南漳縣小型病險水庫加固措施探討

童 帆

（湖北省南漳縣水利建筑勘察設(shè)計院，441500，南漳）

一、工程概況

湖北省襄陽市南漳縣為丘陵山區(qū)，水庫數(shù)量眾多，共有大、中、小型水庫134座，其中大型水庫4座、中型水庫1座、小型水庫129座，小型水庫的功能主要以防洪、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有供水、養(yǎng)殖功能。近年，國家加大對小型水利工程的投入力度，南漳縣已基本完成了小型水庫除險加固工程。南漳縣小型水庫大多建在20世紀50—70年代，受當時經(jīng)濟環(huán)境、工程技術(shù)、施工條件限制，存在勘察不到位、技術(shù)人員少、工程質(zhì)量差、標準低等問題，且這些小型水庫工程都是緊急上馬，時間短、工期緊、人員缺，是政府組織群眾邊勘察、邊設(shè)計、邊施工完成的，屬典型的“三邊工程”。經(jīng)過幾十年的長期運行，由于工程管理缺失與運行維護費用缺乏,這些小型水庫在防洪能力、結(jié)構(gòu)安全、滲流穩(wěn)定、運行管理等方面的問題十分突出。

二、小型水庫存在的隱患

1.水庫防洪能力

對病險水庫防洪能力復核結(jié)果顯示，南漳縣絕大多數(shù)小型水庫的防洪能力不滿足規(guī)范要求。通過對初始資料的審核發(fā)現(xiàn)，很多水庫的現(xiàn)狀壩高和設(shè)計壩高相差甚遠，大壩高程未達到設(shè)計壩頂高程；受客觀環(huán)境限制，溢洪道控制段的寬度未達到設(shè)計要求，溢洪道邊坡垮方、堵塞現(xiàn)象突出，加之尾水與下游河道銜接不順，導致行洪不暢；與此同時，部分水庫為增加興利庫容，存在抬高溢洪道控制段高程的現(xiàn)象。以上三種因素，是致使水庫防洪能力達不到設(shè)計標準的主要原因。

2.結(jié)構(gòu)安全

通過對南漳縣?。?）型水庫進行技術(shù)篩查發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)安全主要體現(xiàn)在大壩、溢洪道、輸水涵管三個部位。①大壩為重力式土壩，其結(jié)構(gòu)安全主要取決于大壩邊坡穩(wěn)定及大壩填筑質(zhì)量。筑壩時受填筑材料、經(jīng)濟環(huán)境等因素限制，壩體相對單薄，壩坡較陡，同時上游坡無護坡，浪坎嚴重，下游坡缺少坡面排水，局部沖刷嚴重。②溢洪道多臨近大壩開挖而成，無襯砌，土質(zhì)（強風化巖）邊坡，無消能防沖設(shè)施，易形成邊坡垮塌，與下游銜接的尾水渠防洪標準低，尾水對壩腳沖刷嚴重。③輸水涵管采用梯剅式涵管，其進口操作存在安全隱患。輸水涵管多為小管徑無筋管，缺少管座，部分輸水涵管為漿砌石圬工結(jié)構(gòu)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分涵管存在滲漏情況；無壓輸水涵管與飲水管線直接連接，形成有壓供水管線，給涵管造成巨大的安全隱患。

3.滲流安全

由于修建時期經(jīng)濟水平低、筑壩條件不成熟等原因，許多土石壩都存在工程質(zhì)量差、病險隱患多和工程管理不善等問題，其中滲透變形是土石壩出現(xiàn)病險情況的主要原因。根據(jù)土石壩工程安全事故統(tǒng)計，有37.1%的安全問題是由滲透變形引起的。滲流作用力會破壞土石壩壩體材料結(jié)構(gòu)的平衡，帶走壩體和壩基中部分細顆粒，嚴重時會產(chǎn)生管涌、流土、接觸沖刷等滲流破壞。南漳縣小型水庫滲流安全問題主要表現(xiàn)在壩體滲漏與壩基滲漏兩個方面。

①壩體滲漏：南漳縣小型水庫多建于山區(qū)，合格防滲土料缺乏且難于運輸，設(shè)計多采用黏土心墻壩，增加了施工難度；在施工中多選用石碾，導致工效低、施工復雜，漏碾、超碾現(xiàn)象突出，且不合格土料進場的情況時有發(fā)生。這些現(xiàn)象造成壩體密實度低于設(shè)計標準，導致滲漏險情發(fā)生。

②壩基滲漏：因技術(shù)和經(jīng)濟環(huán)境的限制，修建大壩時缺乏探勘手段，僅通過技術(shù)人員工程經(jīng)驗判斷是否具有筑壩條件，致使部分大壩修建于石灰?guī)r分布區(qū)域或地質(zhì)地層變化處，造成庫岸和壩基發(fā)生滲漏。另一方面，由于人員、資金等投入不到位，部分壩體清基不徹底甚至未清基，致使壩基存在滲漏。

4.運行管理

南漳縣水庫多而分散，不便于水庫運行管理。水庫所處位置多為偏遠山區(qū)，防汛公路晴通雨阻，少量水庫缺少上壩公路。水庫的管理權(quán)責不明確，管理人員經(jīng)費不足，安全運行監(jiān)測手段匱乏，維修養(yǎng)護得不到保障，限制了水庫功能的發(fā)揮。

三、小型水庫加固措施

以病險水庫安全鑒定結(jié)論為依據(jù)，結(jié)合實際運行情況，分析存在的主要問題，進行病險水庫除險加固規(guī)劃。除險加固規(guī)劃應(yīng)堅持經(jīng)濟實效、因地制宜的原則，在現(xiàn)有工程基礎(chǔ)上，通過采用綜合加固措施消除病險，確保工程安全和正常使用，恢復和完善水庫應(yīng)有的防洪減災(zāi)效益和興利效益。

1.大壩加固工程

（1）壩頂加固工程

壩頂高程的確定是大壩壩頂加固工程的關(guān)鍵控制性要素。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274—2001）規(guī)定，壩頂高程為水庫靜水位、波浪爬高、安全超高之和。通過洪水演算，比較擴寬溢洪道與增加壩高兩種方案，選擇經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的方案，從而確定合適的壩頂高程。擴寬溢洪道，可以增加泄流量，但因缺少滯洪庫容，使得削減洪峰效果不明顯；增加壩高，可以增加水庫調(diào)蓄能力，具有削減洪峰作用，但會增加上游水頭，給下游的安全埋下隱患；二者應(yīng)綜合考慮，做到既能削減洪峰流量，又能保證大壩安全。南漳縣?。?）型水庫壩頂高程的確定采用大壩加高及增設(shè)防浪墻形式進行：壩頂路面高程高于校核洪水位，采用C25混凝土路面，方便水庫運行管理；上游坡側(cè)設(shè)防浪墻，既能防止波浪爬高，又能起到安全防護作用。

（2）壩坡工程

對我國241座大型水庫曾發(fā)生的1 000個工程安全問題的統(tǒng)計顯示，壩坡失穩(wěn)占事故總量的10%～15%。南漳縣小型水庫壩坡失穩(wěn)的主要因素為壩坡邊坡較陡，不滿足規(guī)范要求。在對壩坡進行治理前，對壩體進行穩(wěn)定分析，判斷大壩邊坡是否穩(wěn)定。南漳縣小型水庫壩高多低于15 m，對于邊坡不穩(wěn)定的水庫，可以采用培厚或上削下培方案，填筑材料采用與壩體相近的材料，采用小型夯機放梯坎進行培厚。上游坡因受波浪沖刷、坡面排水等影響，水庫護坡多采用12 cm厚C20混凝土護坡，下鋪設(shè)10 cm厚砂礫石墊層，分塊尺寸為3 m×2.5 m（長×寬），塊中設(shè)排水孔。護坡伸縮縫內(nèi)充填高密度聚乙烯閉孔泡沫板，混凝土護坡板上下錯縫。下游坡按設(shè)計坡比整坡，采用草皮護坡，增設(shè)排水措施。草種可選假儉草，適時種植，覆蓋率為85%。排水措施有縱橫向混凝土排水溝、貼坡排水或排水棱體等。

（3）防滲工程

水庫滲漏通常采取 “上截下排”的處理方法?！吧辖亍敝笇位蛪紊碓趬屋S線以上部分的滲漏部位進行封堵，增加大壩抗?jié)B透能力，阻止水庫水滲入；“下排”是通過反濾導滲措施保證庫水順利導出，但不帶走壩體土料，例如導流溝、減壓井等。南漳縣小（2）型水庫的滲漏問題大多為壩體與壩基滲漏，滲漏面積較大，通過“下排”方式會影響水庫興利效益，故多采用灌漿方式進行“上截”。針對壩體滲漏部位，結(jié)合現(xiàn)場條件采用充填灌漿、帷幕灌漿或深層攪拌樁等方式解決滲漏問題，效果明顯。

2.溢洪道加固工程

南漳縣小型水庫溢洪道存在多未襯砌、功能不完善、布局不合理等問題。具體解決措施有：

①對溢洪道進行合理布局：溢洪道進口布置應(yīng)因地制宜，使水流平順入渠、流態(tài)簡單；控制段為開敞式寬頂堰，靠近壩肩時，應(yīng)與大壩布置協(xié)調(diào)一致，統(tǒng)籌考慮進水渠、泄槽、消能防沖設(shè)施及出水渠布置；泄槽軸線宜采用直線，必須設(shè)彎道時，彎道應(yīng)布置在流速較小、底板較緩的位置。尾水渠有充足的泄流斷面，應(yīng)該將溢洪道泄水和下游河道連接起來，避免尾水直接沖刷壩腳。

②完善溢洪道功能，對溢洪道進行襯砌：襯砌溢洪道底板及邊墻，新建溢洪道進口段、控制段、泄槽段、消能段、尾水渠段。

3.輸水涵管加固工程

南漳縣?。?）型水庫輸水建筑物由取水口、涵管管身、出水口三部分組成，主要功能為灌溉，輔以水庫運行調(diào)度。針對取水口大多為剅管、操作不安全的問題，新建啟閉機房，對取水口采用閘門控制；針對涵管管徑小的問題，對于埋深較淺的管身，進行拆除重建，對于埋深較深的管身，采用HDPE管內(nèi)襯處理。

4.增設(shè)管理設(shè)施

通過維修防汛公路、新建管理用房、配套水雨情自動測報系統(tǒng)，可隨時監(jiān)測水庫運行狀況，有針對性地對水庫進行巡視、巡查，在突發(fā)水雨情狀況下，能及時反映水庫運行情況，有力支持水庫防汛調(diào)度工作。同時，防汛公路維修是水庫日常維護、搶險工程開展的關(guān)鍵。

四、結(jié) 語

水庫是重要的公益性基礎(chǔ)設(shè)施，為確保其平穩(wěn)運行、發(fā)揮正常功效，實施病險水庫除險加固是科學有效的技術(shù)措施和手段。南漳縣小型水庫的除險加固工程，消除了水庫大壩的安全隱患，確保了工程的安全運行，充分發(fā)揮了水庫效益，具有巨大的社會和經(jīng)濟效益。實施除險加固工程，大幅度提高了水庫安全度，恢復了水庫的綜合功能，不但解除了病險水庫對村鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的威脅，保障了水庫下游人口、土地的防洪安全，而且擴大了養(yǎng)殖水面，恢復了灌溉面積；改善了水庫的運行管理條件，配套建設(shè)了水庫防汛公路、觀測設(shè)施、水雨情測報系統(tǒng)、管理用房等；改善了水庫周邊的生態(tài)環(huán)境，加固后的水庫成為人民群眾安全的休閑場所，守護著美麗的綠水青山。