鄭州市小型病險水庫的現狀及除險加固的對策

鄭州市水利建筑勘測設計院 董永立

鄭州市小型病險水庫的現狀及除險加固的對策

鄭州市水利建筑勘測設計院 董永立

鄭州市小型水庫在歷年抗御水旱災害，優化水資源配置、保證當地的工農業生產等方面都曾發揮了重要作用。但經過幾十年的運行，病險問題日益突出，工程效益難以正常發揮，水庫的安全與否，直接關系到下游的人民生命財產安全。本文通過對現狀水庫存在的問題進行分析，提出了采用工程措施和非工程措施相結合的方式進行除險加固的對策。

病險水庫 除險加固

一、概述

鄭州市現有水庫153座，其中，小型水庫139座，占水庫總數的90.8%，總庫容12154.4萬m3，占全市水庫總庫容的26.6%。這些水庫不僅在防洪、灌溉、供水等方面發揮了效益，也為促進我市國民經濟發展、提高人民生活水平、保障社會穩定、改善生態環境做出了巨大貢獻。然而在幾十年運行過程中，因維護管理跟不上，運行機制不靈活、嚴重缺乏經費等原因，致使多數水庫帶病運行，大壩滲漏、滑坡、放水設施損壞、溢洪道泄洪能力不足等問題日漸突出，形成大量的病險水庫。小型水庫的安全管理問題早已引起了各級領導的重視，近幾年來，國家加大力度對部分病險十分嚴重的水庫進行了除險加固。但其他病險水庫的情況仍不容樂觀，許多工程設施普遍存在老化和損壞，嚴重影響工程的安全運行和經濟效益的發揮，威脅著水庫下游人民群眾的生命和財產的安全，給社會造成不利的因素，也給工程管理方面帶來不少問題。

二、小型水庫現狀存在的主要問題

我市小型水庫多處于山區，山高坡陡，地勢險峻，具有降水豐富，暴雨集中，洪水形成歷時短，洪峰尖瘦，陡漲陡落，破壞力大的特點。這些水庫絕大多數是在上世紀50－70年代以地方組織，群眾會戰的形式建成的，數量眾多，分布面廣，工程質量差，防洪標準低，病險率高、工程設施不配套等，已成為工程管理和防汛工作的薄弱環節，安全現狀不容樂觀。這些問題概括起來，有以下幾個方面：

（1）大壩：大壩防洪標準不夠、壩體填筑質量較差、壩基或壩肩存在滲漏隱患、大壩上、下游壩坡穩定不滿足要求、大壩上游壩坡無護砌或上游壩坡護坡損壞嚴重、防浪墻損壞嚴重、壩頂路面坑凹不平、大壩下游壩坡無排水溝、無排水設施。

（2）溢洪道：溢洪道寬度或底高程不滿足要求、溢洪道邊坡及底未防護或溢洪道現狀護坡損壞嚴重、溢洪道無控制措施、溢洪道無消能防沖設施或消能防沖設施損壞、溢洪道無交通橋或交通橋年久失修。

（3）溢流壩：損壞嚴重、翼墻質量較差、滲水、下游無消能防沖設施、無交通橋或交通橋質量較差。

（4）放水管：放水管進口無控制措施、放水管閘門及啟閉機老化、啟閉塔質量較差、放水管為壩后閘閥控制、閘閥銹蝕、漏水、放水管洞身質量較差、放水管無消能防沖設施。

（5）運行管理：絕大部分小型水庫沒有基本觀測設施，沒有運行觀測和記錄。建設資料(設計、施工、竣工或基本的水位庫容關系等)殘缺，水庫特征值不全或多套資料相互矛盾，收集整理或分析比較差，無管理房和專管人員等。

由于水庫病險較多，造成實際運行時為確保水庫安全，汛期一般不蓄水，也即空庫渡汛，這樣就存在庫大水少的問題，到汛末即使遇到非常洪水，水庫蓄水也達不到預設的正常庫容，難以發揮水庫效益。造成水庫效益衰減，嚴重影響水利工程的運行效益，使水資源的開發利用和可持續發展受到嚴重制約。

三、除險加固對策

根據水庫存在問題通過采取工程措施工和非工程措施相結合的方法，對癥下藥，確保工程安全。

1. 工程措施。

（1）大壩。

1）大壩防洪標準不滿足要求：根據調洪演算結果進行加固設計，對于設計或校核洪水位高于現狀壩頂高程的，需加高壩頂。對于現狀壩頂不能加高的，根據調洪要求加寬溢洪道或降低溢洪道進口高程，使其滿足防洪要求。對于設計或校核洪水位低于現狀壩頂高程，但壩頂超高不滿足要求的，可以新建或拆除重建防浪墻，使其滿足防洪要求。

2）壩體填筑質量較差的水庫：對于是壩體滲透系數不滿足規范要求的，為保證大壩安全，對壩體進行塑性混凝土防滲墻或攪拌樁等加固。對于壩體密實度和不均勻性不滿足規范要求的，為提高壩體壓實度，采用壩體灌漿加固。

3）壩基或兩岸壩肩存在滲漏隱患的水庫：先分析原因，對于壩基或壩肩是風化巖層或存在卵石層的，對壩基和壩肩采用帷幕灌漿或防滲墻，截斷壩基滲漏通道。

4）大壩上游壩坡未護砌或護砌質量較差的水庫：根據當地實際情況及計算，確定合適的壩坡護砌形式，可采用混凝土板、干砌石、混凝土塊護坡，下設反濾料。

5）大壩上游或下游壩坡穩定不滿足要求的水庫：根據穩定計算要求，確定合適的壩坡坡比，對現狀壩坡進行培坡或削坡。

6）大壩壩頂路面坑凹不平、防汛路差的水庫：對壩頂道路進行硬化，新修建防汛道路，方便防汛物資的運輸及水庫管理。

7）下游壩坡坡面無排水溝或排水溝損壞的水庫：根據規范要求結合下游踏步新建或重建壩坡及壩端排水溝。對于下游壩體無排水設施的水庫，根據穩定計算要求，新建或重建排水棱體或貼坡排水。

（2）溢洪道。

1）對于溢洪道不滿足泄洪要求的水庫，根據調洪演算結果，確定擴寬溢洪道或降低溢洪道進口高程加大溢洪道泄量，使其滿足水庫防洪要求。

2）對于無控制措施的水庫，可以采用新建寬頂堰、實用堰等控制措施；對于溢洪道進口、明渠段未護砌或護砌質量較差的水庫，根據邊坡穩定計算要求及流速要求確定溢洪道是否護砌。邊坡一般采用漿砌石進行護砌，以減少工程投資。對于溢洪道無消能設施、或消能設施不完善的水庫，因水庫下泄可能會對大壩安全產生不利影響，需要根據計算，確定合適的消能防沖尺寸，并根據計算要求采用合適的擋墻及底板護砌形式，確保泄洪安全。

3）對于溢洪道無交通橋或交通橋年久失修的水庫，根據實際道路寬度及防汛要求合理確定溢洪道橋的寬度及長度，新建或重建溢洪道橋，保證防汛物資運輸及防汛需要。

4）對于溢流壩質量較差、下無消能設施的水庫，根據計算要求，對現狀溢流壩及消能設施進行加固設計。

5）對于溢洪道基礎存在滲漏的水庫，為保證水庫興利作用及溢洪道安全，對溢洪道基礎進行高噴灌漿或塑性防滲墻加固，截斷滲漏通道。

（3）放水管。

對于放水管無控制措施或現狀閘門、啟閉機損壞、啟閉塔年久失修的水庫，為保證水庫下游灌溉或下游用水需求，新建或重建啟閉塔及工作橋，更換閘門及啟閉設施。

對放水管洞身質量較差的水庫，對洞身進行加固處理，洞外進行灌漿處理。

對放水管后無消能防沖設施，增加消能防沖設施，完善尾水渠設計。使放水管順利排入老河道。

（4）監測管理設施。

因小型水庫大都沒有觀測、監測及防汛照明設施，不利于水庫運行管理，根據運行需要，增設水位尺、大壩位移、變形觀測、浸潤線觀測及量水堰等設施，為水庫安全運行提供觀測、監測設施，新建或重建管理房，整修防汛道路。

2. 非工程措施。

為保證水庫運行安全，根據實際需要還需制訂一些非工程控制措施。

（1）水庫防洪調度。

根據水庫調洪計算結果，合理確定水庫的汛限水位并報上級主管部門批準。嚴格按照上級批準的調度運用計劃和上級主管部門的指令，結合水庫工程現狀和管理運用經驗，參照水文氣象預報情況，本著局部服從整體，興利服從防洪的原則，進行具體的調度運用。水庫要制定一套全面管理制度，提高水庫綜合效益，確保水庫正常合理的運行，做到科學調度。根據除險加固工程設計，確定合適的泄水方式。泄洪應通過水文預報預測，及時采取防汛措施，確保水庫安全。每年汛前要根據設計和工程現狀，經過調查了解并征求有關部門的意見，編制年度運用計劃。年度調度運用計劃中的興利部分，每年汛后根據實際蓄水和汛后可能的來水情況進行修訂。計劃的制定和修改，經上級主管部門批準后執行。

（2）工程管理運用。

1）水庫運行控制。

對于放水管管身屬于無壓的，為保證管身為無壓流狀態，必須控制閘門開啟度，從而控制放水管流量，需根據不同水位確定放水管閘門開啟度，保證放水管始終處于無壓運行狀態。

2）安全監測。

由專職人員進行設備維修、觀測資料的整編與分析。由于大壩常年受到各種荷載和水的作用，內部狀況不斷地發生著變化，這種變化大部分都是隱蔽的，緩慢的，不易察覺的。因此，需要對大壩運行期間進行經常的系統觀察和測量，以便了解大壩內部狀況的變化規律和工作情況，及時發現問題，采取措施進行養護和處理，確保大壩安全運行，充分發揮其工程效益。建立大壩定期檢查、鑒定制度。汛前、汛后以及暴風、暴雨、特大洪水等自然災害和其他險情發生后，管理人員必須按照有關技術標準，對大壩進行安全監測和檢查，對監測資料及時整理分析，隨時掌握大壩運行狀況。

3）工程維護。

為了確保水利工程的安全，嚴格按照工程維修養護標準，本著“經常養護、隨時維修、養重于修、修重于搶”的原則，對大壩和附屬建筑物，經常養護，隨時維修，使其處于安全和完整的運行狀態。

4）建筑物管理

應定期對壩體進行觀測分析，經常進行巡邏和維護管理。工程檢查是水庫管理工作的基礎，汛期每天一次，非汛期每周一次；每年汛前、汛后，用水前后，對大壩進行全面大檢查，閘門、機電設備試車運行，對工程存在問題及時分析，初步提出相應的處理意見，并報上級主管部門；發生歷史最高水位，水位驟升驟降，大風浪，特大暴雨以及工程遇到影響安全運行或其他危險跡象時，除詳細記錄時間、部位、出險情況，還要立即上報主管部門，采取應急措施，分析原因。管理所應建立技術檔案和大事記，對規劃、設計、施工及運行管理資料及時整理歸檔，保持資料準確完好，以便今后管理和工程需要提供可靠的依據。

四、結論

水庫是兼防洪、農業灌溉、水產養殖等綜合利用的水利杻紐工程，一旦水庫失事，將危及到下游保護區的安危，同時也給下游的兩岸群眾帶來巨大的生命財產損失，將造成難以估量的損失。水庫除險加固以后，其防洪能力可達到規范要求，發生標準以內洪水時，可確保下游人民群眾生命財產的安全，確保保護區內各項生產、生活的正常進行，超標準洪水發生時，可起到減少受災損失、爭取搶險時間的作用。因此，抓緊時間對這些病險水庫進行除險加固迫在眉捷。