsukan

印度尼西亞Cipancuh大壩的老化管理

Eddy Adyawarman Djajadiredja,Andrijanto Djali Marsukan

Cipancuh大壩是印度尼西亞最古老的水壩之一，位于印度尼西亞西爪哇省南安由地區(qū)的Cipancuh河上。作為一座老壩，大壩（包括土壩和附屬建筑物）承受著由于氣候條件導致的惡化。另一個需要注意的重要事項是，流域條件的變化引起了水流特性的極端變化?；诔练e率的計算，預測大壩服役年限仍有81年，因此必須對大壩加以維護。大壩下游有一小城鎮(zhèn)，人口約20萬，若大壩管理不當，下游人民的生命財產(chǎn)安全將受到嚴重威脅。根據(jù)這項研究，Cipancuh大壩被評定為高風險大壩。大壩的維護包括：維修壩體、維修配套建筑物、加大溢洪道泄洪能力、安裝新的監(jiān)測儀器以及使用現(xiàn)有技術加強監(jiān)測等?？傊?，有必要改善大壩性能以提高大壩的安全性。

Cipancuh大壩；地質(zhì)條件；維護；補強加固

Cipancuh dam,one of the oldest dams in Indonesia,is located on the Cipancuh River,in the district of Indramayu,West Java Province,Indonesia.As an old dam,it faces deterioration due to climatic conditions,both of the embankment and the appurtenant structure.Another important thing to note is the extreme changes in flow characteristics due to changes in the condition of the catchment area.Based on the calculation of the rate of sediment,predicted age of the dam is still 81 years from now.So the existence of this dam must be maintained.However,downstream of the dam,there is a small town with a population of around 200 000 people whose safety is threatened if the dam is not managed properly.Based on the study,Cipancuh Dam is classified as a very high hazard dam.The activities undertaken to maintain the ex?istence of this dam are:repair the dam body,repair buildings complement,provide additional spillway ca?pacity,and installation of a new monitoring instrument,as well as enhanced monitoring by utilizing avail?able technology.So,it is necessary to improve the capability of the dam as well improve the safety of dam.

Cipancuh dam;geological condition;maintenance;rehabilitation

1 工程簡介

印度尼西亞的大壩建設始于20世紀早期，遵循當時的荷蘭殖民政府的倫理政策和政治交換背景。當時施行倫理政策是來自于荷蘭政客的壓力，他們認為殖民地的人民也應該得到繁榮。倫理政策的實施是通過發(fā)展灌溉的基礎設施和發(fā)展教育以及讓居民搬到人口水平較低的地區(qū)而得以落實。大壩的修建保證了供水，這些灌溉地區(qū)之后都得到了發(fā)展。由荷蘭殖民政府修建的大壩中，大部分大壩的功能是用于灌溉，以提高水稻產(chǎn)量，這是印尼人民的主食。但荷蘭殖民政府也修建用于發(fā)電的大壩。至今為止，幾乎當時荷蘭殖民政府修建的所有的大壩都還在繼續(xù)發(fā)揮作用。

當時荷蘭殖民政府修建的大壩通常為均質(zhì)土石壩。之后對某幾座大壩進行的優(yōu)化改建通常與回填材料的特性有關，比如在壩體上游坡上設置紅磚建筑物。但是，這些老壩很多都沒有得到良好的維護。而少數(shù)幾座大壩的大壩安全監(jiān)測亦不能滿足監(jiān)測規(guī)范的要求，威脅著下游人民的生命和財產(chǎn)安全。因為效益大幅減少，其不再能引起社會關注，或因為該區(qū)域發(fā)生改變，不再需要灌溉水的供給，或缺乏大壩運行和維護的預算，這些原因都可能造成上述情況的發(fā)生。其證明就是2009年3月27日Situ Gintung大壩的潰決。該大壩位于印尼首都雅加達附近。Situ Gintung大壩潰決造成了約150人喪生、數(shù)百房屋被毀。當時Situ Gintung大壩的蓄水量僅為Cipancuh大壩的1/6。Situ Gintung大

壩為土壩，建于1932～1933年間。Cipancuh大壩建于1927年，于1929年開始運行。Cipancuh大壩為均質(zhì)土壩，壩高7.6 m，壩長3 300 m，水庫庫面700 ha，蓄水量為800×104m3。壩頂高程為平均海面以上31.50 m，溢洪道頂高程為29.97 m，最高洪水位為29.40 m。大壩上游壩坡坡比為1∶3，下游壩坡坡比為1∶2.5。反弧型溢洪道的泄流能力為（Q1000）203.03 m3/s。Cipancuh大壩的水源來自Cipancuh河、Cihoe河、Cikeludan河、Ciseupan河和Cibiuk河。Cipancuh河長約19 km，流域面積約66.97 km2。該區(qū)域降雨量從700 mm到2 900 mm不等，平均降雨量為1 600 mm。

大壩負責向6 318 ha稻田供水灌溉。水稻的平均產(chǎn)量為6 t/ha，若每年種2季，則每年的水稻總產(chǎn)量可達75 816 t。這個產(chǎn)量意味著可以支持印尼政府關于糧食安全的計劃。2011年，印尼政府還進口了300萬t大米。

根據(jù)2012年的一項調(diào)查，公共事業(yè)部表示，周邊社區(qū)仍然需要這座大壩的存在。因為在稻田灌溉上，該大壩發(fā)揮著重要作用，所以人們希望政府能修繕大壩及其附屬設施，使之能更好地滿足農(nóng)業(yè)用水的需求。根據(jù)政府2010年關于大壩的第7號規(guī)定，如果大壩不能再發(fā)揮效益或者會發(fā)生威脅公共安全的潰決事故，則大壩應該被拆除。

2 現(xiàn)實情況

目前，Cipancuh大壩的工況并不好。除了正經(jīng)歷嚴重的庫區(qū)面積縮小和庫內(nèi)泥沙淤積外，大壩的質(zhì)體也在逐漸惡化（包括壩體和附屬建筑物），比如邊坡事故（深層滑動和淺層滑動）、下游滲漏等。庫區(qū)面積縮小的原因為當?shù)鼐用袂謇硗恋?、開墾來作為農(nóng)業(yè)用地，因此將淺層土投入水庫中，使巨大的水庫逐漸縮小。結(jié)果，旱季里，下游地區(qū)的數(shù)千公頃稻田受到干旱的威脅。檢查報告顯示，下游邊坡許多地方正在滑動和塌落，同時也發(fā)現(xiàn)了滲漏。它表明在沒有壩趾排水的地方，浸潤水浸透了邊坡。2009年2月，邊坡發(fā)生了深層滑動和滲漏，深層滑動在2010年有所好轉(zhuǎn)，但滲漏并未減少。另一個問題是壩頂某些部分的沉降。所有上述問題造成了大壩安全性較低。附屬建筑物也發(fā)生了損壞。目前，引水建筑物多數(shù)處于不良工況。溢洪道邊墻和底面都有因滲透和滲漏而造成的損傷。

基于地質(zhì)研究和發(fā)展中心1992年出版的比例尺為1∶100000的地質(zhì)圖，其中帕馬努坎片區(qū)資料顯示，Cipancuh水庫周圍的地質(zhì)單元主要包括圖凡砂巖、礫巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)的角礫巖和礫巖更新世紀。根據(jù)1993年Rimbaman和Herman Mulyana出版的比例尺為1∶50000的印尼第四紀地質(zhì)圖，其中帕馬努坎片區(qū)資料顯示，該地區(qū)的更新世紀巖土主要包括沖積土和粉沙地，幾乎都可認為很堅硬。凝灰質(zhì)土堅固而有粘性，上部是紅褐色斑點，某些地方為礫質(zhì)土。結(jié)晶海相砂黏土含有石膏和黃鉀鐵礬塊。

Cipancuh流域西邊與Cipunegara流域交界，東邊與Kali流域的Tamiayang交界，南邊與Cikandang流域交界，北邊緊接Cipancuh灌溉區(qū)。2012年的一項研究評估，進入Cipancuh水庫的沉積物為14.6 t/ha/年或8.85 m3/ha/年。這使大壩的服役年限降低為81年。Cipancuh大壩位于6°29'21.00"S、107°56'50.61"E，是爪哇島高人口密度地區(qū)，距離印尼首都雅加達以東約250 km。該地區(qū)同時還是水稻中心主產(chǎn)區(qū)。作為西爪哇省北部的一部分，該地區(qū)經(jīng)濟增長速度非?？?，這意味著大壩有其他的潛在效益，包括提供飲用水等。

圖1 大壩地理位置示意圖Fig.1 Location map

3 大壩存在的問題

原則上，大壩和水庫管理的目的是為了：（1）保護好大壩及其水庫，使其發(fā)揮作用和效益；（2）水資源的高效利用；（3）大壩安全。

圖2 流域區(qū)域示意圖Fig.2 Map of catchment area

大壩和水庫的管理實踐應平衡生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的承載能力，所以管理工作應包括：管理、運行和維護實踐、水庫中水資源的保護、水庫利用、控制透過大壩和水庫的滲漏水的破壞力以及消除大壩的某些功能。在這種情況下，發(fā)現(xiàn)Cipancuh大壩存在的問題如下：

（1）大壩基礎設施（包括壩體和附屬建筑物）的質(zhì)量正在惡化，如果不加以維修，則Cipancuh大壩不能正常運行；

（2）缺乏維護導致?lián)p毀發(fā)生得更快，且會使大壩功能衰退得更快；

（3）因為損壞，監(jiān)測儀器數(shù)量已顯不足；

（4）大壩運行和維護的人力不足，人員數(shù)量不足且素質(zhì)不合格；

（5）生活在大壩上游的居民利用水庫表面的淺層區(qū)域來開展農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖，他們認為這是他們能從大壩中獲取的唯一好處；

（6）公眾對保護和維護大壩基礎設施沒有興趣；

（7）公眾需要大壩的存在來滿足灌溉需求，該大壩的灌溉面積為6.318 ha。

4 未來的大壩管理

考慮到Cipancuh大壩現(xiàn)有的狀況，為使大壩能繼續(xù)發(fā)揮效益并保證大壩的安全，避免因潰壩引發(fā)的災難，應對大壩進行補強加固，比如基礎設施改善和維修管理等。

要管理好Cipancuh大壩，有幾條重要事項必須實施：

（1）大壩的補強加固，包括：①將土壩在現(xiàn)有高程基礎上加高1.5 m，滿足在設計洪水重現(xiàn)期1 000年工況下也能有足夠的安全超高，降低下游的風險水平；②設置豎直和水平排水溝，深入壩體至透過大壩下游坡的浸潤面底部。在新壩體和老壩體邊界的土壩邊坡上設置豎向排水溝；③為解決壩基的滲漏問題，2011年在上游設置的粘土鋪蓋應擴大到同時可覆蓋部分上次補強加固期間未處理的明渠開挖中的多孔隙層；④降低上游和下游坡比；⑤將溢洪道頂從40 m加寬到60 m，避免在設計洪水重現(xiàn)期1 000年工況下漫頂。

（2）加強大壩管理：①面對自然因素和人為活動對大壩造成的損害或干擾，應大力提高當?shù)厣鐓^(qū)對大壩和水庫保護和維護工作的參與度，對大壩進行良好的維護，使其繼續(xù)發(fā)揮效益；②提高大壩監(jiān)測人員的能力；③加大大壩安全監(jiān)測的力度；④提高大壩運行人員的能力；⑤完善大壩管理機構；⑥讓社區(qū)參與在大壩上游流域開展的維持水庫功能持續(xù)性發(fā)展的各種活動。

5 結(jié)語

Cipancuh大壩是印尼修建相對較早的大壩之一，時至今日，仍需要其發(fā)揮灌溉效益，對于25 000個家庭農(nóng)場來說，該大壩至關重要。但大壩日前的工作狀況令人擔憂，需要進行補強加固來改善其狀況。另外，也需要加強大壩運行人員和機構的能力建設來滿足大壩運行的需要。 ■

文獻來源：International Commission on Large Dams,Proceed?ings of 81st Annual Meeting Symposium.2013.

翻譯：崔弘毅

校核：許傳桂

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1671-1092（2014）05-0072-03

2013-12-02

Title:Managing an aging infrastructure of Cipancuh dam//by Eddy Adyawarman Djajadiredja and Andri?janto Djali Marsukan