羅林

（昭通市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，云南 昭通 657000）

1 問(wèn)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(fù)著神圣的使命。水庫(kù)工程由于防洪效益、灌溉效益等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越，社會(huì)效益顯著，國(guó)家對(duì)既有水庫(kù)工程除險(xiǎn)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(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，先后對(duì)一些小型病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，并已上報(bào)審批列項(xiàng)、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(kù)163座。總庫(kù)容達(dá)1.17億立方米，在防汛抗洪、灌溉供水、保護(hù)生態(tài)等方面發(fā)揮了巨大作用。由于大多數(shù)小型水庫(kù)始建于20世紀(jì)五六十年代，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差，多數(shù)為半拉子工程。這些病險(xiǎn)水庫(kù)，嚴(yán)重的不能蓄水，少部分需限制蓄水量，大部分是帶病運(yùn)行，安全問(wèn)題十分突出，對(duì)下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)和重要基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成很大的威脅，同時(shí)也嚴(yán)重影響了水庫(kù)工程效益的正常發(fā)揮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全市有96座小型水庫(kù)屬重點(diǎn)危險(xiǎn)庫(kù)，是防洪安全和正常運(yùn)行安全的心腹之患。因此，小型病險(xiǎn)水庫(kù)工程除險(xiǎn)加固在一定時(shí)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(wèn)題，對(duì)于小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固應(yīng)采取什么樣的設(shè)計(jì)方案才能經(jīng)濟(jì)、合理而有效地使病險(xiǎn)水庫(kù)得到治理是亟待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)結(jié)合多年設(shè)計(jì)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中的有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。

2 小型病險(xiǎn)水庫(kù)普遍存在的問(wèn)題

由于大多數(shù)小型水庫(kù)始建于20世紀(jì)五六十年代，受當(dāng)時(shí)國(guó)民經(jīng)濟(jì)條件的制約，工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低、質(zhì)量差，多數(shù)為半拉子工程，以燕麥地水庫(kù)工程設(shè)計(jì)為例，小型病險(xiǎn)水庫(kù)一般普遍存在以下一些主要問(wèn)題。

2.1 土壩

主要有以下幾種情況：

土料填筑未達(dá)標(biāo)，壩頂偏低，背水坡比過(guò)陡。土壩設(shè)計(jì)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(dá)40cm。壩頂寬度3.5～5.0m，整個(gè)壩頂向上游傾斜，高差40cm。土壩背水坡比過(guò)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(hù)坡破壞嚴(yán)重。原設(shè)計(jì)干砌石護(hù)坡厚30cm，但施工時(shí)塊石超徑和遜徑較為嚴(yán)重，致使塊石粒徑大小不一，砌筑質(zhì)量較差。護(hù)坡塊石受風(fēng)化、波浪淘刷及冰凍影響，加之管理養(yǎng)護(hù)不善，護(hù)坡塊石破壞嚴(yán)重?，F(xiàn)塊石縫隙較大處約在10厘米左右，塊石松動(dòng)，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(shí)層間不明晰，使兩層濾料混雜。實(shí)際上，塊石護(hù)坡基本上已失去其防護(hù)功能，再不維修，已威脅大壩安全。

壩后無(wú)排水措施或排水堵塞。現(xiàn)壩體壩后坡腳處既無(wú)排水設(shè)施，亦無(wú)減壓設(shè)備（或排水設(shè)施堵塞，喪失了功能）。水庫(kù)自建成以來(lái)一直處于低水位運(yùn)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(kù)在高水位運(yùn)行時(shí)壩后不存在滲透破壞。

大壩無(wú)觀測(cè)設(shè)施。大壩無(wú)滲流及位移觀測(cè)設(shè)備，無(wú)法觀測(cè)壩體浸潤(rùn)線和壩體位移情況，致使管理人員無(wú)法全面掌握水庫(kù)運(yùn)行情況，對(duì)水庫(kù)的安全調(diào)度帶來(lái)很大困難。

2.2 溢洪道

溢洪道無(wú)護(hù)砌及消能設(shè)施，渠底高程又較底，一方面使水庫(kù)無(wú)法正常蓄水，水資源未能得到充分利用；另一方面溢洪道無(wú)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(zhǎng)度不滿足土壩加高培厚要求。

2.4 工程管理

水庫(kù)工程管理機(jī)構(gòu)不健全，管理權(quán)限及職責(zé)不明確，無(wú)必要的管理設(shè)備。

3 小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的必要性

3.1 工程隱患較多

目前小型病險(xiǎn)水庫(kù)存在較多隱患，如土壩高程偏低，背水坡比過(guò)陡，多數(shù)上游干砌石護(hù)坡基本已失去防護(hù)作用，壩后無(wú)防滲措施。溢洪道一般為開敞明渠，不僅無(wú)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(xiǎn)情都直接威脅著水庫(kù)的安全運(yùn)行。

3.2 除險(xiǎn)加固是充分利用水資源的需要

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

3.3 水庫(kù)除險(xiǎn)加固為水利多經(jīng)營(yíng)開辟新路

多數(shù)小型病險(xiǎn)水庫(kù)于村鎮(zhèn)附近，水庫(kù)除險(xiǎn)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(diǎn)提供了機(jī)遇，為城市居民假休閑提供了優(yōu)雅的場(chǎng)所。綜上所述，對(duì)量大面廣的小型險(xiǎn)水庫(kù)及時(shí)進(jìn)行除險(xiǎn)加固是十分必要的。

4 小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)探討

近幾年，我們先后對(duì)一些病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。為使小型病險(xiǎn)水庫(kù)得到徹底治理，現(xiàn)結(jié)合設(shè)計(jì)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出如下幾個(gè)治理思路。

4.1 除險(xiǎn)加固方案選擇

水庫(kù)工程除險(xiǎn)加固應(yīng)充分利用既有工程，減少工程量，節(jié)約投資。水庫(kù)工程除險(xiǎn)加固方案一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面內(nèi)容：一是根據(jù)新的水文資料，復(fù)核水庫(kù)規(guī)模；二是達(dá)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(kù)除險(xiǎn)加固工程的除險(xiǎn)加固措施應(yīng)充分利用既有工程。因此，水庫(kù)除險(xiǎn)加固要沿既有壩體進(jìn)行加高培厚，以減少工程量，節(jié)約投資。對(duì)大壩質(zhì)量較好壩身不長(zhǎng)、淹沒不大的水庫(kù)，這樣做優(yōu)越性較大，宜對(duì)大壩采取加高培厚措施；但對(duì)壩身較長(zhǎng)的大壩，一般來(lái)講就顯得不夠經(jīng)濟(jì)合理。小型水庫(kù)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(yùn)距較近，因此，選用當(dāng)?shù)夭牧现伪容^適宜。設(shè)計(jì)中采用風(fēng)化料對(duì)既有壩體進(jìn)行加高培厚，除險(xiǎn)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(kuò)寬。根據(jù)新的水文資料，復(fù)核水庫(kù)規(guī)模，擴(kuò)寬溢洪道。一般水庫(kù)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(duì)溢洪道進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。增建非常溢洪道。利用有利地形增建非常溢洪道，提高水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)。輸水洞。輸水洞除險(xiǎn)加固一般主要包括：洞身接長(zhǎng)，消力池翻修，更換閘門和啟閉設(shè)備。要對(duì)輸水洞過(guò)流能力進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

綜合方案。依據(jù)各水庫(kù)的具體情況，可考慮加高大壩同時(shí)擴(kuò)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)?？赏ㄟ^(guò)調(diào)洪演算確定。

4.2 設(shè)計(jì)依據(jù)與工程質(zhì)量

小型病險(xiǎn)水庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)SL252-2000《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，確定水庫(kù)屬于小(I)型水庫(kù)或小(II)型水庫(kù)，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(jí)建筑物，臨時(shí)性建筑物為5級(jí)。一般采用的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)正常運(yùn)用(設(shè)計(jì))洪水為30年一遇(P=3.3%)，非常運(yùn)用(校核)洪水為 300 年一遇(P=0.33%)，臨時(shí)性建筑物設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為10年，設(shè)計(jì)中可根據(jù)實(shí)際情況具體確定。水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程要嚴(yán)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(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》和SL176-1996 利水電工程施工質(zhì)量評(píng)定規(guī)程》的規(guī)定，對(duì)每個(gè)分部工程中的每個(gè)單元工程質(zhì)量進(jìn)行單元工程、分部工程和單位工程檢查驗(yàn)收。

4.3 基礎(chǔ)資料要完整、準(zhǔn)確和可靠

水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容就是要根據(jù)新的水文資料復(fù)核水庫(kù)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(cè)量資料等基礎(chǔ)資料完整、準(zhǔn)確和可靠。這些基礎(chǔ)資料的準(zhǔn)確性將直接影響到水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)，特別是對(duì)收集到的資料要先驗(yàn)證后使用。不完整的地質(zhì)及測(cè)量資料應(yīng)及時(shí)補(bǔ)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(xiǎn)水庫(kù)一般都是上世紀(jì)50年代或60年代所建，那個(gè)時(shí)期由于受客觀條件限制，設(shè)計(jì)手段落后，無(wú)新技術(shù)、新材料、新工藝等措施，水庫(kù)工程設(shè)備陳舊落后。在水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，特別是在有關(guān)水庫(kù)規(guī)模、滲流、穩(wěn)定等復(fù)核設(shè)計(jì)中，不宜采用傳統(tǒng)手工計(jì)算，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化手段進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。對(duì)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(duì)閘門、啟閉設(shè)施、觀測(cè)設(shè)施、水庫(kù)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(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，各類小型病險(xiǎn)水庫(kù)設(shè)計(jì)由以功能性為主，逐漸改變?yōu)樵诒ＷC既有功能的前提下，實(shí)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(dòng)、社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，實(shí)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(jì)理念對(duì)小型病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，切實(shí)落實(shí)好科學(xué)發(fā)展觀的治水思路。

4.5 水庫(kù)除險(xiǎn)加固評(píng)價(jià)

從國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)看，治理后的小型水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益良好，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率一般可達(dá)15.4%以上，敏感性分析表明，工程具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。對(duì)水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固要在確保安全運(yùn)行的前提下進(jìn)行，為此，應(yīng)首先對(duì)小型水庫(kù)主體工程進(jìn)行加固處理。水庫(kù)建成后，可以將下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)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(jì)可持續(xù)發(fā)展提供保障，社會(huì)效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

各地方政府一直高度重視小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工作。大力研究小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固中的有關(guān)技術(shù)問(wèn)題，采用適宜的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案，使數(shù)以萬(wàn)計(jì)的病險(xiǎn)水庫(kù)得到徹底治理，發(fā)揮其防洪、灌溉等綜合效益，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展提供有力保障具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]袁芳.淺析小型病險(xiǎn)水庫(kù)加固設(shè)計(jì)中常見的問(wèn)題及措施.黑龍江科技信息.2009-11-05.