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        河北省小型水庫(kù)安全狀態(tài)及除險(xiǎn)加固建議

        2012-07-03 10:24:22王永亮
        大壩與安全 2012年5期
        關(guān)鍵詞:病險(xiǎn)壩坡除險(xiǎn)

        王永亮,趙 遜

        (河北省水利科學(xué)研究院,河北石家莊050051)

        1 河北省小型水庫(kù)建設(shè)歷史過(guò)程

        河北省北部的燕山山脈及西部的太行山脈環(huán)抱著河北平原,山區(qū)約占全省面積的51.7%。省內(nèi)河流主要分海河及灤河兩大水系,眾多支流自太行山、燕山山脈匯集向天津、唐山方向入海。全省降雨在地區(qū)、季節(jié)和年際之間很不均勻,70%~80%的降雨集中在7~9月份,多數(shù)年份出現(xiàn)先旱后澇、旱澇交替的現(xiàn)象,1368~1948年的580年間,歷史記載共發(fā)生水災(zāi)383次、旱災(zāi)407次[1、2]。

        新中國(guó)成立以來(lái),河北省的水庫(kù)工程經(jīng)歷了從無(wú)到有、從少到多、從低標(biāo)準(zhǔn)到較高標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展階段。1956年在邯鄲地區(qū)內(nèi)邱縣和石家莊地區(qū)行唐縣開(kāi)始興建小型水庫(kù),1958年在“大躍進(jìn)”形式下,水利事業(yè)以“以蓄為主、小型為主、群眾自辦為主”為指導(dǎo)方針,掀起了水庫(kù)建設(shè)的熱潮,至60年代初,在太行山、燕山山區(qū)建成了一大批小型水庫(kù),平原地區(qū)也利用洼淀修建了部分平原水庫(kù)。這一時(shí)期修建的小型水庫(kù)缺乏嚴(yán)格的基建程序,在水文和地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)、施工等方面均存在嚴(yán)重準(zhǔn)備不足,實(shí)行邊規(guī)劃、邊設(shè)計(jì)、邊施工,一些施工規(guī)范也未得到貫徹執(zhí)行。1963年海河流域發(fā)生特大洪水,許多小水庫(kù)被沖毀、淤平,平原水庫(kù)也由于引起周邊土地鹽堿化而被迫扒除。1965年《海河流域防洪規(guī)劃(討論稿)》提出了“上蓄、中疏、下排”治水方針,這一時(shí)期對(duì)已建小型水庫(kù)進(jìn)行了保壩洪水演算,改建、擴(kuò)建了部分水庫(kù),新建水庫(kù)較少。進(jìn)入70年代之后,由于氣候連年干旱,以灌溉為主的小型水庫(kù)繼續(xù)興建[2-4]。至80年代末,小型水庫(kù)興建期基本結(jié)束。

        2 河北省小型水庫(kù)基本情況

        據(jù)?。?)型水庫(kù)歷史統(tǒng)計(jì)資料,河北省20世紀(jì)50年代興建?。?)型水庫(kù)69座(失事、報(bào)廢未統(tǒng)計(jì)),占36%,60年代建成21座,占11%,70~80年代初新建102座,占53%[2]。據(jù)2010年水庫(kù)注冊(cè)登記數(shù)據(jù)(以下未注明處均為此年份數(shù)據(jù)),河北省在冊(cè)小型水庫(kù)共1 031座,其中?。?)型水庫(kù)192座,小(2)型水庫(kù)839座。20世紀(jì)50年代建成小型水庫(kù)127座,占12%,60年代建成小型水庫(kù)69座,占7%,70年代建成小型水庫(kù)710座,占69%,80年代之后建成小型水庫(kù)125座,占12%。河北省各市、各水系小型水庫(kù)數(shù)量見(jiàn)表1、表2。

        表1 河北省各市小型水庫(kù)數(shù)量統(tǒng)計(jì)表Table 1 :The amount of small-sized reservoirs in each city of Hebei province

        表2 河北省各水系小型水庫(kù)數(shù)量統(tǒng)計(jì)表Table 2 :The amount of small-sized reservoirs in each catchment of Hebei province

        在冊(cè)的1 031座小型水庫(kù)總庫(kù)容8.12億m3,興利庫(kù)容 4.24 億 m3,調(diào)洪庫(kù)容 3.73 億 m3,灌溉面積6.88萬(wàn)ha。其中土壩798座,占77.4%;漿砌石壩143座,占13.9%;堆石壩、土石混合壩共86座,占8.3%;混凝土壩4座,占0.4%。

        表3 河北省小型水庫(kù)壩型統(tǒng)計(jì)表Table 3 :Dam types of small-sized reservoirs in Hebei province

        3 水庫(kù)安全狀況

        經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行,加之原設(shè)計(jì)、施工的先天不足,大部分小型水庫(kù)均存在諸多病險(xiǎn)隱患。2007年以來(lái),經(jīng)過(guò)安全鑒定的小型水庫(kù)中,三類(lèi)壩共671座,占65.1%,其中小(1)型三類(lèi)壩120座(62.5%),?。?)型三類(lèi)壩551座(65.7%)。

        小型病險(xiǎn)水庫(kù)的主要問(wèn)題包括防洪標(biāo)準(zhǔn)低、壩體不穩(wěn)定、滲漏嚴(yán)重以及工程破損嚴(yán)重等。

        3.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求

        根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),病險(xiǎn)水庫(kù)中65.6%的防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求。其原因主要包括幾個(gè)方面:一是溢洪道未開(kāi)挖至設(shè)計(jì)斷面,導(dǎo)致泄流能力不足;二是現(xiàn)狀壩頂高程低于設(shè)計(jì)值,導(dǎo)致調(diào)洪能力不足;三是粘土心墻(斜墻)頂高程偏低,不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求;四是按最新水文及地形數(shù)據(jù)復(fù)核,來(lái)水超過(guò)調(diào)蓄能力。

        表4 河北省小型水庫(kù)主要病險(xiǎn)情況統(tǒng)計(jì)表Table 4 :Main defects with the small-sized reservoirs in Hebei province

        3.2 結(jié)構(gòu)安全不滿足要求

        對(duì)于土石壩,大部分是由于壩坡過(guò)陡造成抗滑穩(wěn)定不滿足要求,許多大壩坡比陡于1∶1.5。部分漿砌石壩的基底應(yīng)力不均勻系數(shù)超規(guī)范允許值,少數(shù)壩體拉應(yīng)力計(jì)算值偏大。

        3.3 滲流安全不滿足要求

        許多土壩就地取材且碾壓質(zhì)量偏低;有的壩基砂礫層防滲處理效果不好;部分粘土斜墻施工質(zhì)量差,實(shí)際已發(fā)生滲透破壞;部分大壩下游未設(shè)排水設(shè)施或排水設(shè)施損壞;在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn),有些土壩下游壩坡存在滲水,許多大壩下游存在沼澤化甚至大面積積水。部分漿砌石壩多處開(kāi)裂、砂漿脫落,有的壩體膠結(jié)材料采用石灰土,有的兩岸巖體裂隙發(fā)育,許多壩體大面積滲漏甚至存在噴射狀水流。

        3.4 其它問(wèn)題

        通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),許多小型水庫(kù)還存在以下問(wèn)題:壩頂寬度過(guò)窄、壩體由于沖刷或耕種破損嚴(yán)重、放水洞進(jìn)出口損壞、溢洪道抗沖能力不足、導(dǎo)流墻長(zhǎng)度不足導(dǎo)致泄洪沖刷壩腳、無(wú)上壩路等。

        4 除險(xiǎn)加固建議

        我國(guó)政府已充分意識(shí)到小型水庫(kù)病險(xiǎn)情況的嚴(yán)重性,近年來(lái)逐步加大除險(xiǎn)加固工作力度。中發(fā)[2011]1號(hào)文更是明確了在新形勢(shì)下水利的戰(zhàn)略地位,提出“十二五”期間全面完成小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固建設(shè)[5]。河北省2007~2009年有120座?。?)型水庫(kù)列入除險(xiǎn)加固規(guī)劃,2010年有250座?。?)型水庫(kù)列入水利部除險(xiǎn)加固規(guī)劃,2011年有300座?。?)型水庫(kù)列入省內(nèi)除險(xiǎn)加固規(guī)劃。

        小型病險(xiǎn)水庫(kù)由于數(shù)量眾多、任務(wù)繁重,應(yīng)因地制宜地制定除險(xiǎn)加固指導(dǎo)意見(jiàn)。水利部辦規(guī)計(jì)[2011]206號(hào)文提出,小(2)型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程重點(diǎn)安排直接關(guān)系水庫(kù)安全運(yùn)行的擋水建筑物、泄水建筑物、輸水建筑物、基礎(chǔ)及兩岸壩肩的加固處理,以及與運(yùn)行安全有關(guān)的閘門(mén)、啟閉設(shè)備的改造,適當(dāng)安排必要的安全監(jiān)測(cè)、通信報(bào)警和管護(hù)用房建設(shè),從嚴(yán)控制防汛道路建設(shè)[6]。針對(duì)河北省小型病險(xiǎn)水庫(kù)存在的主要問(wèn)題,應(yīng)本著“安全可靠、節(jié)約投資”的原則,合理安排加固工程措施。

        4.1 防洪達(dá)標(biāo)措施

        河北省大多小型水庫(kù)以蓄水灌溉為主要功能,并且放水設(shè)施為洞徑很小的涵管,不適合采取降低汛限水位的非工程措施。此類(lèi)水庫(kù)在地質(zhì)、地形及下游條件合適的情況下,宜選用改擴(kuò)建原溢洪道的方案;若壩體由于沉降或破損導(dǎo)致壩頂高程不足時(shí),應(yīng)考慮恢復(fù)壩頂高程;采取增設(shè)或加高防浪墻解決壩頂超高不足問(wèn)題時(shí),墻高不宜大于1.2 m;粘土心墻(斜墻)頂高程不足時(shí),應(yīng)加高防滲體高程。

        4.2 土石壩壩坡穩(wěn)定處理

        應(yīng)分析壩坡不穩(wěn)的具體原因,結(jié)合壩型、壩高、地形等因素,綜合考慮放緩邊坡、壩坡培厚等方案;對(duì)壩頂路面過(guò)窄的,宜考慮壩坡培厚,路面一般可采用泥結(jié)碎石以滿足防汛搶險(xiǎn)需要;上游護(hù)坡應(yīng)采用原材料種類(lèi)進(jìn)行返修、加固,下游護(hù)坡應(yīng)盡量簡(jiǎn)化。

        4.3 防滲處理

        對(duì)于壩基滲漏,若覆蓋層和透水層厚度較小、水庫(kù)可放空,可采用截水槽或水平鋪蓋,否則應(yīng)考慮采用垂直防滲措施;對(duì)于清基不徹底、斷層破碎帶引起的壩基或繞壩滲漏,可采用灌漿措施;對(duì)壩后沼澤化、壩基有承壓水的情況,可選用透水蓋重或減壓井。對(duì)于土石壩壩體滲漏,一般不宜采用混凝土防滲墻型式,可采用土工合成材料或粘土斜墻等防滲措施。

        4.4 泄水建筑物除險(xiǎn)加固

        河北省小型水庫(kù)的泄水建筑物絕大多數(shù)為開(kāi)敞式溢洪道,存在的主要問(wèn)題包括泄流能力不足、漿砌石結(jié)構(gòu)破損、抗沖能力不足、泄洪沖刷壩腳等。對(duì)于泄流能力不足,改擴(kuò)建時(shí)應(yīng)結(jié)合地形地質(zhì)條件進(jìn)行擴(kuò)寬、加深方案必選,鑒于干旱缺水的實(shí)際情況,條件允許時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用擴(kuò)寬方案;對(duì)于布置在壩頭的溢洪道,應(yīng)復(fù)核隔墻的穩(wěn)定、高度及長(zhǎng)度,避免泄洪沖刷或回流淘刷壩腳;對(duì)于土質(zhì)基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行必要的護(hù)砌。

        4.5 輸水建筑物除險(xiǎn)加固

        河北省小型水庫(kù)的輸水建筑物絕大多數(shù)為壩下涵管,存在的主要問(wèn)題是進(jìn)出口漿砌石破損、進(jìn)口淤堵、閘閥損壞,少數(shù)存在管涵斷裂、管周滲漏等現(xiàn)象。應(yīng)采取的除險(xiǎn)加固措施包括進(jìn)出口修復(fù)、閘閥更新。因管周填土質(zhì)量導(dǎo)致的滲漏,可采取進(jìn)口段開(kāi)挖回填、涵管外增設(shè)截水環(huán)、對(duì)接觸部位進(jìn)行灌漿、出口部位進(jìn)行貼坡反濾排水和導(dǎo)滲溝等措施。若管身發(fā)生嚴(yán)重破壞,應(yīng)廢除重建。

        4.6 運(yùn)行管理

        絕大多數(shù)?。?)型水庫(kù)未設(shè)安全監(jiān)測(cè)及管理設(shè)施,在除險(xiǎn)加固中應(yīng)設(shè)置水尺、通訊報(bào)警、管護(hù)用房等必要的設(shè)施。國(guó)內(nèi)已研發(fā)生產(chǎn)小型水庫(kù)自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備,可監(jiān)測(cè)雨量、水位、視頻信息,有條件的重點(diǎn)小型水庫(kù)可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用這些監(jiān)控設(shè)備。

        5 結(jié)語(yǔ)

        小型水庫(kù)作為大中型水庫(kù)的補(bǔ)充,對(duì)當(dāng)?shù)氐姆篮椤⒐喔?、養(yǎng)殖等發(fā)揮了重要作用。同時(shí)縱觀小型水庫(kù)的建設(shè)發(fā)展歷程,也存在許多失敗的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。經(jīng)過(guò)三、四十年的運(yùn)用,積累的隱患已經(jīng)嚴(yán)重威脅工程的安全,進(jìn)行除險(xiǎn)加固迫在眉睫。在“十二五”期間要完成如此眾多的小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固,在資金籌措、勘察設(shè)計(jì)、工程施工、建設(shè)管理等方面都將面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

        [1]何樹(shù)勛.河北省水庫(kù)建設(shè)成就輝煌[J].海河水利,1984,(03):67-69.

        [2]張妥.河北科學(xué)技術(shù)志[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,1993.

        [3]張發(fā)生.河北省水庫(kù)建設(shè)成就回顧[J].河北水利,2009,(09):20-21.

        [4]冷斌,張寶福,趙志民,等.海河志[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1998.

        [5]中共中央國(guó)務(wù)院.關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定[Z].2011.

        [6]水利部辦公廳.關(guān)于印發(fā)小(2)型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見(jiàn)的通知[Z].2011.

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