呂亞楠
(河南省水利信息中心,河南 鄭州 450003)
水庫大壩是興利除弊的重要水利樞紐工程,擔負著人畜飲水、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電等極為重要的任務,同時,作為防汛工作的重要組成部分,水庫大壩在抵御洪澇災害中也發(fā)揮著不可替代的作用。
據(jù)中國2013年水庫工程普查,10萬m3及以上的水庫工程共98 002 座,其中大型水庫有756 座。如此龐大的工程體量,要求水庫管理者必須加強水庫大壩的后期管理,全力保障水庫大壩的安全運行,對國家和人民的生命財產(chǎn)安全負責。
大壩是控制和支配水流的水工建筑物,和水庫同屬于水利樞紐,兩者互相協(xié)作配合,在防洪保安、調(diào)配水量和水力發(fā)電方面發(fā)揮著重要作用。一旦水庫失事,大壩決口,必將會給下游造成毀滅性打擊。因此,水庫大壩安全至關重要,在管理過程中,不得有絲毫疏漏。
大壩安全管理的關鍵時點分別在于筑壩期建設管理、運行期安全監(jiān)測、日常維護和除險加固。大壩安全管理工作是過程管理,貫穿大壩建設、投用、維修維護的全過程。
在大壩立項及修筑階段,建設單位、設計單位、施工單位和監(jiān)理單位要通力合作,各司其職,齊抓共管,形成合力,切實保證水庫大壩的建設質(zhì)量,把好水庫大壩安全的第一道關口。
作為工程建設的主導,建設單位負有“組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督、服務”的職責,要抓好建設中重大事項的組織決策,營造良好的建設環(huán)境,促成參建單位團結和諧的協(xié)作關系,推進大壩的建設安全。
設計單位要根據(jù)現(xiàn)場條件,通盤考量,高瞻遠矚,著眼長遠,針對可能發(fā)生的自然災害等,全面考慮應用材料的選擇,根據(jù)實際優(yōu)化設計方案,確保工程的永久可用性。
施工單位要深入了解設計意圖,完善施工現(xiàn)場管理機制,健全安全檢查制度,嚴格按照設計和規(guī)范施工。對進出現(xiàn)場的施工材料和施工機械進行安全檢查,堅決清退殘次廢料,禁止存在安全隱患的材料和機械進入現(xiàn)場,在工程質(zhì)量上予以保證。
監(jiān)理單位要增強責任意識,強化監(jiān)督管理措施和隱患整改措施,主抓材料質(zhì)量和施工質(zhì)量管理、進度管理、投資控制和安全管理。尤其要重點抓好土方開挖、重點工程、隱蔽工程和混凝土工程的施工質(zhì)量。
水庫大壩安全監(jiān)測是保障水庫工程健康、安全、穩(wěn)定運行的重要手段,是水庫安全管理工作的重要組成。
水庫大壩一經(jīng)建成投用,就面臨著自然界中各種自然災害的挑戰(zhàn),如泥石流、地震等。同時,大壩內(nèi)部的結構強度、滲流等問題也可能導致大壩處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此,在日常管理工作中,要對大壩進行持續(xù)的安全監(jiān)測,開展安全綜合評價,掌握大壩的結構形態(tài),保障大壩安全。
大壩的安全監(jiān)測主要分為外部監(jiān)測和內(nèi)部監(jiān)測。外部監(jiān)測主要是變形監(jiān)測,包括水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測、三維位移監(jiān)測、撓度監(jiān)測和傾斜監(jiān)測等,此外還包括沉陷、滲流的觀測項目以及溫度、水位、雨量等水文勘測項目;內(nèi)部監(jiān)測主要包括內(nèi)部位移、滲流壓力、滲流量、土壓力、混凝土應力、裂縫等的自動化監(jiān)測。
水庫管理單位要建立健全大壩安全監(jiān)測的相關制度,按規(guī)范要求設置必要的監(jiān)測項目,充分利用科技進步,配備先進的儀器設備,搭建智能化、自動化、信息化的大壩在線監(jiān)測系統(tǒng),及時捕捉大壩性狀變化的特征信息,真正實現(xiàn)在線監(jiān)測預警功能,確保大壩安全監(jiān)測發(fā)揮其應有的“耳目”作用。
大壩最薄弱的階段在于施工期,初次蓄水期和老化期,運行時期的不同使得安全監(jiān)測的重點也各不相同。初次蓄水期大壩安全監(jiān)測的重點在于設計參數(shù)的復核及施工質(zhì)量的檢驗,而老化期大壩安全監(jiān)測的重點在于材料的老化。管理單位要根據(jù)監(jiān)測時間點,合理安排具體的監(jiān)測手段,提高針對性和監(jiān)測效益。
水庫大壩的日常維護是水庫管理工作的重要組成部分,水庫管理單位必須做好大壩及附屬設施的維護保養(yǎng),以保障水庫大壩的長期穩(wěn)定運行。
由于設計、施工、管理以及自然損耗等多方面原因,水庫大壩工程會發(fā)生各種各樣的隱患和損壞,“千里之堤毀于蟻穴”。因此,水庫管理單位必須定期不定期地對水庫大壩進行日常巡查,維護保養(yǎng)。要加強安全檢查工作,日常巡檢、定期巡檢和特別巡檢相結合,每次檢查都要做好現(xiàn)場記錄。如發(fā)現(xiàn)問題,要詳細描述時間、部位、險情,有條件時應攝影留證;針對問題要仔細分析成因,提出針對性的處理措施,切實貫徹“經(jīng)常養(yǎng)護、隨時維修、養(yǎng)重于修、修重于搶”的原則,以維持水庫大壩正常功能,保證其安全運行。
大壩日常維護的重點包括檢查庫區(qū)范圍內(nèi)是否有山坡蠕變、滑坡,配套附屬設施的局部損壞等;混凝土壩要檢查混凝土老化、鋼筋銹蝕、裂縫修補和滲漏處理,以及閘門管道更換修復、機電設備的維護保養(yǎng)等;土石壩在關注滑坡、裂縫和滲漏的同時,還要關注白蟻防治的問題。
修建水庫,在很大層面上講,是為了興利除弊。但是,由于各種原因,目前中國很多水庫都是長期帶病運行,或防洪標準偏低,達不到相關規(guī)定要求,或工程質(zhì)量較差,自然侵蝕、老化失修等,不但不能充分發(fā)揮其興利效應,還嚴重威脅下游人民的生命財產(chǎn)安全。
水庫帶病運行有以下三大隱患:一是由于水庫自身安全運行不能保障,一旦失事,必將給下游人民帶來不可預估的災難;二是調(diào)蓄能力降低,汛期影響行洪安全;三是難以正常攔蓄水源,造成水資源浪費,不能最大限度地發(fā)揮效益。因此,水庫除險加固是為了確保水庫在設計標準下安全運行,充分發(fā)揮工程設計效益,保證大壩安全的工程性措施,是非常必要的。
首先是要做好前期工作,組織大壩安全鑒定,查明大壩的病險情況,收集、分析、整理相關資料,具體問題具體分析,確定切合實際的加固方案,同時還要把汛期的因素考慮進去,統(tǒng)籌謀劃;其次要對薄弱環(huán)節(jié)和排查出的隱患采用具體的工程措施,包括但不限于壩頂、壩坡、壩基和壩體的截滲加固、溢洪道、輸水洞(管)的防滲加固等,廣泛采用新技術、新方法、新材料、新工藝,提高病險水庫加固的科技含量,提高工程效益;然后是要保證必要的資金投入,完善配套設施及監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng),提高管理手段和技術水平;最后要完善竣工驗收等相關責任制度,加強工程質(zhì)量管理。
隨著時間的推移,已進行除險加固的大壩仍不可避免出現(xiàn)老化,各種新問題新險情也會不斷被發(fā)現(xiàn)。2019年汛前,僅河南省就有256座大中小型水庫出現(xiàn)新的病險問題,給防汛工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。所以,水庫大壩除險加固是發(fā)展的,動態(tài)的,是長期艱巨的任務,除險加固后也不能高枕無憂,要時刻警醒,持續(xù)監(jiān)測,及時消除安全隱患。
水庫大壩的安全不僅關系到國家建設、社會進步和國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展,還與廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全息息相關。作為水庫管理從業(yè)人員,必須提高站位,明確責任,加快技術創(chuàng)新和管理創(chuàng)新,逐步建立水庫自動化監(jiān)測、評價、管理系統(tǒng)等,結合水庫大壩安全管理的關鍵時點,全力保證大壩正常攔蓄,保障水庫的正常運行和長治久安。