淤地壩防汛與安全度汛
2020-01-21 00:29程平福
中國水土保持 2020年8期
程平福
(莊浪縣水土保持站，甘肅 莊浪 744699)
淤地壩的大規(guī)模建設(shè)，在控制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境、促進經(jīng)濟社會發(fā)展的同時，也給防汛工作帶來了很大的挑戰(zhàn)。防汛度汛安全是淤地壩安全運行的主要環(huán)節(jié)，規(guī)范淤地壩安全防汛工作，有效防御洪水災(zāi)害，保障工程安全運行，充分發(fā)揮其攔泥、滯洪效益，最大限度地減輕洪水災(zāi)害給人民群眾生命財產(chǎn)造成損失，統(tǒng)一、高效、有序地開展淤地壩防汛工作，對淤地壩的安全運行和水土保持工作的順利開展具有重大意義。
1 從思想上高度重視淤地壩防汛工作
黃土高原地區(qū)汛期天氣多變，局部地區(qū)容易發(fā)生洪澇災(zāi)害，給淤地壩的防汛及安全運行帶來了很多困難和問題。隨著壩庫多年運行，壩體和輸水建筑物水毀和損壞現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重影響淤地壩的蓄水、防洪和泄洪能力。近年來，水利部開展了淤地壩除險加固工程項目，淤地壩的安全隱患得到了有效消除，提高了淤地壩的防汛抗洪能力，但開展淤地壩防汛工作不能存在麻痹和僥幸心理，新的險情和隱患會隨時出現(xiàn)，絕不能掉以輕心。目前，淤地壩發(fā)揮著良好的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益，多數(shù)淤地壩還承擔鄉(xiāng)村道路的功能，部分淤地壩是蓄水利用工程，其蓄水作為當?shù)鼐用裆钣盟?，有少?shù)壩庫下游則有民居和其他基礎(chǔ)建筑物。因此，我們要牢固樹立以人為本、生命至上、安全發(fā)展的科學理念，做好淤地壩防汛度汛工作。汛前要明確各級人民政府責任人及主管部門負責人，汛期各級防汛部門要結(jié)合每年汛情部署防汛工作，通過印發(fā)宣傳手冊、懸掛警示牌等多種方式加強對周邊群眾壩庫防汛安全的宣傳與教育，從而使廣大干部和群眾充分認識到淤地壩防汛安全的重要性。
2 做好防汛各項準備工作
淤地壩的防汛工作要提早安排，精心部署，每年汛前要及早開展淤地壩防汛前期準備工作。北方地區(qū)冬季寒冷，冬季運行時會產(chǎn)生冰凌現(xiàn)象。渠道水流表面會結(jié)冰，當渠道內(nèi)水流靜止或者流速非常小時，渠水結(jié)冰凍脹會使渠道邊坡產(chǎn)生裂縫，影響來年使用。混凝土屬于剛性材料，具有較高的抗壓強度，但抗拉強度較低，適應(yīng)拉伸變形或不均勻變形的能力較差，在凍脹力的作用下容易發(fā)生破壞，常見的破壞形式有鼓脹及裂縫、架空隆起和滑塌斷裂等。出現(xiàn)貫通性裂縫或者斷裂現(xiàn)象，流水就會通過裂縫滲入建筑物基礎(chǔ)，原有基礎(chǔ)土層被水流長時間沖刷侵蝕而掏空，最終導(dǎo)致混凝土建筑物垮塌。同時，土壩壩體也容易受凍脹影響而產(chǎn)生裂縫。因此，要在汛前及早開展淤地壩安全隱患排查。要求工程管護人員，或者管理單位組織專業(yè)人員，對轄區(qū)內(nèi)的淤地壩逐壩登記，進行一次全面細致的安全隱患排查。不留一壩，不留死角，檢查壩體、臥管、尾水渠、壩坡排水溝、溢洪道、上壩道路等，明確每座淤地壩防汛的薄弱部位和環(huán)節(jié)。在檢查壩體建筑物的同時，還要對照檢查安全管理責任、日常運行管理責任、防汛預(yù)案制訂、防汛物資及防汛隊伍建設(shè)等方面的落實情況。對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題要分類登記造冊，建立檔案，認真分析原因，研究制定切實可行的整改措施，限期整改。
根據(jù)檢查結(jié)果和每座壩的具體情況，制訂單壩防汛預(yù)案，明確防汛目標。對存在重大險情和隱患無法及時消除的淤地壩，要制訂應(yīng)急預(yù)案，空庫運行。加強上壩巡查，及時掌握險情發(fā)展趨勢。對蓄水較多的淤地壩要嚴格按照“滯洪排清”的運行方式，汛期及時騰空庫容，確保淤地壩度汛安全。特別是對工程下游有村莊、學校、工礦、道路等基礎(chǔ)設(shè)施，潰壩后可能影響下游居民生命財產(chǎn)安全的淤地壩，要制訂切實可行的防汛搶險應(yīng)急預(yù)案，明確”防、撤、搶”措施。落實汛期上壩巡查和防汛值守制度，堅決杜絕重大安全隱患事故發(fā)生。
汛前籌備防汛經(jīng)費，組建防汛搶險隊伍，儲備防汛物資。在工程附近，交通便利的地方，儲備好編織袋、鐵絲、砂石料等各類防汛搶險物資，并做好防汛搶險物資的倉儲和管理。對管理人員和防汛搶險人員進行防汛搶險技術(shù)訓(xùn)練和實戰(zhàn)演習，熟悉工程環(huán)境、工程情況、防汛材料、設(shè)備操作和通信設(shè)備，避免防汛搶險時慌亂失措，造成不應(yīng)有的損失，在任何情況下均能做到“招之即來，來之能戰(zhàn)，戰(zhàn)之能勝”。
3 臥管及尾水渠的管理
(1)臥管、涵管及尾水渠是淤地壩輸水建筑物，也是基礎(chǔ)建筑物，只有輸水建筑物的安全運行，才能保證淤地壩的安全和穩(wěn)定。尤其是沒有配建溢洪道的淤地壩，更應(yīng)該加強臥管、尾水渠等輸水建筑物的管理和維修養(yǎng)護。早期修建的淤地壩，臥管多數(shù)為裝配式，臥管蓋板與側(cè)墻不是一體的，這種結(jié)構(gòu)的臥管穩(wěn)定性差，抗破壞能力差，容易受凍脹影響而產(chǎn)生裂縫。另外，以前建設(shè)的臥管配筋率低，隨著多年的運行，多數(shù)已出現(xiàn)不同程度的損壞、水毀，致使淤地壩帶病運行。因此，汛前要詳細查明受損部位，檢查是否存在塌方掩埋情況，有無裂縫、滲水空蝕等損壞現(xiàn)象，排水是否正常，放水孔塞是否齊全，通氣孔是否被堵塞。明確受損原因，制訂具體的維修方案，及時除險加固，消除隱患，確保臥管正常運行和排水。
當前，農(nóng)村的枯枝爛葉、雜草、垃圾較多，一遇暴雨，被水流沖帶到壩庫，若遇到泄水建筑物排水，大量的雜物就會隨水流匯集到臥管處或者溢洪道進水口處，影響正常排水和泄洪。特別是臥管排水孔尺寸較小(多數(shù)臥管孔直徑為30～40 cm)，容易被雜物堵塞，導(dǎo)致洪水不能及時排出，從而使庫區(qū)水位急劇上升，影響壩體安全，甚至造成洪水漫頂、垮壩等重大事故。因此，要及時清除壩庫周圍枯枝爛葉等，若有超強降雨發(fā)生，在臥管排洪時要派專人值守，防止臥管堵塞。
提倡汛期淤地壩空庫運行，或者將庫區(qū)水位降至最低。但在檢查中發(fā)現(xiàn)，有些淤地壩的管護人員除了將水位降到最低，為了增大臥管排水量，還將臥管所有孔塞全部打開，這種做法是不科學、不正確的?？兹看蜷_后，隨著庫區(qū)水位的急劇上升，會有大量洪水同時排出，高速水流沖力超過了臥管消力池和涵管的受力范圍，可能會導(dǎo)致不同程度的損壞，從而影響輸水建筑物的穩(wěn)定性和安全性。同時，大量洪水高速流出，會造成洪水溢出尾水渠，進而沖刷尾水渠基礎(chǔ)和壩坡，同時還會對尾水渠出口處的消能設(shè)施和溝道產(chǎn)生嚴重沖刷和破壞。汛期臥管開啟孔數(shù)要根據(jù)工程原設(shè)計中一次排完最大設(shè)計洪水總量的孔數(shù)來確定，不得隨意開啟孔塞，更不能將全部孔塞同時打開。臥管、臥管消力池、尾水渠損壞后通過維修能夠除險加固，維修相對方便，而涵管在壩體內(nèi)埋得很深，損壞后很難維修和更換處理，要想辦法養(yǎng)護好涵管，延長其使用壽命。
(2)尾水渠是經(jīng)常性排水建筑物，是最容易受凍脹影響而損壞的排水建筑物，也是近年來淤地壩維修頻率最高的部位。尾水渠容易產(chǎn)生裂縫、鼓脹、斷裂和塌陷，一旦出現(xiàn)損壞，流水就會下滲，侵蝕地基，最終導(dǎo)致尾水渠全部損壞，進而嚴重沖刷背水坡，影響壩體的穩(wěn)定和安全。因此，在安全檢查時一定要重視尾水渠的運行情況，若有損壞則要及早維修，防止小隱患造成大損失。若損壞范圍大，則要拆除重建。根據(jù)近年來的維修經(jīng)驗，建議將尾水渠改為箱涵式，或者涵管式代替原來的矩形或者梯形明渠，并在上面覆土1～1.5 m，能減輕凍脹影響，延長使用壽命。尾水渠采用箱涵結(jié)構(gòu)時，涵管出口處采用消力池或者挑鼻消能，涵管可采用單排式，也可采用多排式。
4 溢洪道的運行與管理
溢洪道的運行安全是保證淤地壩安全的重要環(huán)節(jié)。溢洪道是淤地壩重要的防汛設(shè)備，多建在土壩的一側(cè)，當壩庫內(nèi)水位超過安全限度時，水就從溢洪道流出，防止壩體損壞。溢洪道按泄洪標準和運用情況，分為正常溢洪道和非常溢洪道，后者用于宣泄非常洪水。溢洪道的維修和養(yǎng)護對整個淤地壩建筑物都有著重要的意義。因此，淤地壩管護單位和管護人員要加強溢洪道的維修養(yǎng)護和運行管理，提高管理水平，使溢洪道能正常發(fā)揮作用，保障淤地壩的安全度汛。
一般情況下，溢洪道泄水的機會很少，大流量的泄水就更少了，十幾年才可能出現(xiàn)一次，由于出現(xiàn)大洪水的機會比較少，且沒有一定的預(yù)兆和規(guī)律，因此要將溢洪道管理的重點放在日常的養(yǎng)護和維修上，要隨時做好迎戰(zhàn)大洪水的準備。確保溢洪道能正常工作，確保防汛安全和壩體安全。汛期要保證洞內(nèi)暢通，平時要定期檢查溢洪道各組成部分是否有淤泥、雜物堆積或者塌陷、堵塞現(xiàn)象。同時也要注意在檢查中發(fā)現(xiàn)問題，并及時采取有效措施，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。
在安全檢查中，要仔細檢查溢洪道各部分(地板、側(cè)墻、洞頂)混凝土結(jié)構(gòu)是否有剝落、裂縫、滲水、鼓脹、斷裂等情況，若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時制訂維修方案，加固維修。對溢洪道的消能情況予以合理檢查，就溢洪道而言，消能效果的好壞直接影響著工程的安全，采用消力池消能的，應(yīng)就水躍的具體發(fā)生情況予以密切觀察；鼻坎挑流時，應(yīng)對水流是否具有沖刷壩腳進行全面系統(tǒng)的觀察，還要了解與觀察沖刷坑深度是否逐步擴大，若發(fā)現(xiàn)不能正常發(fā)揮作用，要聯(lián)系設(shè)計單位，考慮重新設(shè)計和重建。
5 壩體的運行管理
5.1 壩體裂縫與滑坡的處理
平時要定期檢查壩頂有無裂縫、不均勻沉陷、積水或雜草生長現(xiàn)象；查看上、下游壩坡有無裂縫、滑坡、塌坑、沖刷溝、鼠洞等，近壩水面有無冒水等異?，F(xiàn)象；壩趾附近有無滲水、管涌、流土或隆起等現(xiàn)象，壩端岸坡繞壩滲水是否異常。汛期要保證壩坡排水溝、兩岸上壩道路排水暢通。若壩坡排水溝斷裂或者填堵，兩岸道路排水直接流向壩頂或壩坡，會沖刷壩體，形成沖溝，若排水長期浸潤壩體，土料含水量增高會造成失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡等災(zāi)害。壩體裂縫有橫向裂縫和縱向裂縫，若出現(xiàn)貫通性橫向裂縫，壩體就有可能產(chǎn)生漏水或漏洞。有水流入縱向裂縫，也會使筑壩土料含水量增高，導(dǎo)致壩坡失穩(wěn)而產(chǎn)生滑坡。
對于表面干縮、冰凍裂縫，以及寬1～2 cm、深小于1 m的裂縫，可只進行縫口封閉處理；對于縫寬大于2 cm、深不大于3 m的沉陷裂縫，待裂縫發(fā)展穩(wěn)定后，可采用開挖回填方法處理；對于裂縫較深、數(shù)量較多的內(nèi)部裂縫，可采用充填式黏土灌漿法處理；對于中等深度的裂縫，特別是以蓄水為主的骨干壩，當水位較高，不宜全部采用開挖回填法處理時，可采用上部開挖回填與下部灌漿相結(jié)合的方法處理；對于因壩體滑坡產(chǎn)生的裂縫，應(yīng)先處理滑坡，后采取上述相應(yīng)措施處理。裂縫的開挖長度應(yīng)超過裂縫兩端1 m，深度超過裂縫0.5 m；開挖溝槽底部寬不得小于0.5 m；邊坡應(yīng)滿足穩(wěn)定及新舊填土接合的要求，一般坡比1∶0.5～1∶1.0，開挖成梯形斷面，必要時可以適當降低坡比，放緩邊坡。為了標識裂縫的走向和范圍，在開挖前先向裂縫內(nèi)灌入石灰水，以便沿縫開挖。壩體回填應(yīng)采用原壩體或與其性質(zhì)相近的土料，并控制回填土料的含水量大于最優(yōu)含水量的1%～2%。溝槽回填時應(yīng)逐級削去邊坡臺階，將槽壁灑水浸濕，分層回填夯實，要特別注意坑槽邊角處的夯實質(zhì)量，干容重達到原壩體設(shè)計要求(1.55 t/m3以上)，一般采用壓實厚度達到填土厚度的2/3來控制。對于貫穿壩體的橫向裂縫，應(yīng)沿裂縫方向每隔4～6 m挖一個十字形結(jié)合槽，槽寬1 m左右，深度與裂縫開挖的要求一致。
5.2 壩頂缺口和洪水漫頂?shù)奶幚?/h3>
黃土高原地區(qū)大多以黏性土作為筑壩材料，黏土壩發(fā)生滲漏和管涌的現(xiàn)象比較少。汛期出現(xiàn)超標準洪水時，通常會產(chǎn)生洪水漫頂、壩頂缺口等險情。壩體決口后，為防止水流沖刷擴大口門，以及將攔截泥沙所淤成的壩地逐步?jīng)_走，應(yīng)及時對其兩端的壩體采取裹頭保護措施。根據(jù)發(fā)生缺口的原因，有針對性地采取必要的防范措施，如放緩壩坡、增設(shè)壩面和壩體排水設(shè)施等。壩體的封堵宜采用與原壩體相同特性的土料進行填筑，新舊壩體的結(jié)合與壩體施工可參照當?shù)仡愃埔?guī)模淤地壩的施工方法，并應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，宜選擇在汛后或溝道內(nèi)水流流量不大的時段進行決口封堵。
出現(xiàn)洪水漫頂應(yīng)立即組織人員進行搶修，搶修的方法有兩種：一是在壩頂靠上游側(cè)搶筑土埝，土埝距壩頂邊0.5～1.0 m，頂寬0.6～1.0 m，邊坡不陡于1∶1，埝頂應(yīng)超過推算的最高水位0.5～1.0 m。在搶筑時，沿子埝中心開挖一條結(jié)合槽，采用梯形斷面，槽深0.2 m，底寬0.3 m，邊坡1∶1。清除子埝底寬范圍內(nèi)原壩頂?shù)谋Ｗo層和其他雜物，并將表層土刨松或犁成水溝。筑埝土料宜選用黏土，填筑時要分層夯實。二是開挖非常溢洪道，在壩頂修建子埝施工條件不理想，壩趾附近有適宜開挖土溢洪道的天然埡口和基礎(chǔ)條件，且溢洪道泄洪不危及下游安全的情況下，可以采用在埡口位置開挖土質(zhì)溢洪道的施工方案。在開挖非常溢洪道之前，應(yīng)對下游發(fā)布洪水預(yù)報和警報，以便下游做好防洪準備。汛后及時封堵或改建成溢洪道。
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