張掖市平原洼地水庫病害與治理

尉光文 龍愛華

(1.甘肅省張掖市水務(wù)局 甘肅張掖 734000;2.中國水利水電科學研究院 北京 100048)

為調(diào)節(jié)地表水資源隨季節(jié)時空分布不均,建立與農(nóng)作物需水規(guī)律相適應(yīng)的供水體系,緩解水資源的供需矛盾,提高灌溉效益,改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,特別是建國以來的二十世紀50年代,張掖市在甘州區(qū)、臨澤縣、高臺縣三縣 (區(qū))平原區(qū)共建成中、小型平原洼地水庫23座,總庫容5340.78萬m3,其中:中型 1座,總庫容 1048.萬 m3;小(一)型16座,總庫容 4027.68萬 m3;小 (二)型6座,總庫容265萬m3。這些水庫的建成,為抗御水旱災(zāi)害,發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn),解決工業(yè)用水和城鄉(xiāng)人民生活用水,促進國民經(jīng)濟發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè),發(fā)揮了重要作用。

1 平原洼地水庫的特點

由于平原洼地水庫不直接建在河道上,建在平原區(qū),四面都有大壩圍成,通過渠道從河道引水蓄水,主要由大壩、引水口、引水渠、進水口、輸水洞等組成,所以平原洼地水庫的特點是:①大壩長,壩長在2～14.2m之間;②大壩矮;壩高在2.2～10m之間;③庫區(qū)占地多,集水面積大;④庫區(qū)蒸發(fā)、滲漏損失大;⑤水庫不直接建在河道上,在水庫設(shè)計和大壩安全評價中不考慮防洪問題;⑥水庫的主要作用是調(diào)蓄河道閑散水、棄水,以滿足農(nóng)作物灌溉用水的需要;⑦蓄水靈活,蓄多少水,可引多少水,引水可隨時通過引水渠道進水口閘門進行控制;⑧可便于在庫區(qū)發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖;⑨可利于周邊生態(tài)環(huán)境保護與發(fā)展;⑩大壩安全監(jiān)測任務(wù)重,管理難度大。

2 平原洼地水庫存在的病害、原因及危害

2.1 平原洼地水庫存在病害原因

大部分水庫建于二十世紀50年代,由于受當時社會經(jīng)濟條件和技術(shù)水平的限制,特別是二十世紀50年代末期,掀起大規(guī)模的全民 “大辦水利,萬水歸庫”的運動,許多水庫在技術(shù)力量不足,來不及設(shè)計的情況下開工,邊規(guī)劃、邊設(shè)計、邊施工,這樣建成的 “三邊”工程,給水庫埋下許多“先天不足”的隱患,加之水庫經(jīng)多年運行,設(shè)施老化失修和長期缺資金不能及時維修等 “后天失調(diào)”原因,致使水庫存在病害問題,長期帶病運行。

2.2 平原洼地水庫存在的病害問題

平原洼地水庫普遍存在壩體填筑質(zhì)量差,填土密實度差,干密度不滿足規(guī)范要求;壩體、壩基滲漏嚴重;壩頂超高不足,遇大風存在風浪漫過壩頂?shù)臐撛谖ｋU;上游壩坡干砌石、砂礫墊層被風形成的水浪沖刷掏蝕嚴重;上、下游壩坡在設(shè)防地震工況下,抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求,壩坡不穩(wěn)定;進水閘、輸水洞等建筑物設(shè)施老化失修;無大壩沉陷、位移、滲流觀測設(shè)施,照明設(shè)施、通訊設(shè)施、輸電線路、防汛道路、閘房及管理房屋等不完善,這些病害問題不僅嚴重影響著水庫安全運行和效益的充分發(fā)揮,而且嚴重威脅下游人民生命財產(chǎn)安全,成為懸掉在人們頭上的利劍。

2.3 平原洼地水庫病害危害

(1)危害人民生命財產(chǎn)安全。壩體填筑質(zhì)量差、壩體壩基滲漏嚴重、壩頂超高不足等是平原洼地水庫存在的最主要病害,加之大壩上游壩坡干砌石、砂礫墊層長期被風浪沖刷掏蝕嚴重,在每年2月至6月,該時節(jié)既是水庫蓄水運行的關(guān)鍵時節(jié),也是河西走廊大風突起的時節(jié),水庫大壩隨時都面臨著壩體、壩基滲透破壞、大風引起的水浪漫過壩頂?shù)?嚴重威脅著下游人民群眾生命和財產(chǎn)的安全。

(2)危害供水灌溉效益的發(fā)揮。平原洼地水庫大壩盡管未建在河道上,建在平原區(qū),通過渠道從河道引水蓄水,水庫不存在防洪問題,但水庫的主要作用是引、調(diào)、蓄河道水,以滿足農(nóng)作物灌溉用水的需要。由于病害的存在,水庫不能正常蓄水,不能按設(shè)計興利庫容運行,病害嚴重的水庫還要在蓄水期降低水位運行或空庫擱置,使水庫供水灌溉等效益不能得到充分發(fā)揮。

3 病害治理采取的技術(shù)措施

1999年以來,根據(jù)水利部 《水庫大壩安全鑒定辦法》和 《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》要求,張掖市對23座平原洼地水庫大壩進行了安全鑒定,安全類別均為三類壩病險水庫。其中1座中型和15座小 (1)型平原洼地水庫先后列入 “全國病險水庫除險加固專項規(guī)劃”,進行了病害治理。水庫病害治理按照水庫安全鑒定問題,科學論證,對癥下藥,采取可行、適用、合理的技術(shù)措施進行加固治理。

(1)原壩體質(zhì)量差加固。對壩體填筑質(zhì)量差,填土密實度差,干容重達不到設(shè)計規(guī)范的壩段,采用拆除原壩體重新填筑。臨澤縣雙泉湖水庫東壩樁號1+300～1+500段,壩頂以下2～3m深度范圍內(nèi)壩體為虛土,實測干容重,1.19g/cm3,在加固治理中,采用拆除原壩體,選擇合格土料,進行重新填筑。

(2)壩體、壩基滲漏處理。壩體、壩基滲漏是平原洼地水庫存在的最普遍、最嚴重的病害之一。對壩體、壩基都存在滲漏的,采用在近壩庫底和壩體上游壩坡連成一體鋪設(shè)土工膜;對存在壩基滲漏的,采用在近壩庫底鋪設(shè)粘土 (壤土)鋪蓋或土工膜;對存在壩體滲漏的,在壩體上游壩坡上鋪設(shè)土工膜。從目前全市已完成加固治理的10座小 (1)型平原洼地水庫看,臨澤縣雙泉湖水庫東壩1+163～2+017段、西壩0+260～0+610段、北壩全段和平川水庫西壩全段,為解決壩基滲漏,在該壩段均采用在壩前鋪設(shè)壤土鋪蓋防滲,壤土鋪蓋長10～15m,厚度由壩坡腳處1.5 m漸變到庫區(qū)末端的0.6m 。其余8座水庫和平川水庫南壩西段均采用在近壩庫底和壩體上游壩坡連成一體鋪設(shè)0.3 mm厚、600g/m3(150/300/150)兩布一膜的土工膜。土工膜在壩坡上鋪至正常蓄水位以上0.8～1m,庫區(qū)內(nèi)由壩腳向庫區(qū)延伸8～15m。布設(shè)時,先清除壩坡表層干砌石及以下0.3～0.6m壩殼料淤泥和植物根須,再鋪設(shè)土工膜,壩坡土工膜上分層覆蓋厚度不同的中細砂、砂礫石混合料、礫石、干砌石;庫底土工膜上分層覆蓋厚度不同的中細砂、砂土混合料。

(3)壩頂超高不足加固。對壩頂超高不足,采用在水庫原正常蓄水位不變的情況下,加高壩頂或在壩頂設(shè)置防浪墻。全市已加固治理的 10座小(1)型水庫中,有3座采用了壩頂設(shè)置防浪墻,7座采用了加高壩頂,解決壩頂超高不足的問題。防浪墻采用L形或倒T形結(jié)構(gòu),墻基礎(chǔ)為細粒砼砌石、寬0.8～1m、高0.6m,墻體用砼預(yù)制塊或加氣砼預(yù)制塊或上部為混凝土預(yù)制塊、下部加氣混凝土預(yù)制塊砌成、墻厚0.4m,高度視壩頂超高布設(shè)。

(4)上游壩坡風浪沖刷掏蝕處理。對上游壩坡被風浪沖刷掏蝕嚴重的壩段,采用重新填筑或補充、更換壩坡表面砂礫墊層和干砌石砌護層。全市已加固治理的10座小 (1)型平原洼地水庫,均建于上世紀50年代,上游壩坡被風浪沖刷掏蝕嚴重,加固中對每座水庫被風浪沖刷掏蝕壩坡均進行了更換壩坡表面砂礫墊層和干砌石砌護層,重新填筑和補充整修。

(5)壩坡不穩(wěn)定加固。對上、下游壩坡在設(shè)防地震工況下不穩(wěn)定問題,采取放緩培厚上、下游壩坡。

(6)對于進水閘、輸水洞等老化失修問題,采用改建進水閘、輸水洞等建筑物和更換或配套閘門和啟閉機。

(7)對水庫大壩無管理設(shè)施或 管理設(shè)施不完善、不配套問題,在加固中補設(shè)大壩沉陷、水平位移、滲流觀測設(shè)施,配套通訊設(shè)施、輸電線路、防汛道路、閘房及管理房屋等。

4 存在的問題與建議

(1)地方財政困難,配套資金比例較大,難以落實。我市是一個傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)地區(qū),地方財政十分有限,靠轉(zhuǎn)移支付維持穩(wěn)定職工隊伍,病險水庫除險加固工程時間緊、任務(wù)重,施工比較集中,按30%以上的比例配套地方資金,配套額度大,省、市、縣都有一定困難,地方財政根本無力解決。如果讓灌區(qū)群眾承擔勢必加重農(nóng)民負擔。懇請國家有關(guān)部門加大國家投資力度,減少地方配套資金比例,保證工程按期完成。

(2)小型水庫投資額度過小,水庫除險加固不夠徹底。2008年我市列入“全國第三期病險水庫除險加固專項規(guī)劃”的8座小(Ⅰ)型平原洼地水庫,建于二十世紀50年代,大壩長,填筑質(zhì)量差,病害多,除險加固耗用投資多。但在除險加固中,每座水庫總投資都控制在500萬元以內(nèi),實行限額設(shè)計、限額加固,每座水庫只對部分病險嚴重壩段進行了加固,其余壩段仍存在病險,水庫除險加固不徹底。建議有關(guān)部門適當放寬投資額度,按照實際需要確定工程投資,徹底消除水庫病險問題。

(3)部分病險水庫,因缺資金,長期帶病運行。我市尚有6座小(Ⅱ)型平原洼地水庫,均建于上世紀50年代,對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展起著不可替代的作用,是群眾賴以生存的基本條件,但因水庫修建時,受當時社會經(jīng)濟條件和技術(shù)水平限制,為“三邊工程”,加之運行多年,設(shè)施老化失修嚴重,水庫長期帶病運行。建議國家加快實施小型病險水庫除險加固工程,爭取這些水庫早日列項,早日加固,早日除險。