羅林

（昭通市水利水電勘測設(shè)計院，云南 昭通 657000）

1 問題的提出

水利與民生息息相關(guān)。作為民生之基，水利在改善民生中擔(dān)負著神圣的使命。水庫工程由于防洪效益、灌溉效益等經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)越，社會效益顯著，國家對既有水庫工程除險加固非常重視，并投入大量資金。近幾年，各地方政府為保障人民生命財產(chǎn)安全，促進當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟發(fā)展，先后對一些小型病險水庫進行了除險加固設(shè)計，并已上報審批列項、開始建設(shè)施工，正在逐步發(fā)揮效益。我市共建成小型水庫163座。總庫容達1.17億立方米，在防汛抗洪、灌溉供水、保護生態(tài)等方面發(fā)揮了巨大作用。由于大多數(shù)小型水庫始建于20世紀五六十年代，工程建設(shè)標(biāo)準低、質(zhì)量差，多數(shù)為半拉子工程。這些病險水庫，嚴重的不能蓄水，少部分需限制蓄水量，大部分是帶病運行，安全問題十分突出，對下游人民群眾的生命財產(chǎn)和重要基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成很大的威脅，同時也嚴重影響了水庫工程效益的正常發(fā)揮。據(jù)統(tǒng)計，全市有96座小型水庫屬重點危險庫，是防洪安全和正常運行安全的心腹之患。因此，小型病險水庫工程除險加固在一定時期內(nèi)仍然是廣大水利科研工作者所關(guān)注和不斷研究探討的問題，對于小型病險水庫除險加固應(yīng)采取什么樣的設(shè)計方案才能經(jīng)濟、合理而有效地使病險水庫得到治理是亟待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題，現(xiàn)結(jié)合多年設(shè)計工作實踐經(jīng)驗，探討小型病險水庫除險加固設(shè)計中的有關(guān)技術(shù)問題。

2 小型病險水庫普遍存在的問題

由于大多數(shù)小型水庫始建于20世紀五六十年代，受當(dāng)時國民經(jīng)濟條件的制約，工程建設(shè)標(biāo)準低、質(zhì)量差，多數(shù)為半拉子工程，以燕麥地水庫工程設(shè)計為例，小型病險水庫一般普遍存在以下一些主要問題。

2.1 土壩

主要有以下幾種情況：

土料填筑未達標(biāo)，壩頂偏低，背水坡比過陡。土壩設(shè)計壩頂高程高2780m，壩高30m，現(xiàn)狀壩頂高程為2779.6m 至2780.0m，兩邊高中間低，最大起伏達40cm。壩頂寬度3.5～5.0m，整個壩頂向上游傾斜，高差40cm。土壩背水坡比過陡，背水坡比在1：2.1～1：2.5左右的壩段占土壩的65%，排水棱體坡比為1：1.3，壩坡出現(xiàn)隆起或塌陷。土壩安全存在隱患。

上游干砌石護坡破壞嚴重。原設(shè)計干砌石護坡厚30cm，但施工時塊石超徑和遜徑較為嚴重，致使塊石粒徑大小不一，砌筑質(zhì)量較差。護坡塊石受風(fēng)化、波浪淘刷及冰凍影響，加之管理養(yǎng)護不善，護坡塊石破壞嚴重?，F(xiàn)塊石縫隙較大處約在10厘米左右，塊石松動，破壞后導(dǎo)致反濾層被淘刷，部分塊石有坍塌現(xiàn)象。反濾層施工時層間不明晰，使兩層濾料混雜。實際上，塊石護坡基本上已失去其防護功能，再不維修，已威脅大壩安全。

壩后無排水措施或排水堵塞?，F(xiàn)壩體壩后坡腳處既無排水設(shè)施，亦無減壓設(shè)備（或排水設(shè)施堵塞，喪失了功能）。水庫自建成以來一直處于低水位運行狀態(tài)，所以尚未發(fā)現(xiàn)壩后有較大的滲透變形破壞，但這并不表明水庫在高水位運行時壩后不存在滲透破壞。

大壩無觀測設(shè)施。大壩無滲流及位移觀測設(shè)備，無法觀測壩體浸潤線和壩體位移情況，致使管理人員無法全面掌握水庫運行情況，對水庫的安全調(diào)度帶來很大困難。

2.2 溢洪道

溢洪道無護砌及消能設(shè)施，渠底高程又較底，一方面使水庫無法正常蓄水，水資源未能得到充分利用；另一方面溢洪道無能力承擔(dān)宣泄較大洪水任務(wù)。

2.3 輸水洞

輸水洞消力池翼墻受水流沖刷、風(fēng)化侵蝕和墻后土壓力作用及土體凍融等影響，使工程老化，漿砌石出現(xiàn)縱向裂縫。底板受水流沖刷，凍融破壞等，表層已被剝蝕。閘門陳舊、漏水，啟閉設(shè)備失靈，攔污柵破損。洞身長度不滿足土壩加高培厚要求。

2.4 工程管理

水庫工程管理機構(gòu)不健全，管理權(quán)限及職責(zé)不明確，無必要的管理設(shè)備。

3 小型病險水庫除險加固的必要性

3.1 工程隱患較多

目前小型病險水庫存在較多隱患，如土壩高程偏低，背水坡比過陡，多數(shù)上游干砌石護坡基本已失去防護作用，壩后無防滲措施。溢洪道一般為開敞明渠，不僅無任何工程措施，而且底坎高程較低。輸水洞消力池破損，閘門陳舊、漏水、啟閉設(shè)備失靈等。這些險情都直接威脅著水庫的安全運行。

3.2 除險加固是充分利用水資源的需要

多數(shù)小型病險水庫由于溢洪道底坎高程較低，加之水庫隱患較多，致使水庫蓄水量較少，使有限的水資源未能充分利用。通過對小型水庫進行除險加后每年都可提高農(nóng)田灌溉用水量，此可見，除險加固水庫是充分利用區(qū)域水資源的有效途徑。

3.3 水庫除險加固為水利多經(jīng)營開辟新路

多數(shù)小型病險水庫于村鎮(zhèn)附近，水庫除險加固后，可供近千畝的養(yǎng)魚水面，增加年可養(yǎng)尾數(shù)，可改善當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳攀硺?gòu)。寬闊的水面為當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)開辟新旅游景點提供了機遇，為城市居民假休閑提供了優(yōu)雅的場所。綜上所述，對量大面廣的小型險水庫及時進行除險加固是十分必要的。

4 小型病險水庫除險加固設(shè)探討

近幾年，我們先后對一些病險水庫進行了除險加固設(shè)計。為使小型病險水庫得到徹底治理，現(xiàn)結(jié)合設(shè)計工作實踐經(jīng)驗提出如下幾個治理思路。

4.1 除險加固方案選擇

水庫工程除險加固應(yīng)充分利用既有工程，減少工程量，節(jié)約投資。水庫工程除險加固方案一般應(yīng)考慮以下幾個方面內(nèi)容：一是根據(jù)新的水文資料，復(fù)核水庫規(guī)模；二是達標(biāo)完建尚缺工程設(shè)施；三是維修加固已遭破壞工程設(shè)施。

大壩加高培厚。小型水庫除險加固工程的除險加固措施應(yīng)充分利用既有工程。因此，水庫除險加固要沿既有壩體進行加高培厚，以減少工程量，節(jié)約投資。對大壩質(zhì)量較好壩身不長、淹沒不大的水庫，這樣做優(yōu)越性較大，宜對大壩采取加高培厚措施；但對壩身較長的大壩，一般來講就顯得不夠經(jīng)濟合理。小型水庫既有壩體一般以低液限粘土為主，根據(jù)建筑材料調(diào)查，一般當(dāng)?shù)鼐哂休^豐富的粘性土料和風(fēng)化料，且其運距較近，因此，選用當(dāng)?shù)夭牧现伪容^適宜。設(shè)計中采用風(fēng)化料對既有壩體進行加高培厚，除險加固后的壩體為“上堵下排”的土石混合壩，一般上游是以低液限粘土為主的防滲體，下游為風(fēng)化砂透水體。溢洪道擴寬。根據(jù)新的水文資料，復(fù)核水庫規(guī)模，擴寬溢洪道。一般水庫溢洪道地處右岸或左岸山體坡腳處，閘室段為全風(fēng)化的巖石，巖石完整性差，中等透水，應(yīng)對溢洪道進行加固設(shè)計。增建非常溢洪道。利用有利地形增建非常溢洪道，提高水庫防洪標(biāo)準。輸水洞。輸水洞除險加固一般主要包括：洞身接長，消力池翻修，更換閘門和啟閉設(shè)備。要對輸水洞過流能力進行復(fù)核計算。

綜合方案。依據(jù)各水庫的具體情況，可考慮加高大壩同時擴寬溢洪道相結(jié)合及加高大壩同增建非常溢洪道相結(jié)合等方案，工程規(guī)模可通過調(diào)洪演算確定。

4.2 設(shè)計依據(jù)與工程質(zhì)量

小型病險水庫設(shè)計應(yīng)根據(jù)SL252-2000《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準》，確定水庫屬于小(I)型水庫或小(II)型水庫，然后確定工程等別，確定其主要建筑物大壩、輸水隧洞和溢洪道為4級建筑物，臨時性建筑物為5級。一般采用的設(shè)計洪水標(biāo)準正常運用(設(shè)計)洪水為30年一遇(P=3.3%)，非常運用(校核)洪水為 300 年一遇(P=0.33%)，臨時性建筑物設(shè)計洪水重現(xiàn)期為10年，設(shè)計中可根據(jù)實際情況具體確定。水庫除險加固工程要嚴格按照SDJ249.1-1998《水利水電基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標(biāo)準》和SL176-1996 利水電工程施工質(zhì)量評定規(guī)程》的規(guī)定，對每個分部工程中的每個單元工程質(zhì)量進行單元工程、分部工程和單位工程檢查驗收。

4.3 基礎(chǔ)資料要完整、準確和可靠

水庫除險加固工程設(shè)計中一項重要的內(nèi)容就是要根據(jù)新的水文資料復(fù)核水庫規(guī)模。這就要求水文氣象資料、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)資料、工程測量資料等基礎(chǔ)資料完整、準確和可靠。這些基礎(chǔ)資料的準確性將直接影響到水庫除險加固工程設(shè)計，特別是對收集到的資料要先驗證后使用。不完整的地質(zhì)及測量資料應(yīng)及時補充完善。

4.4 采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備

既有小型病險水庫一般都是上世紀50年代或60年代所建，那個時期由于受客觀條件限制，設(shè)計手段落后，無新技術(shù)、新材料、新工藝等措施，水庫工程設(shè)備陳舊落后。在水庫除險加固設(shè)計中，特別是在有關(guān)水庫規(guī)模、滲流、穩(wěn)定等復(fù)核設(shè)計中，不宜采用傳統(tǒng)手工計算，應(yīng)采用計算機等現(xiàn)代化手段進行復(fù)核計算。對壩基防滲處理、壩體防滲及反濾處理等應(yīng)采用新材料、新工藝，取代傳統(tǒng)建筑材料；對閘門、啟閉設(shè)施、觀測設(shè)施、水庫調(diào)度管理等設(shè)施應(yīng)采用科技含量較高的新設(shè)備。隨著社會的發(fā)展與進步，各類小型病險水庫設(shè)計由以功能性為主，逐漸改變?yōu)樵诒ＷC既有功能的前提下，實現(xiàn)人與自然的和諧相處，即由單一的防洪除澇轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合考慮生態(tài)、環(huán)境、水資源利用，使人類活動、社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。因此，必須用現(xiàn)代水利工程的規(guī)劃設(shè)計理念對小型病險水庫進行除險加固設(shè)計，切實落實好科學(xué)發(fā)展觀的治水思路。

4.5 水庫除險加固評價

從國民經(jīng)濟評價指標(biāo)看，治理后的小型水庫經(jīng)濟效益良好，經(jīng)濟內(nèi)部收益率一般可達15.4%以上，敏感性分析表明，工程具有較強的抗風(fēng)險能力。對水庫大壩除險加固要在確保安全運行的前提下進行，為此，應(yīng)首先對小型水庫主體工程進行加固處理。水庫建成后，可以將下游河道防洪標(biāo)準一般由5年一遇提高到10年一遇或20年一遇，可以減少洪水災(zāi)害、提高糧食產(chǎn)量、增加農(nóng)民收入、改善人民生活水平，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供保障，社會效益顯著。

5 結(jié)語

各地方政府一直高度重視小型病險水庫除險加固工作。大力研究小型水庫除險加固中的有關(guān)技術(shù)問題，采用適宜的除險加固設(shè)計方案，使數(shù)以萬計的病險水庫得到徹底治理，發(fā)揮其防洪、灌溉等綜合效益，為我國經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展提供有力保障具有重大的現(xiàn)實意義。

[1]袁芳.淺析小型病險水庫加固設(shè)計中常見的問題及措施.黑龍江科技信息.2009-11-05.