论文部分内容阅读
摘要：针对小型病险水库除险加固设计进行了分析，通过对水库工程现状、水库存在的工程隐患和水库工程除险加固的重要性、必要性等问题的探讨，采用适宜的除险加固设计方案，使病险水库得到彻底治理，发挥其防洪、灌溉等综合效益。
关键词：小型病险水库；水库除险加固；设计；防洪能力；工程措施
Abstract: aiming at the dilapidated small reservoirs reinforcement design problems are analyzed, through to the reservoir project status, the existing reservoir engineering hidden trouble and reservoir project reinforce the importance, necessity problems, the paper discusses the problems, the problems of the appropriate reinforcement design scheme, to be completely dilapidated reservoir management, play their flood control, irrigation, and other comprehensive benefits.
Keywords: dilapidated small reservoirs; Reservoir reinforcement problems; Design; Flood control ability; Engineering measures
中图分类号：TV145文献标识码：A 文章编号：
一、重视地勘
我国小型水库大多建于20世纪50～70年代，由于忽视了前期的检测工作，没有做到重视工程地质勘察、规划设计以及没有严密的施工安排，致使工程上存在很多安全问题。重视小型水库除险加固设计中的地勘工作，这对水库的加固设计也是大有裨益的。在工程建设前期，主管部门应该委托具有相应资质的专业机构对病险水库进行一次全面的探查，为设计提供第一手资料，只有这样才能做到加固方案的有的放矢。地勘工作只是查明建筑体及其地基的基本情况，有时也许能够找到病因所在,但不能过高地要求地质勘察能在查明工程地质基本条件的同时，一定要准确地找到病症所在，一旦在有限的勘探工作量之内没有完全查明隐患所在，就否定地质勘察工作的必要性，甚至认为没有地勘工作也同样能搞设计，这对除险加固处理方案的选择和出台是极为不利的。工程地质是工程建设的基础和侦察员,对于小型工程以利用人工钻现场查明土坝体及土基的基本情况，以及料场的基本情况，特别是对交通不便的小型水库，机械钻难以进场，采取人工钻和坑探取样，也能达到勘察目的。
二、小型病险水库的问题
2.1 土坝主要存在的几个问题
土坝未达标，坝顶偏低，后坝坡坡比过陡；施工时填筑土料不均,风化料碎块多、硬,块石超径和逊径较为严重，粒径大小不一，加之碾压质量较差，坝体土结构较为松散，往往导致坝体沉降、变形、渗漏，严重时影响大坝整体稳定；护坡块石受风化、波浪淘刷及冰冻影响，加之管理养护不善，护坡块石破坏严重；坝体后坝坡坡脚处既无排水设施，亦无减压设备，坝体长期“浸泡”在水中，部分坝体土已经泥化，影响坝体稳定；大坝无渗流及位移观测设施，无法观测坝体浸润线和坝体位移情况，致使管理人员无法全面掌握水库运行情况，对水库的安全调度带来很大困难。
2.2 溢洪道
溢洪道多数没有衬砌、无消能设施，渠底高程又较低，水库无法正常蓄水，水资源没有得到充分利用，而溢洪道无能力承担宣泄较大洪水任务。
2.3 输水隧（涵）洞
输水隧（涵）洞消力池翼墙受水流冲刷、风化侵蚀和墙后土压力作用及土体冻融等影响，使工程老化，洞身出现纵、横向裂缝，底板受水流冲刷，冻融破坏等，表层已被剥蚀。闸门一般在进口设手动杠杆斜拉闸，多数陈旧锈蚀、漏水严重、启闭失灵，拦污栅破损。洞身长度不满足土坝加高培厚要求。
2.4 工程管理
水库工程管理机构不健全，管理权限及职责不明确，无必要的管理设备。
三、小型病险水库除险加固的重要性
3.1 工程隐患较多
当前小型病险水库存在比较多的隐患，比如土坝高程偏低，后坝坡坡比过陡，上游干砌石护坡己经基本失去防护作用，坝后无防渗措施；溢洪道一般为开敞明渠，不仅无任何工程措施，而且底坎高程较低；输水洞消力池破损，闸门陈旧、漏水、启闭设备失灵等。这些险情都直接威胁着水库的安全运行，小型水库多为险库，水库一旦失事，不仅会淹没下游大片农田，而且还将直接威胁下游村镇居民的生命安全。
3.2 除险加固要充分利用水资源
大多的小型病险水库由于溢洪道底坎高程较低，加上水库隐患较多，导致水库蓄水量少，有限的水资源没能充分得到利用。通过对小型水库进行除险加固后每年都可提高农田灌溉用水量，由此可见，除险加固水库是充分利用本区域水资源的有效途径。
3.3 水库除险加固为水利多种经营提供了便利条件
大多数的小型病险水库建于村镇附近，水库除险加固后，可以发展水面养殖，为当地改善和提供合理的膳食结构；宽阔的水面为当地村镇开辟新的旅游景点提供了机遇，为城市居民度假休闲提供了优雅的场所。
四、小型病险水库除险加固与工程措施
对于有些病险水库除险加固后，其治理效果是比较明显的，结合本人工作经验提出如下几个治理思路。
4.1 除险加固方案选择
小型水库除险加固应充分利用既有工程，以此减少工程量，节约投资。水库工程除险加固方案一般应考虑以下几个方面内容：依据最新的资料，复核水库规模、进行大坝安全评价，有针对性地提出工程处理措施和建议；增设大坝浸润线、位移、沉降和渗流量等观测设施；完善达标建设但仍缺少的工程设施；维修加固已遭破坏的工程设施；提出运行管理措施。
1．1 大坝加高培厚：小型水库除险加固工程的除险加固措施应该利用既有工程，沿既有坝体进行加高培厚，以此来减少工程量，节约投资。针对大坝质量较好、坝身不长、淹没不大的水库，这样做优越性较大，宜对大坝采取加高培厚措施，但对坝身较长的大坝，一般来讲就显得不够经济合理。小型水库坝体一般以低液限粘土为主，根据检查，选用当地材料筑坝比较适宜。设计中采用风化料对既有坝体进行加高培厚，除险加固后的坝体为“上堵下排”的土石混合坝，一般上游是以低液限粘土为主的防渗体，下游为风化料透水体。
1．2 溢洪道拓宽：依据当前最新的资料，复核水库规模，拓宽溢洪道，拓宽进、出口段。一般水库溢洪道地处右岸或左岸山体坡脚处，闸室段为全风化的岩石，岩石完整性差，中等透水，应对溢洪道进行加固设计。
1．3 增建非常溢洪道：利用有利地形增建非常溢洪道，提高水库防洪标准。
1．4 输水隧（涵）洞：输水隧（涵）洞除险加固一般主要包括：洞身接长，消力池翻修，更换闸门和启闭设备。要对输水洞过流能力进行复核计算。
1．5 综合方案；根据水库的当时情况，考虑是否加高大坝同拓宽溢洪道相结合及加高大坝同增建非常溢洪道相结合等方案，工程规模可通过调洪演算确定。
4.2 设计标准与工程质量
小型病险水库设计应根据SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定水库属于小(一)型水库或小(二)型水库，然后确定工程等别，确定其主要建筑物大坝、输水隧洞和溢洪道为几级工程，临时性建筑物为几级。一般采用的设计洪水标准为30年一遇(P=3．3％)设计，300年一遇(P=0.3％)校核，根据《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》（水规[1989]12号）,并查《关于我省重点小（一）型病险水库大坝安全鉴定报告编制有关问题的通知》（农水[2002]2号）,水库近期非常运用洪水标准为200年一遇(P=0.5％)校核，临时性建筑物设计洪水重现期为10年，设计中可根据实际情况具体确定。水库除险加固工程要严格按照《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准》(SDJ249-88)和《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL176—2007)的规定评定，对每个工程依据《水利水电建设工程验收规程》(SL223-2008)进行逐个单元工程、分部工程和单位工程检查验收。
4.3 资料的完整、准确和可靠
水库除险加固工程設计中重要依据就是新的水文资料复核水库规模。这就要求水文气象资料、水文地质和工程地质资料、工程测量资料等基础资料完整、准确和可靠。这些基础资料的准确性将直接影响到水库除险加固工程设计，特别是对收集到的资料要先验证后使用。不完整的地质及测量资料应及时补充完善。
4.4 新的技术、材料、工艺、设备
在水库除险加固设计中，特别是在有关水库规模、渗流、稳定等复核设计中，不宜采用传统手工计算，应采用计算机等现代化手段进行复核计算。对坝基防渗处理、坝体防渗及反滤处理等应采用新材料、新工艺，取代传统建筑材料；对闸门、启闭设施、观测设施、水库调度管理等设施应采用科技含量较高的新设备。随着社会的发展与进步，各类小型病险水库设计由以功能性为主，逐渐改变为在保证既有功能的前提下，实现人与自然的和谐相处，即由单一的防洪除涝转变为综合考虑生态、环境、水资源利用，使人类活动、社会发展与生态环境相协调，实现水资源的可持续利用。因此，必须用现代水利工程的规划设计理念对小型病险水库进行除险加固设计，切实落实好科学发展观的治水思路。
4.5 水库除险加固评价
从经济评价角度看，治理之后的小型水库经济效益良好，经济内部收益率一般可达15％以上，敏感性分析表明，工程具有较强的抗风险能力。
4.6 病险小型水库存在因标准偏低，或者是工程本身质量差等先天不足，工程管理工作跟不上，也是重要的问题。在实施小型水库进行全面、系统地除险加固后，设计人员应对工程管理工作提出合理建议，使工程逐步走向科学管理，充分发挥其应有效益。
五、结 语
要做好小型病险水库除险加固设计，就要做到资料齐全，并根据需要开展地质勘察、工程质量检测及测绘工作，现场检查要全面、到位，工程现状必须弄清，对大坝安全状况进行评价时，必须严格执行《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）及国家现行有关法规和技术标准的有关规定；进行工程设计时要以安全鉴定结论为依据，对症下药、设计过程应严格遵守相关的法律、法规及标准规范等。关于小型水库除险加固中的有关技术问题，采用适宜的除险加固设计方案，使数以万计的病险水库得到彻底治理，发挥其防洪、灌溉等综合效益，为我国经济社会又好又快发展提供有力保障具有重大的现实意义。
关键词：小型病险水库；水库除险加固；设计；防洪能力；工程措施
Abstract: aiming at the dilapidated small reservoirs reinforcement design problems are analyzed, through to the reservoir project status, the existing reservoir engineering hidden trouble and reservoir project reinforce the importance, necessity problems, the paper discusses the problems, the problems of the appropriate reinforcement design scheme, to be completely dilapidated reservoir management, play their flood control, irrigation, and other comprehensive benefits.
Keywords: dilapidated small reservoirs; Reservoir reinforcement problems; Design; Flood control ability; Engineering measures
中图分类号：TV145文献标识码：A 文章编号：
一、重视地勘
我国小型水库大多建于20世纪50～70年代，由于忽视了前期的检测工作，没有做到重视工程地质勘察、规划设计以及没有严密的施工安排，致使工程上存在很多安全问题。重视小型水库除险加固设计中的地勘工作，这对水库的加固设计也是大有裨益的。在工程建设前期，主管部门应该委托具有相应资质的专业机构对病险水库进行一次全面的探查，为设计提供第一手资料，只有这样才能做到加固方案的有的放矢。地勘工作只是查明建筑体及其地基的基本情况，有时也许能够找到病因所在,但不能过高地要求地质勘察能在查明工程地质基本条件的同时，一定要准确地找到病症所在，一旦在有限的勘探工作量之内没有完全查明隐患所在，就否定地质勘察工作的必要性，甚至认为没有地勘工作也同样能搞设计，这对除险加固处理方案的选择和出台是极为不利的。工程地质是工程建设的基础和侦察员,对于小型工程以利用人工钻现场查明土坝体及土基的基本情况，以及料场的基本情况，特别是对交通不便的小型水库，机械钻难以进场，采取人工钻和坑探取样，也能达到勘察目的。
二、小型病险水库的问题
2.1 土坝主要存在的几个问题
土坝未达标，坝顶偏低，后坝坡坡比过陡；施工时填筑土料不均,风化料碎块多、硬,块石超径和逊径较为严重，粒径大小不一，加之碾压质量较差，坝体土结构较为松散，往往导致坝体沉降、变形、渗漏，严重时影响大坝整体稳定；护坡块石受风化、波浪淘刷及冰冻影响，加之管理养护不善，护坡块石破坏严重；坝体后坝坡坡脚处既无排水设施，亦无减压设备，坝体长期“浸泡”在水中，部分坝体土已经泥化，影响坝体稳定；大坝无渗流及位移观测设施，无法观测坝体浸润线和坝体位移情况，致使管理人员无法全面掌握水库运行情况，对水库的安全调度带来很大困难。
2.2 溢洪道
溢洪道多数没有衬砌、无消能设施，渠底高程又较低，水库无法正常蓄水，水资源没有得到充分利用，而溢洪道无能力承担宣泄较大洪水任务。
2.3 输水隧（涵）洞
输水隧（涵）洞消力池翼墙受水流冲刷、风化侵蚀和墙后土压力作用及土体冻融等影响，使工程老化，洞身出现纵、横向裂缝，底板受水流冲刷，冻融破坏等，表层已被剥蚀。闸门一般在进口设手动杠杆斜拉闸，多数陈旧锈蚀、漏水严重、启闭失灵，拦污栅破损。洞身长度不满足土坝加高培厚要求。
2.4 工程管理
水库工程管理机构不健全，管理权限及职责不明确，无必要的管理设备。
三、小型病险水库除险加固的重要性
3.1 工程隐患较多
当前小型病险水库存在比较多的隐患，比如土坝高程偏低，后坝坡坡比过陡，上游干砌石护坡己经基本失去防护作用，坝后无防渗措施；溢洪道一般为开敞明渠，不仅无任何工程措施，而且底坎高程较低；输水洞消力池破损，闸门陈旧、漏水、启闭设备失灵等。这些险情都直接威胁着水库的安全运行，小型水库多为险库，水库一旦失事，不仅会淹没下游大片农田，而且还将直接威胁下游村镇居民的生命安全。
3.2 除险加固要充分利用水资源
大多的小型病险水库由于溢洪道底坎高程较低，加上水库隐患较多，导致水库蓄水量少，有限的水资源没能充分得到利用。通过对小型水库进行除险加固后每年都可提高农田灌溉用水量，由此可见，除险加固水库是充分利用本区域水资源的有效途径。
3.3 水库除险加固为水利多种经营提供了便利条件
大多数的小型病险水库建于村镇附近，水库除险加固后，可以发展水面养殖，为当地改善和提供合理的膳食结构；宽阔的水面为当地村镇开辟新的旅游景点提供了机遇，为城市居民度假休闲提供了优雅的场所。
四、小型病险水库除险加固与工程措施
对于有些病险水库除险加固后，其治理效果是比较明显的，结合本人工作经验提出如下几个治理思路。
4.1 除险加固方案选择
小型水库除险加固应充分利用既有工程，以此减少工程量，节约投资。水库工程除险加固方案一般应考虑以下几个方面内容：依据最新的资料，复核水库规模、进行大坝安全评价，有针对性地提出工程处理措施和建议；增设大坝浸润线、位移、沉降和渗流量等观测设施；完善达标建设但仍缺少的工程设施；维修加固已遭破坏的工程设施；提出运行管理措施。
1．1 大坝加高培厚：小型水库除险加固工程的除险加固措施应该利用既有工程，沿既有坝体进行加高培厚，以此来减少工程量，节约投资。针对大坝质量较好、坝身不长、淹没不大的水库，这样做优越性较大，宜对大坝采取加高培厚措施，但对坝身较长的大坝，一般来讲就显得不够经济合理。小型水库坝体一般以低液限粘土为主，根据检查，选用当地材料筑坝比较适宜。设计中采用风化料对既有坝体进行加高培厚，除险加固后的坝体为“上堵下排”的土石混合坝，一般上游是以低液限粘土为主的防渗体，下游为风化料透水体。
1．2 溢洪道拓宽：依据当前最新的资料，复核水库规模，拓宽溢洪道，拓宽进、出口段。一般水库溢洪道地处右岸或左岸山体坡脚处，闸室段为全风化的岩石，岩石完整性差，中等透水，应对溢洪道进行加固设计。
1．3 增建非常溢洪道：利用有利地形增建非常溢洪道，提高水库防洪标准。
1．4 输水隧（涵）洞：输水隧（涵）洞除险加固一般主要包括：洞身接长，消力池翻修，更换闸门和启闭设备。要对输水洞过流能力进行复核计算。
1．5 综合方案；根据水库的当时情况，考虑是否加高大坝同拓宽溢洪道相结合及加高大坝同增建非常溢洪道相结合等方案，工程规模可通过调洪演算确定。
4.2 设计标准与工程质量
小型病险水库设计应根据SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定水库属于小(一)型水库或小(二)型水库，然后确定工程等别，确定其主要建筑物大坝、输水隧洞和溢洪道为几级工程，临时性建筑物为几级。一般采用的设计洪水标准为30年一遇(P=3．3％)设计，300年一遇(P=0.3％)校核，根据《水利枢纽工程除险加固近期非常运用洪水标准的意见》（水规[1989]12号）,并查《关于我省重点小（一）型病险水库大坝安全鉴定报告编制有关问题的通知》（农水[2002]2号）,水库近期非常运用洪水标准为200年一遇(P=0.5％)校核，临时性建筑物设计洪水重现期为10年，设计中可根据实际情况具体确定。水库除险加固工程要严格按照《水利水电基本建设工程单元工程质量等级评定标准》(SDJ249-88)和《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL176—2007)的规定评定，对每个工程依据《水利水电建设工程验收规程》(SL223-2008)进行逐个单元工程、分部工程和单位工程检查验收。
4.3 资料的完整、准确和可靠
水库除险加固工程設计中重要依据就是新的水文资料复核水库规模。这就要求水文气象资料、水文地质和工程地质资料、工程测量资料等基础资料完整、准确和可靠。这些基础资料的准确性将直接影响到水库除险加固工程设计，特别是对收集到的资料要先验证后使用。不完整的地质及测量资料应及时补充完善。
4.4 新的技术、材料、工艺、设备
在水库除险加固设计中，特别是在有关水库规模、渗流、稳定等复核设计中，不宜采用传统手工计算，应采用计算机等现代化手段进行复核计算。对坝基防渗处理、坝体防渗及反滤处理等应采用新材料、新工艺，取代传统建筑材料；对闸门、启闭设施、观测设施、水库调度管理等设施应采用科技含量较高的新设备。随着社会的发展与进步，各类小型病险水库设计由以功能性为主，逐渐改变为在保证既有功能的前提下，实现人与自然的和谐相处，即由单一的防洪除涝转变为综合考虑生态、环境、水资源利用，使人类活动、社会发展与生态环境相协调，实现水资源的可持续利用。因此，必须用现代水利工程的规划设计理念对小型病险水库进行除险加固设计，切实落实好科学发展观的治水思路。
4.5 水库除险加固评价
从经济评价角度看，治理之后的小型水库经济效益良好，经济内部收益率一般可达15％以上，敏感性分析表明，工程具有较强的抗风险能力。
4.6 病险小型水库存在因标准偏低，或者是工程本身质量差等先天不足，工程管理工作跟不上，也是重要的问题。在实施小型水库进行全面、系统地除险加固后，设计人员应对工程管理工作提出合理建议，使工程逐步走向科学管理，充分发挥其应有效益。
五、结 语
要做好小型病险水库除险加固设计，就要做到资料齐全，并根据需要开展地质勘察、工程质量检测及测绘工作，现场检查要全面、到位，工程现状必须弄清，对大坝安全状况进行评价时，必须严格执行《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）及国家现行有关法规和技术标准的有关规定；进行工程设计时要以安全鉴定结论为依据，对症下药、设计过程应严格遵守相关的法律、法规及标准规范等。关于小型水库除险加固中的有关技术问题，采用适宜的除险加固设计方案，使数以万计的病险水库得到彻底治理，发挥其防洪、灌溉等综合效益，为我国经济社会又好又快发展提供有力保障具有重大的现实意义。