淺談大足區(qū)小型水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

陳璐

【摘要】大足區(qū)地處涪江、沱江的分水嶺上，長期以來資源性、工程性和水質(zhì)性缺水并存，為重慶西部缺水最嚴(yán)重的地區(qū)之一。建國以來大足區(qū)建設(shè)了大批水庫，對水資源的開發(fā)利用，徑流調(diào)節(jié)在農(nóng)田灌溉、防洪、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水土保持等各方面發(fā)揮了顯著作用，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但由于發(fā)展初期技術(shù)力量薄弱，經(jīng)驗(yàn)缺乏，造成部分工程質(zhì)量差、標(biāo)準(zhǔn)低、先天不足，加上小型水庫管理組織不健全，很多水庫帶病運(yùn)行，有險(xiǎn)使用，存在許多不安全因素。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對水的需求逐漸加大，現(xiàn)有水利設(shè)施年久失修，蓄水保水能力大大下降，制約了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文通過分析大足區(qū)小型水庫的病害情況，提出小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)和存在的問題，指導(dǎo)小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】小型水庫；除險(xiǎn)加固；病險(xiǎn)分析；加固設(shè)計(jì)

1、基本情況

大足區(qū)位于四川盆地東南部，重慶市西部，東鄰銅梁區(qū)，西連四川安岳縣，南接永川區(qū)、榮昌區(qū)，北界潼南區(qū)，地處川東平行嶺谷與川中丘陵的交接地帶，涪、沱兩江分水嶺上，境內(nèi)降水從四面八方流出，境內(nèi)留存有限，人均水資源量為576m3，僅占全市人均水資源量的三分之一，全國人均水資源量的四分之一，是重慶西部地區(qū)缺水最嚴(yán)重的區(qū)域之一。大足區(qū)現(xiàn)有小型水庫111座，其中：?。?）型水庫18座，?。?）型水庫93座。這些水庫大多興建于上世紀(jì)50年代到70年代，經(jīng)過幾十年運(yùn)行，水庫存在防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低、大壩穩(wěn)定性差、壩體（壩基、壩肩）滲漏嚴(yán)重、放水及泄水建筑物老化、金屬結(jié)構(gòu)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)、管理設(shè)施及觀測設(shè)備不完善等問題，嚴(yán)重威脅下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全，影響效益正常發(fā)揮。

近年來，在水利部和重慶市水利局的大力支持下，大足區(qū)111座小型水庫全面完成了除險(xiǎn)加固任務(wù)并通過驗(yàn)收投入使用，極大的改善了區(qū)域攔蓄能力，確保了水庫下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全，提高了灌區(qū)旱澇保收面積，改善了水庫周邊環(huán)境。

2、小型水庫除險(xiǎn)加固的必要性

做好大足區(qū)小型水庫除險(xiǎn)加固工作迫在眉睫，具體來說，第一，大壩壩頂防浪墻沒有設(shè)置伸縮縫，有多處裂縫出現(xiàn)，壩體處有沉陷塌洞，壩體和壩基處有滲漏情況，壩體處還有白蟻危害，對水庫造成嚴(yán)重影響；第二，水庫的山體經(jīng)常會有滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，容易有淤泥堵塞進(jìn)口，使水庫的大壩安全受到威脅；另外，公路橋梁對水庫的管理和防洪搶險(xiǎn)工作都造成重大影響，使水庫難以發(fā)揮應(yīng)有作用；第三，在輸水的涵洞內(nèi)壁混凝土?xí)新槊?、孔洞和蜂窩，而且在洞底有沖坑，加上壩頂?shù)姆姥垂肥巧笆访?，非常容易出現(xiàn)滑坡，而且缺乏先進(jìn)的設(shè)施來預(yù)測水庫水雨情況，威脅水庫整體效能的發(fā)揮。因此，根據(jù)“水庫大壩安全鑒定方法”的相關(guān)規(guī)定，大足區(qū)小型水庫的水庫屬于三類壩，因此有必要對其進(jìn)行除險(xiǎn)加固。只有采取科學(xué)合理的除險(xiǎn)加固措施，才能保證水庫工程的質(zhì)量，進(jìn)而保證周圍人們的正常生活。

3、水庫病險(xiǎn)存在的主要問題

近些年，大足區(qū)水行政主管部門負(fù)責(zé)小型水庫的安全運(yùn)行管理工作，并負(fù)責(zé)收集水庫的各種資料，然后對其進(jìn)行整理并制定相應(yīng)的病險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)和維護(hù)措施。由于相關(guān)技術(shù)人員缺乏、技術(shù)力量薄弱，加上監(jiān)管力度不夠，在水庫建設(shè)過程中出現(xiàn)各種問題，使小型水庫存在很多安全隱患。具體來說，大足區(qū)小型水庫的病險(xiǎn)主要存在以下幾個(gè)方面的問題：

3.1 大壩安全鑒定存在缺陷

大足區(qū)小型水庫在大壩安全鑒定中存在很多缺陷，具體表現(xiàn)為：一方面，安全評價(jià)及測定中數(shù)據(jù)缺乏真實(shí)性，很多數(shù)據(jù)并不是實(shí)際調(diào)查得到的，導(dǎo)致采取的除險(xiǎn)加固措施不能完全消除水庫的安全隱患；另一方面，安全鑒定中沒有對除險(xiǎn)加固進(jìn)行充分論證，很多水庫的防洪標(biāo)準(zhǔn)不夠，而且淤積十分嚴(yán)重，原有的設(shè)計(jì)功能不能發(fā)揮出來，除險(xiǎn)加固技術(shù)上盡管可行，但是經(jīng)濟(jì)上不合理，個(gè)別為了爭取資金將可以報(bào)廢的水庫依然上報(bào)，從而造成一定浪費(fèi)。

3.2 施工周期較短

由于受各方面條件的制約，大足區(qū)小型水庫的設(shè)施和技術(shù)相對落后，施工工期相對短，防洪標(biāo)準(zhǔn)不高，與現(xiàn)代水利條件很難適應(yīng)，加上水庫的穩(wěn)定性不好，導(dǎo)致小型水庫的壩基經(jīng)常有滲漏情況的發(fā)生，難以發(fā)揮水庫應(yīng)有的功能和作用。

3.3 水庫的結(jié)構(gòu)和設(shè)備相對老化

大足區(qū)小型水庫建于上世紀(jì)50-70年代，受經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)的限制，水庫的結(jié)構(gòu)比較老化，因此很難達(dá)到限制的防洪標(biāo)準(zhǔn)。此外，在建設(shè)過程中使用的一些設(shè)備比較陳舊，經(jīng)過多年使用，已經(jīng)出現(xiàn)明顯的滲漏現(xiàn)象，使得水庫的穩(wěn)定性受到威脅。

4、水庫病險(xiǎn)原因分析

由于大足區(qū)小型水庫大多是在上世紀(jì)50-70年代建設(shè)的，受到當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件制約，施工質(zhì)量難以保證，存在各種問題。主要原因如下：

4.1 壩體缺乏穩(wěn)定性

由于水庫的上游壩體滲透系數(shù)過小，壩體斷面比較陡峭加上浸潤線比較高，導(dǎo)致壩體缺乏穩(wěn)定性，下游壩坡出逸點(diǎn)較高。根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求，壩體只有保持穩(wěn)定性才能發(fā)揮應(yīng)有的功能。正常運(yùn)行期的上下游壩坡，水位驟降的上游壩坡、施工期上下游的壩坡以及一定蓄水位的上下游壩坡都對壩體的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。

4.2 壩基滲漏

壩基滲漏是小型水庫比較常見的問題，也是多方面原因造成的，具體來說：第一，水庫建設(shè)的時(shí)候勘察、設(shè)計(jì)、施工同時(shí)進(jìn)行，屬于非常典型的“三邊”工程，與當(dāng)前相關(guān)要求的規(guī)定是不相符的，這種建設(shè)具有不規(guī)范性；第二，壩體碾壓不密實(shí)，填筑質(zhì)量較差，壓實(shí)度很難與設(shè)計(jì)規(guī)定的要求相符合；第三，壩基是在覆蓋層的上面，下面的土壤滲透系數(shù)比較大，從而引起了壩基滲漏；第四，壩基的清理工作不到位，使水庫的壩底和壩基的接觸面處存在嚴(yán)重的滲水現(xiàn)象；第五，截水槽的挖掘深度沒有達(dá)到要求引起嚴(yán)重的滲水。

4.3 溢洪道布置不合理

從水庫現(xiàn)狀可以了解到，很多水庫在溢洪道的布置方面存在不合理現(xiàn)象，其原因主要有：第一，在施工過程中，施工人員往往根據(jù)巖體的堅(jiān)硬程度來隨意改變溢洪道的線型，使溢洪道的設(shè)計(jì)與施工標(biāo)準(zhǔn)不相符；第二，由于消能設(shè)施的設(shè)計(jì)不科學(xué)，設(shè)計(jì)縱坡面時(shí)也沒有按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，從而使空蝕遭受破壞；第三，在泄洪槽處，由于沒有設(shè)置排水系統(tǒng)導(dǎo)致排水能力非常差；第四，泄洪槽和消力池的銜接處也不夠合理，從而導(dǎo)致空蝕破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

4.4 壩體滲漏

壩體滲漏主要是由于這兩方面原因造成的：一方面，壩體的填筑施工與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不相符，使壩體的密實(shí)度不夠，從而導(dǎo)致壩體的滲漏現(xiàn)象的十分嚴(yán)重；另一方面，壩體的建設(shè)材料存在質(zhì)量問題或者沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，使壩體出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

4.5 缺乏相應(yīng)的安全監(jiān)測設(shè)備和水文測報(bào)及通訊設(shè)施

以前，水庫沒有相應(yīng)的安全監(jiān)測設(shè)施，沒有水文測報(bào)和先進(jìn)的通訊設(shè)施，導(dǎo)致洪水發(fā)生時(shí)沒有及時(shí)的測驗(yàn)而不能及時(shí)防洪，管理人員不能第一時(shí)間了解險(xiǎn)情的具體情況，使救險(xiǎn)時(shí)間被耽誤，從而造成不可估量的后果。

5、除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 等級劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)

除險(xiǎn)加固工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《水利水電等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，如果大壩的擋水高度低于15m，而且上下游的最大水頭差小于10m，的時(shí)候，那么防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)根據(jù)平原水庫標(biāo)準(zhǔn)確定。

5.2 加固壩體

對于斷面偏陡的壩體，可以根據(jù)實(shí)際情況采取加寬壩體的斷面來穩(wěn)定壩坡；對于滲透系數(shù)太小的上游壩體，由于水位驟降引起上游壩體的水不能及時(shí)排出去，這樣由于含水量的增加使土體的凝聚力降低，可以通過減緩壩坡來穩(wěn)定上游壩坡；對于浸潤線較高的壩體，可以通過棱體排水來增加壩體內(nèi)部和壩腳排水，這是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。

5.3 合理布置溢洪道和防洪達(dá)標(biāo)方案

在布置溢洪道時(shí)，可以參考《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》來科學(xué)設(shè)計(jì)，還要根據(jù)水庫的實(shí)際情況，結(jié)合排水、控制段、平面布置和泄槽等方面綜合考慮來達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。此外，對于需要解決防洪能力不足的水庫，最好根據(jù)洪水的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，設(shè)計(jì)幾個(gè)方案并進(jìn)行比較。一般而言，可以通過加大泄洪設(shè)施來增加泄洪流量，適當(dāng)加高大壩來增加調(diào)蓄能力以及加高壩和增大泄洪設(shè)施來提高水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)等措施來達(dá)到有效的防洪目的。

5.4 壩基除險(xiǎn)加固措施

根據(jù)水庫庫區(qū)和覆蓋層的厚度，可以采取相應(yīng)的措施來防止壩基的滲漏。一方面，當(dāng)覆蓋層很薄而且附近沒有黏土的時(shí)候，可以采取垂直鋪蓋的方式來預(yù)防滲漏；另一方面，當(dāng)覆蓋層很厚而且附近黏土資源比較豐富的時(shí)可以采取水平覆蓋方法來達(dá)到防滲漏的效果。

5.5 壩體除險(xiǎn)加固措施

對于滲漏十分嚴(yán)重的壩體，可以通過填充灌漿來提高壩體的密實(shí)度，但是要注意選擇適當(dāng)?shù)呐啪嗪涂拙?，而且在密?shí)填土?xí)r要松散填土區(qū)域來有效封堵通道，以此來達(dá)到防滲的良好效果；另一方面，還可以通過劈裂灌漿來達(dá)到防滲漏效果，也就是通過壩體填筑的自然應(yīng)力來有效防治滲漏，這是最經(jīng)濟(jì)適用的方法。此外，還可以通過垂直防滲墻來有效防止壩體的滲漏。

5.6 建立安全監(jiān)測

建立相對完善的安全監(jiān)測、水文測報(bào)和通訊設(shè)施，重視監(jiān)測資料的整理和分析，使工程安全并有可靠的依據(jù)。通過完善的水文測報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水文的科學(xué)管理，并根據(jù)水文變化情況制定預(yù)防方案。這樣即便發(fā)生洪水等災(zāi)害，也能通過有效預(yù)防和及時(shí)采取防治措施降低損失。此外，還要不斷改善放水設(shè)備，盡量使用先進(jìn)設(shè)施，增強(qiáng)放水效果。

5.7 加強(qiáng)資金管理和監(jiān)督管理

加強(qiáng)對項(xiàng)目法人財(cái)務(wù)人員的培訓(xùn)，不斷提高管理水平，并養(yǎng)成遵紀(jì)守法的意識，切實(shí)加強(qiáng)資金的管理，從而保證資金的安全。此外，還要注重質(zhì)量的監(jiān)管力度，明確各方責(zé)任，通過健全的質(zhì)量保證措施和完善的資料保證體系來保證工程的質(zhì)量。同時(shí)委托專門的質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)來加強(qiáng)對加固工作的檢查，保證工程的順利完工。

6、實(shí)施成效

大足區(qū)小型水庫通過上述加固措施，壩體得以加固，壩基滲漏現(xiàn)象得到治理，安全監(jiān)測設(shè)施不斷完善，防洪和蓄水功能不斷改善，使周邊人們的正常生活得到了保證，在一定程度上也推動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

7、總結(jié)

做好小型病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)工作，充分發(fā)揮水庫的功能和效益，保證水庫的正常運(yùn)行，減少安全事故的發(fā)生，進(jìn)而保證周圍人們的正常生活和人身安全，最終促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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