朱家勝,池昌靜
(南京市浦口區(qū)水務(wù)局,南京 210000)
據(jù)統(tǒng)計,我國目前有8萬余座水庫,全國水庫總庫容近6000億m3,相當(dāng)于全國河流總徑流量的五分之一,對區(qū)域防洪、供水、灌溉、生態(tài)產(chǎn)生著重要作用,為人民的生命財產(chǎn)安全和可持續(xù)發(fā)展提供了保障。這些水庫中小型水庫有83315座,約占總數(shù)的95%以上,其中大部分建于20世紀(jì)50-70年代,受到當(dāng)時歷史條件、工程技術(shù)及復(fù)雜地質(zhì)地貌等條件的限制,很多水庫是在技術(shù)相對不完善、資料相對不齊全的條件下就倉促建成的,部分水庫在建設(shè)之初就留下了安全隱患[1]。加之運行年限較長構(gòu)建老化、早年工程管理及維修不善等因素,部分水庫存在防洪功能上的安全隱患,如發(fā)生事故則嚴重危害人民的生命財產(chǎn)安全、破壞交通和農(nóng)田種植等。據(jù)統(tǒng)計,在2005年全國已建成水庫中有風(fēng)險隱患的水庫30413座,其病險率已達到全國水庫總數(shù)的35.7%。
黨和國家十分重視病險水庫的安全問題,1999年以來,我國政府開始大規(guī)模的病險水庫除險加固工程,其投資力度極大,經(jīng)過十余年的除險加固,總體來看我國水庫已經(jīng)總體達到較為安全的程度,水庫大壩安全狀況明顯提高,水庫形象得到顯著改善,水庫效能得到充分發(fā)揮[2]。
南京市浦口區(qū)至2010年為止,共建有24座水庫,均為小型水庫。于2010年之前均完成了安全鑒定,對安全鑒定為三類壩的水庫均完成了除險加固。文章就南京市浦口區(qū)水庫大壩除險加固工程的過程及技術(shù)措施進行討論,為進一步完善水庫除險加固提供技術(shù)支持。
水利部于1005年頒布了《水庫大壩安全鑒定辦法》及《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》,《水庫大壩安全鑒定辦法》于2003年修訂后實施,據(jù)調(diào)查分析,病險水庫的病險問題種類繁多。漿砌石壩、混凝土壩、溢洪道及輸水涵洞等水利設(shè)施,隨著使用年限的增加,會出現(xiàn)不同程度的裂縫、剝離、碳化、滲漏問題,較嚴重的情況將會影響水庫的結(jié)構(gòu)安全和防滲安全。
1)防洪安全問題:主要便現(xiàn)在水庫大壩超高不足或溢洪道(溢洪閘)泄洪能力不足等情況。根據(jù)2004年水利部統(tǒng)計資料顯示,全國水庫中存在此類問題的有1400余座水庫,其中大型水庫50余座,中型水庫近200座。其原因主要是:隨著水庫建設(shè)和使用年限的增加,當(dāng)?shù)厮臈l件發(fā)生變化,其徑流、匯水等參數(shù)也隨之改變,從而造成洪水參數(shù)發(fā)生明顯變化,導(dǎo)致水庫擋水建筑物或泄水建筑物不能發(fā)揮正常防洪作用。
2)結(jié)構(gòu)安全問題:主要表現(xiàn)在大壩結(jié)構(gòu)強度和大壩抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,我國有49座大壩類型為均質(zhì)壩或心墻壩的大型水庫存在此類問題,其主要問題的類型分別為:大壩斷面不足、壩坡穩(wěn)定性不足、護坡強度不足等。造成此類安全問題的原因主要為:土石壩壩坡過陡,抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求;護坡?lián)p壞;漿砌石或混凝土壩存在一定質(zhì)量問題或清基不徹底,導(dǎo)致大壩結(jié)構(gòu)強度或抗滑穩(wěn)定不滿足要求。
3)滲流穩(wěn)定問題:主要便現(xiàn)在壩體或壩基滲水、管涌等問題。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,我國有79座大壩類型為均質(zhì)壩或心墻壩的大型水庫存在此類問題,其主要問題的類型分別為:壩基滲流嚴重、繞流、接觸滲漏。造成此類安全問題的原因主要為:水庫建造過程中清基不徹底或壩基防滲處理存在問題、土石壩壓實系數(shù)和滲透系數(shù)達不到規(guī)范要求、大壩經(jīng)過長期使用后出現(xiàn)裂縫等情況。
4)輸水涵洞或溢洪道等泄洪建筑物存在安全問題:其主要問題表現(xiàn)為輸水涵洞或溢洪道等泄洪建筑物的結(jié)構(gòu)強度或穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求。造成此類安全問題的原因主要為:或因建設(shè)質(zhì)量問題、或因使用年限較長導(dǎo)致結(jié)構(gòu)老化,從而出現(xiàn)裂縫、沖蝕、露筋、漏水、剝離等影響建筑物結(jié)構(gòu)安全的問題,此類問題易導(dǎo)致壩體安全受到影響,或影響水庫正常泄水功能。
通過上述分析,我們了解到水庫的安全問題主要體現(xiàn)在:水庫的蓄水能力不足、水庫大壩的滲漏以及泄水或輸水建筑物的損壞3方面。
水庫達到預(yù)期防洪標(biāo)準(zhǔn)的主要途徑是增加水庫的蓄水能力,其工程方式主要有以下3種:
1)提升大壩超高,增強水庫對洪水的調(diào)蓄能力。
2)提升水庫庫容,如水庫擴容、清淤等措施。
3)增強水庫泄水能力,如增大水庫溢洪道閘門尺寸或擴建水庫溢洪道等。
對于大部分工程而言,需要經(jīng)過技術(shù)討論及工程預(yù)算來確定采用其中某一種或某幾種工程措施來增強水庫的蓄水能力,有時也需要對大壩進行加寬培厚。
水庫大壩的防滲措置主要有以下4種方式:
1)建造混凝土防洪墻:其優(yōu)點在于可在水庫正常蓄水的條件下進行施工,也更容易監(jiān)測、耐久性好,防滲性能較高。
2)高壓噴射灌漿:其優(yōu)點在于施工速度快,但其防滲性能不如混凝土防洪墻,如地基土層是黏土的情況下,其防滲耐久度較差。
3)劈裂灌漿:其優(yōu)點在于施工簡便,但是其施工條件要求水庫需低水位運行,且對施工人員的技術(shù)要求較高。
4)土工膜:其優(yōu)勢在于對不同壩體的適應(yīng)性強,施工方便,成本較低,施工速度較快,但其施工條件要求水庫需放空蓄水,且抗老化能力較混凝土防洪墻較差。
泄水建筑物或輸水建筑物的病險情況較為復(fù)雜,應(yīng)適當(dāng)根據(jù)工程總體情況和預(yù)算情況對方案進行必選,適當(dāng)進行維修、封堵、拆除、重建等方式對水庫泄水建筑物或輸水建筑物的風(fēng)險情況進行處置, 保證水庫泄水和輸水安全。
1)水庫管理水平仍需進一步增強:水庫管理機制一直是水庫管理問題討論無法避開的問題之一,現(xiàn)狀部分水庫管理體制不暢,機制不夠靈活,兩費落實不到位,導(dǎo)致水庫問題無法及時有效解決,從而造成水庫管理困難、養(yǎng)護困難甚至維修困難。
2)水庫風(fēng)險評估深化研究:隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展,水庫工程質(zhì)量檢測的手段和檢測手段也應(yīng)該隨之發(fā)展,因此不僅需要各地水庫管理單位和養(yǎng)護單位做出適合水庫的工程質(zhì)量檢測與監(jiān)測體系,也需要各地管護單位更加了解現(xiàn)狀工程技術(shù)發(fā)展,實時地、適當(dāng)?shù)馗鹿芾碓O(shè)備與手段。
3)水庫生命周期的探討:水庫作為水利工程的一種,與水閘、堤防等具有防洪功能的水利工程一樣,具有其特定的生命周期,需對其進行定期的檢測與維護。甚至隨著周圍發(fā)展的推進與水文、地理環(huán)境的變化,水庫的功能也會隨之改變。部分水庫可能已經(jīng)失去防洪或灌溉功能,可對該部分水庫進行降等或報廢處理,或作為旅游景區(qū)進行開發(fā),豐富水庫生態(tài)及旅游功能。