鄭州市水利建筑勘測設(shè)計(jì)院 董永立

鄭州市小型病險水庫的現(xiàn)狀及除險加固的對策

鄭州市水利建筑勘測設(shè)計(jì)院 董永立

鄭州市小型水庫在歷年抗御水旱災(zāi)害，優(yōu)化水資源配置、保證當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面都曾發(fā)揮了重要作用。但經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，病險問題日益突出，工程效益難以正常發(fā)揮，水庫的安全與否，直接關(guān)系到下游的人民生命財(cái)產(chǎn)安全。本文通過對現(xiàn)狀水庫存在的問題進(jìn)行分析，提出了采用工程措施和非工程措施相結(jié)合的方式進(jìn)行除險加固的對策。

病險水庫 除險加固

一、概述

鄭州市現(xiàn)有水庫153座，其中，小型水庫139座，占水庫總數(shù)的90.8%，總庫容12154.4萬m3，占全市水庫總庫容的26.6%。這些水庫不僅在防洪、灌溉、供水等方面發(fā)揮了效益，也為促進(jìn)我市國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人民生活水平、保障社會穩(wěn)定、改善生態(tài)環(huán)境做出了巨大貢獻(xiàn)。然而在幾十年運(yùn)行過程中，因維護(hù)管理跟不上，運(yùn)行機(jī)制不靈活、嚴(yán)重缺乏經(jīng)費(fèi)等原因，致使多數(shù)水庫帶病運(yùn)行，大壩滲漏、滑坡、放水設(shè)施損壞、溢洪道泄洪能力不足等問題日漸突出，形成大量的病險水庫。小型水庫的安全管理問題早已引起了各級領(lǐng)導(dǎo)的重視，近幾年來，國家加大力度對部分病險十分嚴(yán)重的水庫進(jìn)行了除險加固。但其他病險水庫的情況仍不容樂觀，許多工程設(shè)施普遍存在老化和損壞，嚴(yán)重影響工程的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮，威脅著水庫下游人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)的安全，給社會造成不利的因素，也給工程管理方面帶來不少問題。

二、小型水庫現(xiàn)狀存在的主要問題

我市小型水庫多處于山區(qū)，山高坡陡，地勢險峻，具有降水豐富，暴雨集中，洪水形成歷時短，洪峰尖瘦，陡漲陡落，破壞力大的特點(diǎn)。這些水庫絕大多數(shù)是在上世紀(jì)50－70年代以地方組織，群眾會戰(zhàn)的形式建成的，數(shù)量眾多，分布面廣，工程質(zhì)量差，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，病險率高、工程設(shè)施不配套等，已成為工程管理和防汛工作的薄弱環(huán)節(jié)，安全現(xiàn)狀不容樂觀。這些問題概括起來，有以下幾個方面：

（1）大壩：大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)不夠、壩體填筑質(zhì)量較差、壩基或壩肩存在滲漏隱患、大壩上、下游壩坡穩(wěn)定不滿足要求、大壩上游壩坡無護(hù)砌或上游壩坡護(hù)坡?lián)p壞嚴(yán)重、防浪墻損壞嚴(yán)重、壩頂路面坑凹不平、大壩下游壩坡無排水溝、無排水設(shè)施。

（2）溢洪道：溢洪道寬度或底高程不滿足要求、溢洪道邊坡及底未防護(hù)或溢洪道現(xiàn)狀護(hù)坡?lián)p壞嚴(yán)重、溢洪道無控制措施、溢洪道無消能防沖設(shè)施或消能防沖設(shè)施損壞、溢洪道無交通橋或交通橋年久失修。

（3）溢流壩：損壞嚴(yán)重、翼墻質(zhì)量較差、滲水、下游無消能防沖設(shè)施、無交通橋或交通橋質(zhì)量較差。

（4）放水管：放水管進(jìn)口無控制措施、放水管閘門及啟閉機(jī)老化、啟閉塔質(zhì)量較差、放水管為壩后閘閥控制、閘閥銹蝕、漏水、放水管洞身質(zhì)量較差、放水管無消能防沖設(shè)施。

（5）運(yùn)行管理：絕大部分小型水庫沒有基本觀測設(shè)施，沒有運(yùn)行觀測和記錄。建設(shè)資料(設(shè)計(jì)、施工、竣工或基本的水位庫容關(guān)系等)殘缺，水庫特征值不全或多套資料相互矛盾，收集整理或分析比較差，無管理房和專管人員等。

由于水庫病險較多，造成實(shí)際運(yùn)行時為確保水庫安全，汛期一般不蓄水，也即空庫渡汛，這樣就存在庫大水少的問題，到汛末即使遇到非常洪水，水庫蓄水也達(dá)不到預(yù)設(shè)的正常庫容，難以發(fā)揮水庫效益。造成水庫效益衰減，嚴(yán)重影響水利工程的運(yùn)行效益，使水資源的開發(fā)利用和可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重制約。

三、除險加固對策

根據(jù)水庫存在問題通過采取工程措施工和非工程措施相結(jié)合的方法，對癥下藥，確保工程安全。

1. 工程措施。

（1）大壩。

1）大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求：根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，對于設(shè)計(jì)或校核洪水位高于現(xiàn)狀壩頂高程的，需加高壩頂。對于現(xiàn)狀壩頂不能加高的，根據(jù)調(diào)洪要求加寬溢洪道或降低溢洪道進(jìn)口高程，使其滿足防洪要求。對于設(shè)計(jì)或校核洪水位低于現(xiàn)狀壩頂高程，但壩頂超高不滿足要求的，可以新建或拆除重建防浪墻，使其滿足防洪要求。

2）壩體填筑質(zhì)量較差的水庫：對于是壩體滲透系數(shù)不滿足規(guī)范要求的，為保證大壩安全，對壩體進(jìn)行塑性混凝土防滲墻或攪拌樁等加固。對于壩體密實(shí)度和不均勻性不滿足規(guī)范要求的，為提高壩體壓實(shí)度，采用壩體灌漿加固。

3）壩基或兩岸壩肩存在滲漏隱患的水庫：先分析原因，對于壩基或壩肩是風(fēng)化巖層或存在卵石層的，對壩基和壩肩采用帷幕灌漿或防滲墻，截?cái)鄩位鶟B漏通道。

4）大壩上游壩坡未護(hù)砌或護(hù)砌質(zhì)量較差的水庫：根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況及計(jì)算，確定合適的壩坡護(hù)砌形式，可采用混凝土板、干砌石、混凝土塊護(hù)坡，下設(shè)反濾料。

5）大壩上游或下游壩坡穩(wěn)定不滿足要求的水庫：根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算要求，確定合適的壩坡坡比，對現(xiàn)狀壩坡進(jìn)行培坡或削坡。

6）大壩壩頂路面坑凹不平、防汛路差的水庫：對壩頂?shù)缆愤M(jìn)行硬化，新修建防汛道路，方便防汛物資的運(yùn)輸及水庫管理。

7）下游壩坡坡面無排水溝或排水溝損壞的水庫：根據(jù)規(guī)范要求結(jié)合下游踏步新建或重建壩坡及壩端排水溝。對于下游壩體無排水設(shè)施的水庫，根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算要求，新建或重建排水棱體或貼坡排水。

（2）溢洪道。

1）對于溢洪道不滿足泄洪要求的水庫，根據(jù)調(diào)洪演算結(jié)果，確定擴(kuò)寬溢洪道或降低溢洪道進(jìn)口高程加大溢洪道泄量，使其滿足水庫防洪要求。

2）對于無控制措施的水庫，可以采用新建寬頂堰、實(shí)用堰等控制措施；對于溢洪道進(jìn)口、明渠段未護(hù)砌或護(hù)砌質(zhì)量較差的水庫，根據(jù)邊坡穩(wěn)定計(jì)算要求及流速要求確定溢洪道是否護(hù)砌。邊坡一般采用漿砌石進(jìn)行護(hù)砌，以減少工程投資。對于溢洪道無消能設(shè)施、或消能設(shè)施不完善的水庫，因水庫下泄可能會對大壩安全產(chǎn)生不利影響，需要根據(jù)計(jì)算，確定合適的消能防沖尺寸，并根據(jù)計(jì)算要求采用合適的擋墻及底板護(hù)砌形式，確保泄洪安全。

3）對于溢洪道無交通橋或交通橋年久失修的水庫，根據(jù)實(shí)際道路寬度及防汛要求合理確定溢洪道橋的寬度及長度，新建或重建溢洪道橋，保證防汛物資運(yùn)輸及防汛需要。

4）對于溢流壩質(zhì)量較差、下無消能設(shè)施的水庫，根據(jù)計(jì)算要求，對現(xiàn)狀溢流壩及消能設(shè)施進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

5）對于溢洪道基礎(chǔ)存在滲漏的水庫，為保證水庫興利作用及溢洪道安全，對溢洪道基礎(chǔ)進(jìn)行高噴灌漿或塑性防滲墻加固，截?cái)酀B漏通道。

（3）放水管。

對于放水管無控制措施或現(xiàn)狀閘門、啟閉機(jī)損壞、啟閉塔年久失修的水庫，為保證水庫下游灌溉或下游用水需求，新建或重建啟閉塔及工作橋，更換閘門及啟閉設(shè)施。

對放水管洞身質(zhì)量較差的水庫，對洞身進(jìn)行加固處理，洞外進(jìn)行灌漿處理。

對放水管后無消能防沖設(shè)施，增加消能防沖設(shè)施，完善尾水渠設(shè)計(jì)。使放水管順利排入老河道。

（4）監(jiān)測管理設(shè)施。

因小型水庫大都沒有觀測、監(jiān)測及防汛照明設(shè)施，不利于水庫運(yùn)行管理，根據(jù)運(yùn)行需要，增設(shè)水位尺、大壩位移、變形觀測、浸潤線觀測及量水堰等設(shè)施，為水庫安全運(yùn)行提供觀測、監(jiān)測設(shè)施，新建或重建管理房，整修防汛道路。

2. 非工程措施。

為保證水庫運(yùn)行安全，根據(jù)實(shí)際需要還需制訂一些非工程控制措施。

（1）水庫防洪調(diào)度。

根據(jù)水庫調(diào)洪計(jì)算結(jié)果，合理確定水庫的汛限水位并報(bào)上級主管部門批準(zhǔn)。嚴(yán)格按照上級批準(zhǔn)的調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃和上級主管部門的指令，結(jié)合水庫工程現(xiàn)狀和管理運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，參照水文氣象預(yù)報(bào)情況，本著局部服從整體，興利服從防洪的原則，進(jìn)行具體的調(diào)度運(yùn)用。水庫要制定一套全面管理制度，提高水庫綜合效益，確保水庫正常合理的運(yùn)行，做到科學(xué)調(diào)度。根據(jù)除險加固工程設(shè)計(jì)，確定合適的泄水方式。泄洪應(yīng)通過水文預(yù)報(bào)預(yù)測，及時采取防汛措施，確保水庫安全。每年汛前要根據(jù)設(shè)計(jì)和工程現(xiàn)狀，經(jīng)過調(diào)查了解并征求有關(guān)部門的意見，編制年度運(yùn)用計(jì)劃。年度調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃中的興利部分，每年汛后根據(jù)實(shí)際蓄水和汛后可能的來水情況進(jìn)行修訂。計(jì)劃的制定和修改，經(jīng)上級主管部門批準(zhǔn)后執(zhí)行。

（2）工程管理運(yùn)用。

1）水庫運(yùn)行控制。

對于放水管管身屬于無壓的，為保證管身為無壓流狀態(tài)，必須控制閘門開啟度，從而控制放水管流量，需根據(jù)不同水位確定放水管閘門開啟度，保證放水管始終處于無壓運(yùn)行狀態(tài)。

2）安全監(jiān)測。

由專職人員進(jìn)行設(shè)備維修、觀測資料的整編與分析。由于大壩常年受到各種荷載和水的作用，內(nèi)部狀況不斷地發(fā)生著變化，這種變化大部分都是隱蔽的，緩慢的，不易察覺的。因此，需要對大壩運(yùn)行期間進(jìn)行經(jīng)常的系統(tǒng)觀察和測量，以便了解大壩內(nèi)部狀況的變化規(guī)律和工作情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和處理，確保大壩安全運(yùn)行，充分發(fā)揮其工程效益。建立大壩定期檢查、鑒定制度。汛前、汛后以及暴風(fēng)、暴雨、特大洪水等自然災(zāi)害和其他險情發(fā)生后，管理人員必須按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對大壩進(jìn)行安全監(jiān)測和檢查，對監(jiān)測資料及時整理分析，隨時掌握大壩運(yùn)行狀況。

3）工程維護(hù)。

為了確保水利工程的安全，嚴(yán)格按照工程維修養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，本著“經(jīng)常養(yǎng)護(hù)、隨時維修、養(yǎng)重于修、修重于搶”的原則，對大壩和附屬建筑物，經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，隨時維修，使其處于安全和完整的運(yùn)行狀態(tài)。

4）建筑物管理

應(yīng)定期對壩體進(jìn)行觀測分析，經(jīng)常進(jìn)行巡邏和維護(hù)管理。工程檢查是水庫管理工作的基礎(chǔ)，汛期每天一次，非汛期每周一次；每年汛前、汛后，用水前后，對大壩進(jìn)行全面大檢查，閘門、機(jī)電設(shè)備試車運(yùn)行，對工程存在問題及時分析，初步提出相應(yīng)的處理意見，并報(bào)上級主管部門；發(fā)生歷史最高水位，水位驟升驟降，大風(fēng)浪，特大暴雨以及工程遇到影響安全運(yùn)行或其他危險跡象時，除詳細(xì)記錄時間、部位、出險情況，還要立即上報(bào)主管部門，采取應(yīng)急措施，分析原因。管理所應(yīng)建立技術(shù)檔案和大事記，對規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理資料及時整理歸檔，保持資料準(zhǔn)確完好，以便今后管理和工程需要提供可靠的依據(jù)。

四、結(jié)論

水庫是兼防洪、農(nóng)業(yè)灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的水利杻紐工程，一旦水庫失事，將危及到下游保護(hù)區(qū)的安危，同時也給下游的兩岸群眾帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，將造成難以估量的損失。水庫除險加固以后，其防洪能力可達(dá)到規(guī)范要求，發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)洪水時，可確保下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全，確保保護(hù)區(qū)內(nèi)各項(xiàng)生產(chǎn)、生活的正常進(jìn)行，超標(biāo)準(zhǔn)洪水發(fā)生時，可起到減少受災(zāi)損失、爭取搶險時間的作用。因此，抓緊時間對這些病險水庫進(jìn)行除險加固迫在眉捷。