黃驍男
(莆田市水利局,福建莆田351100)
莆田市位于福建省沿海中部,轄區(qū)地形西北高、東南低,多山地丘陵,境內(nèi)河流主要分木蘭溪和萩蘆溪兩大水系,眾多支流共同匯聚向興化灣、平海灣方向入海。
全市多年平均降雨豐沛,約為全國平均值的2.4倍,但地區(qū)、季節(jié)分布很不均衡,受沿海臺風和天文大潮影響常造成嚴重的洪澇災(zāi)害。
新中國成立以來,莆田市的水庫工程經(jīng)歷了從無到有、從少到多的發(fā)展階段。
特別是在1958年“大躍進”和十年動亂期間背景下,全市掀起建設(shè)小型水庫熱潮。
這一時期建成的一大批小型水庫缺乏嚴格的基建程序,多數(shù)是工程技術(shù)人員憑借工作經(jīng)驗畫出大壩橫斷面圖,就開始動工修建,缺少系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和水文計算就發(fā)動群眾投工投勞完成。
土石料就近取用,特別是黏土心墻壩的黏土料更是無法達到規(guī)范要求標準,人工作業(yè)的夯實密度也存在問題,造成了許多工程防洪標準過低,施工質(zhì)量難以保證。
據(jù)2013年水庫注冊登記顯示,莆田市現(xiàn)狀在冊小型水庫共209座,其中小(1)型水庫37座,小(2)型水庫 172座。總庫容1.35億m3,興利庫容1.06億 m3,灌溉面積1.81萬hm2。壩型80%以上為土石壩。
自2000年起,莆田市陸續(xù)組織開展了對全市小型水庫的大壩安全鑒定工作并在鑒定基礎(chǔ)上每年投入少量的資金進行汛后應(yīng)急加固。但由于投入的資金有限,只能是應(yīng)急搶險加固性質(zhì),無法從根本上消除安全隱患。水庫在每年汛期仍然是出現(xiàn)險情的主要對象。
2009年全市小型水庫除險加固工作開始呈現(xiàn)依據(jù)計劃有序組織實施趨勢。當年全市共有13座重點小(1)型被列入水利部病險水庫除險加固第三批規(guī)劃,每座水庫平均由中央補助資金240萬元,2010年開始正式實施。
隨后水利部于2010年、2011年又先后啟動了新編東部重點小(1)型病險水庫加固規(guī)劃、重點小(2)型病險水庫加固規(guī)劃,福建省啟動一般小(2)型水庫除險加固規(guī)劃。
幾乎在同時,全市水利部門開始著手編制《莆田市小型病險水庫除險加固規(guī)劃》,將當時莆田市內(nèi)23座小(1)水庫,(13座小(1)型水庫2009年已實施水利部加固規(guī)劃的不列進來),157座小(2)型水庫,共180座小型水庫全部列入2011-2015年除險加固規(guī)劃盤子,下定決心全面鋪開組織實施,徹底解決小型水庫隱患。
2011年全市有17座小(1)型水庫列入水利部新編東部重點小(1)型病險水庫加固規(guī)劃,仙游縣共13座,每座補助450萬元,涵江區(qū)3座和秀嶼區(qū)1座,每座補助315萬元。
這些水庫于2011年年內(nèi)全部動工,當年度5座完成。2012年實施剩余12座重點小(1)型水庫除險加固任務(wù),投資6136萬元,2013年小(1)型水庫除險加固全部完成,至此對全市小(1)型水庫第一次較為全面的加固工作宣告完成,加固后水庫恢復(fù)原有功能,安全運行并產(chǎn)生效益。
2011年水利部啟動重點小(2)型水庫除險加固規(guī)劃,每座水庫平均補助240萬元,全市共有86座水庫列入。
其中仙游縣37座、涵江區(qū)19座、秀嶼區(qū)15座、城廂區(qū)12座、荔城區(qū)3座。
2011年內(nèi)計劃實施23座全部動工,2012年實施45座重點小(2)型水庫,23座全面完成,投資7 901萬元;12座完成主體工程,另10座任務(wù)過半,投資9 400萬元。2013年完成剩余41座重點小(2)型水庫除險加固任務(wù),完成投資11 316萬元。
此外,全市還有39座一般小(2)型水庫截止2013年已完成19座,剩余20座計劃14、15年分別完成10座;32座市級小(2)型水庫截止2013年已完成10座,剩余22座尚待實施。
莆田小型水庫多數(shù)為三類險壩,主要問題包括防洪標準低、滲漏嚴重、配套構(gòu)筑物老化破損、安全監(jiān)測缺失、工程效益嚴重衰減等[1-2]。
主要表現(xiàn)在3個方面:
1)現(xiàn)狀壩頂高程低于設(shè)計值,調(diào)洪能力不足,不能滿足實際運用要求。
2)隨著水文系列資料的延長和環(huán)境破壞程度加深,水庫溢洪道下游河道常年淤積嚴重,嚴重影響泄流能力,臺風暴雨季節(jié)遭遇大洪水時一旦不及時下泄將導(dǎo)致嚴重漫頂潰壩風險。
3)壩體防滲墻高度不足,壩體填筑質(zhì)量差,填土壓實度和滲透系數(shù)不符合規(guī)范要求,部分水庫分層施工未做處理[3-5]。
壩體、壩基或者壩肩滲透壓力增加、浸潤線偏高及滲漏量增大等問題不斷顯現(xiàn)。
原因初步分析是由于土石壩施工取材和碾壓夯實量不符合規(guī)范,特別是部分壩體填土料呈松散顆粒體結(jié)構(gòu),顆粒間存在孔隙,具有一定的透水性,水庫建成蓄水后在水頭作用下,水流沿壩體、壩基、壩肩兩岸的孔隙滲向下游,形成壩體、壩基和繞壩三類滲漏[6-7]。
在現(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)許多大壩下游已出現(xiàn)大面積積水。另外,原有放水涵洞采用漿砌塊石,尺寸一般為0.3~0.5 m,難以進入,砌體的膠凝材料一般為“三合土”強度低,運行多年老化嚴重,已出現(xiàn)嚴重的帶土滲漏,極易出現(xiàn)險情。
隨水庫運行時間延展,壩體由于庫水沖刷產(chǎn)生破損,溢洪道抗沖能力持續(xù)下降以及因為日常監(jiān)測養(yǎng)護不到位,大壩雜草叢生為白蟻生長提供條件,蟻患嚴重等。
水利部高度重視小型水庫除險加固工作,近年來不斷加大工作力度,莆田市在《水利發(fā)展十二五規(guī)劃》中明確提出“十二五”期間要基本完成全市小型水庫除險加固任務(wù),恢復(fù)防洪庫容,增強水資源調(diào)控能力。
小型病險水庫雖然數(shù)量眾多、任務(wù)繁重,但需因地制宜制定除險加固方案。
水利部辦規(guī)計〔2011〕206號文提出“小型水庫除險加固工程重點安排直接關(guān)系水庫安全運行的擋水、泄水、輸水建筑物、基礎(chǔ)及兩岸壩肩的加固處理,以及與運行安全有關(guān)的閘門、啟閉設(shè)備改造,適當安排必要的安全監(jiān)測”。
根據(jù)水庫存在不同問題采取不同的除險加固措施,提高防洪標準。
針對莆田小型水庫以蓄水灌溉為主要功能,放水涵洞口徑小,對汛期泄洪有較大影響,宜采取改擴建方案,莆田秀嶼區(qū)潮泉水庫即采取了在大壩左岸新建隧洞的措施。
針對壩體沉陷導(dǎo)致壩頂高程不足可考慮恢復(fù)壩頂高程、增設(shè)或加高防浪墻,同時在病險水庫加固過程中依托科研、設(shè)計、施工、大學院校等方面的技術(shù)力量,廣泛采用新技術(shù)、新方法、新材料、新工藝,力求體現(xiàn)先進性、科學性和經(jīng)濟性相統(tǒng)一,堅持加固與提高、加固與技術(shù)進步相結(jié)合。
對于壩基滲漏,若透水層厚度不大水庫可放空采用截水槽或水平鋪蓋,否則應(yīng)考慮垂直防滲處理;對于繞壩滲漏主要考慮灌漿措施[8-10]。
對于土石壩壩體滲漏,可采用土工合成材料或黏土斜墻等防滲措施。
大壩漏水處理采用“上堵、下排、中截”的原則,對土石壩重造高水平的防滲墻,如上游面土工膜、單管高壓旋噴樁、低彈模混凝土防滲墻等。不再采用過去那種效果差,時效短的防滲方法如充填灌漿、帷幕灌漿等。
秀嶼區(qū)群力水庫、仙游縣乘龍湖水庫均采用在壩體上游鋪設(shè)土工膜防滲方法,還可結(jié)合景觀處理護坡,采用塊重較大,外觀整齊的混凝土預(yù)制塊。
莆田市小型水庫泄水建筑物絕大多數(shù)為開敞式溢洪道,存在泄流能力不足、漿砌石結(jié)構(gòu)破損、抗沖能力不足等問題,加固時可結(jié)合地形對溢洪道進行擴寬,加大泄洪量。
清理下游河道連結(jié)面,對側(cè)岸為山體的進行防護,對底板裂縫進行補強。
針對閘閥損壞、進口淤堵,少數(shù)管涵斷裂現(xiàn)象,應(yīng)對進出口進行修復(fù),可新建進水口消力池,采用斜拉閘門進行控制,對金屬結(jié)構(gòu)老化嚴重的應(yīng)更新閘閥。
放水涵洞有地質(zhì)條件一般開挖隧洞,回填原涵洞,徹底解決涵洞問題。
沒有地質(zhì)條件也采用“套管”法較為徹底地解決涵洞滲漏問題。
要做好以下3項工作:
1)加強日常養(yǎng)護,重視壩體監(jiān)測工作,對經(jīng)過除險加固的大壩補設(shè)觀測設(shè)備及必要的管理設(shè)施,實現(xiàn)及時跟蹤監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)大壩隱患。
2)建立良性的水庫運營管理機制,落實嚴格的管理責任,確保責任到人,嚴格按照《水庫大壩安全管理條例》等法律法規(guī)的要求,使管理更加規(guī)范化、制度化。
3)投入非工程措施,包括防汛公路、管理房等便于日常管理,建設(shè)高水平水雨情自動化測報,便于汛期調(diào)度,進一步完善水利工程設(shè)施的監(jiān)管和維護,這對保障水利設(shè)施的正常運行,延長其使用壽命有著積極意義。
小型水庫作為大中型水庫的重要補充,對所在地防洪、灌溉發(fā)揮著重要作用。
縱觀莆田小型水庫建設(shè)歷程,研究水庫運行現(xiàn)狀,可以預(yù)測,隨著今后受限于地形、地質(zhì)、土地淹沒、移民、環(huán)境和經(jīng)費等因素,我國新建水庫的困難會逐漸增加,蓄水能力不足與全社會供水保障責任之間的矛盾必然更加突出,充分發(fā)揮已有小型水庫工程的效益將是必然出路。
因此,莆田在“十二五”期間要完成眾多小型水庫除險加固的目標任務(wù)是具有長遠發(fā)展眼光的有力舉措,但在資金籌措、勘察設(shè)計、施工管理等方面依然面臨嚴峻考驗,任重而道遠。
[1]丁留謙,郭軍,袁小勇.堤防除險加固技術(shù)進展(上)[J].中國水利,2000(02):26-27.
[2]陳開武,惠仕兵,宋光普.病險水庫除險加固問題探討[J]. 四川水利,2005(03):30-32.
[3]萬達.水庫除險加固工程建設(shè)分析[J].廣東科技,2010(24):183-184.
[4]肖艷,張光科,劉超.石城子水庫砌石拱壩除險加固設(shè)計[J]. 西北水電,2007(04):37-39.
[5]郭峰.水利工程除險加固技術(shù)探討[J].民營科技,2014(01):180.
[6]馬海燕,陳小瓊.棺材溝水庫除險加固工程的設(shè)計[J].水利科技與經(jīng)濟,2013,19(07):19-20.
[7]劉武,李曉強.小型水庫除險加固處理方案與水庫利用探討[J].陜西水利,2009(01):85.
[8]張健民.小型病險水庫除險加固設(shè)計常見問題及建議[J]. 貴州水力發(fā)電,2011,25(06):79-81.
[9]漆蘭,楊再松.小型病險水庫除險加固設(shè)計[J].科技傳播,2010(16):93.
[10]黃志良.病險水庫的除險加固設(shè)計[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2012(05):283.