甘肅省病險水庫成因分析及勘察

摘 要:本文從甘肅水庫病險情況入手，深入分析了甘肅病險水庫的一般特征，并在列舉病險水庫的主要病險類型基礎上，總結了病險水庫的成因，并對其有效勘察進行了選擇。

關鍵詞:甘肅省 水庫 病險 成因 勘察

中圖分類號:TV22文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0093-02

1 前言

大禹治水，是中華民族治水的開始，中華民族的成長史，就是一部與水災水患不斷斗爭的歷史。2011年中央1號文件，將病險水庫除險加固擺在了加強水利薄弱環節建設的重要位置。甘肅省也對病險水庫除險加固進行了有效部署。如何如期順利完成甘肅水庫的除險加固任務，成為了擺在水利水電工作者面前的一項艱巨任務。目前，甘肅省共有水庫285座，其中除險加固正在建設85座，三年內要完成全部除險加固任務，完善的水庫病險地質勘察就成為必不可少的一個重要前提。現結合筆者的工作實踐，就水庫工程地質勘察做一初步探討。

2 甘肅病險水庫概況

甘肅除險加固正在建設的水庫有61座，其中49座為總庫容為100-1000萬m3的小(1)型水庫，遍布全省各地;總庫容量為10至100萬m3的小(2)型水庫2座，分布在靈臺縣和天祝縣;總庫容量在1000萬～1億m3中型水庫10座，分別位于高臺縣、民樂縣、山丹縣、永昌縣、民勤縣、通渭縣、榆中縣、崆峒區，表1。

3 病險水庫的一般特征及其主要險情類型

在病險水庫勘察之初，進行了施工和運行的初步調查，邀請水庫建設施工、運行管理人員進行座談，根據水庫出現的病險類型，進行了深入分析。

3.1 甘肅省病險水庫的一般特征

3.1.1 修建時間長，險情因素隱蔽

同全國大部分水庫一樣，甘肅水庫也大多修建于20世紀50～70年代，運行時間較長。而水庫險情勘察首先要查清險情和隱患的確地質因素，而水庫因為修建年代久遠，設計人員流動很大，壩基的地質情況又被水體覆蓋，所以，探明險情就成了首要解決的問題。

3.1.2 險情成因復雜，判斷缺乏有效技術手段

一般說來同一險情可由不同原因促成，而由于施工設備簡陋，施工條件有限，因此有些險情的勘查，只能依靠經驗而非有效的科學手段加以判斷。

3.2 病險水庫的主要病險類型

3.2.1 防洪門檻低，庫壩高程不夠

由于工程施工、水文地質運行變化等原因，導致水庫庫壩頂高程不夠，出現防洪障礙。

3.2.2 抗震能力差，自然災害抵御能力低

經檢驗發現，現行很多水庫的抗震能力均不達標。

3.2.3 壩體穩定性差，滲漏嚴重

經考察發現在甘肅省內很多水庫的壩體存在斷面尺寸不足、抗滑不穩定等問題。土石壩往往還伴有壩基、壩體、繞壩滲漏問題，甚至其中一些已發生流土、管涌、接觸沖刷等滲流破壞。

3.2.4 輸、泄水建筑物年代久遠，老化現象嚴重

4 病險水庫的成因分析

水庫的病害的形成主要與水庫所在地區的氣候、地理、地質及興建時的特定環境有關，積極探索水庫病害的形成原因，對解決甘肅境內85座水庫除險加固問題，大有裨益。

4.1 邊坡穩定性差

在甘肅除險加固的85座水庫中，部分病險是由于庫岸不穩造成的。此類狀況有的在水庫蓄水前期就已經出現征兆——一定的位移產生。當水庫開始蓄水后，水庫水位發生改變，對庫岸的壓力逐漸增大，在長時間的波浪沖擊、土質沖蝕、地下水環境改變、修建道路、天氣變化等因素的綜合作用下，水庫的安全就產生了隱患。

4.2 土石壩壩體質量不合格:出現沉降、裂縫和滲透

甘肅境內很多土石壩修建于解放初期，由于當時勞動生產率底，機械化程度低，工程技術水平較差，很多壩體碾壓不夠，填筑土含水量太高，填筑密實度達不到要求。同時，由于當時是人工挑土上壩，所以壩段間施工縫自壩底至壩頂均未作碾壓處理或處理不足，導致施工逢的產生。進而導致壩體裂縫或壩高不足。另外，由于水庫的持續的蓄水和放水，使土石壩迎水坡的壩體土頻繁出現飽水和失水過程，尤其是在庫水位發生驟降情況下，這種縱縫更容易產生，嚴重時還會產生壩體滑坡。在勘察中還發現，有的土石壩的防滲體的空隙過很大，有的防滲體的空隙雖然小，但是周圍建筑物出現變形，對壩體進行擠壓，導致土石壩則產生滲透破壞。另外，生物破壞也是土石壩產生滲漏的原因。

4.3 壩基抗震穩定、濕陷變形和滲漏穩定

近年來，自然災害頻發，受汶川地震和舟曲地震等自然災害的影響，很多水庫也面臨抗震設計標準不夠，抗震穩定性差的隱患。另外，在壩基部分，很多地方還出現由于長期滲流導致的覆蓋層滲漏、無混凝土墊層的透水巖層滲，，斷層破碎帶、巖脈破碎帶的中等至強透水現象，這些嚴重威脅著壩基穩定性。

4.4 壩肩滲透穩定

病險水庫中，繞壩滲透破壞也是較為普遍存在的一種，其主要表現在兩個方面:一是近壩肩斷層破碎帶管涌導致壩肩不穩;二是繞壩滲漏引起壩肩下游深風化巖坡或土坡的滑坡，進而影響壩肩穩定。

5 病險水庫勘察

水庫病險水庫的地質勘察是對已建工程的再勘察，所以查明與地質條件相關的險工、險段、險情部位的出險原因，是甘肅水庫病險勘察的主要原則。隨著水庫運行時間的延續，場地工地質及水文地質已經發生了諸多變化，而壩體內部的結構和材料性狀也發生了諸多變化，因此，病險水庫除險加固勘察應根據水庫興建年代、建造資料、險情危害程度和隱患的性質、類型、不同有針對性地進行。

5.1 資料收集

充分收集水庫興建時期的地質、設計、施工、檢測資料和水庫運行中的各項監測資料，對壩體以往險情處理資料和改擴建工程資料按年代順序加以整理，便于了解水庫以往的運行情況機，并擴大工程地質資料收集范圍，對水庫周邊環境作一深入了解。

5.2 病險調查

在前期資料收集的基礎上，通過現場踏勘檢查壩身、壩基病害險情，走訪水庫管理人員和早期施工人員，對險情存在的位置、發生的過程、波及的范圍、促成的因素、病害的特征、周圍水位、措施的成效進行深入調查，為下一步做好準備。

5.3 編制勘察大綱

根據前期收集到的資料和現場的病險調查結果，選擇適宜的勘察方法和手段，編制勘察大綱，并加以實施。

根據甘肅水庫病險情況，具體的勘察項目主要包括:

1)勘察壩體填料顆粒組成，對其物理力學性質進行分析。對大壩周圍施工溝縫及生物洞穴進行細致勘察，對大壩施工等的分布情況進行初步了解。

2)分析水庫水位與壩基壓力的關系，分析壩體浸潤線，判斷壩體高度民主，查明防滲材料、反濾材料的性質、顆粒組成及填筑狀況。

3)查明壩基與壩體連接部位所選取的材料及滲透特性。

4)查明水庫所在位置及周圍建筑物所處的地層巖石特性、巖體層次及其透水性。

5)調查壩基地層基土的分布、性質、厚度、層次及其物理力學特性及壩體土的滲流條件和滲透特性，包括是否出現繞壩滲漏，研究判別土滲透變形類型，確定臨界水力比降、允許水力比降，評價土的滲透穩定性。

6)調查分析壩區人工開挖邊坡及近壩庫岸巖土邊坡穩定條件，并對其穩定性和影響作出評價。

5.4 病險原因綜合判定

根據前期資料收集與勘察實施結果分析，對水庫病險原因進行綜合判定，為除險加固設計提供建議處理措施。

6 結語

“為政之要，其樞在水”，歷史不會忘記，新中國成立之初，山河破碎，水系紊亂，若大的國土上只有22座大中型水庫。歷史同樣不會忘記，改革開放以來，黨中央把水利建設擺在首位，幾十年來氣壯山河的水利建設，初步建成了世界上規模最宏大的水利基礎設施體系，“六十載治水興水，六十載山河換顏”，2011年1月29日，中央一號文件《中共中央國務院關于加快水利改革發展的決定》正式公布，文件向全黨全社會發出了大興水利的明確信號，這一舉措必將昭示著我國水利改革事業又進入一個新的里程碑，水利改革發展又迎來了一個新的春天。

參考文獻

[1]楊連生，水利水電工程地質[M].武漢:武漢大學出版社，2004.

[2]封云亞，沈春勇，喀斯特地區水利水電工程勘測與處理新技術[J].水利水電技術，2005，36(9):70-73.

[3]水利水電工程地質勘察規范(GB 50487-2008).中國計劃出版社.

[4]張澤平，汪新健，劉猛.中小型水庫土石壩除險加固工程地質勘察工作流程及實例分析[J].綜合管理，山東省水利勘測設計院.

[5]盧勁雄.水利堤防工程的結構風險分析[J].經營管理者，2009-07-05.