劉 健
(晉中市水利勘測設計院,山西 榆次 030600)
小型水庫是指庫容在10萬~1000萬m3之間的蓄水工程。晉中市小型水庫大多建于20世紀50至70年代,不少小水庫為“農業學大寨”運動的產物。其結構型式主要有均質土壩、石壩、土石混合壩,以均質土壩居多。受小水庫建設期政治、經濟等因素的影響,晉中市小型水庫的前期工作不到位,建設時過多考慮進度、資金等因素,忽視了對壩體的質量控制,造成了水庫在運行時出現防洪標準、泄洪能力不達標、壩體質量差、泄洪設施結構不安全等問題,更有部分未完建水庫也在服役。下面針對全市小型水庫的病險問題及原因進行分析。
受建設期條件制約,部分小型水庫在建庫前未進行水文、結構計算,基本憑經驗辦事或者由當地群眾盲目興建,對水庫控制的流域面積等基本情況不了解,致使現狀壩高未達到防洪標準要求,如榆次區河口水庫、介休市勝天水庫等大多數小水庫壩高不夠,計算洪水位超出平壩頂;部分水庫無溢洪道,泄洪無法實現,如太谷縣石河水庫;部分水庫泄洪建筑物的泄洪流量不足,設計洪水偏小,如太谷縣石畝水庫、太谷縣咸陽河水庫溢洪道不滿足泄洪要求;部分小型水庫雖然設有溢洪道,但由于年久失修,溢洪道結構破壞嚴重或直接堵死,致使溢洪道阻塞無法泄洪,如太谷縣四卦水庫邊墻坍塌,介休市南溝水庫溢洪道被人為填埋,成為附近村民的交通道路。
大壩壩體的高度、厚度、頂寬、壩坡坡度未達到規范要求或因人為破壞導致壩坡坡度較陡、壩高降低、防浪墻損壞等,大壩的抗滑、抗滲穩定性不足,還有部分水庫因資金缺乏得不到修筑。大部分小水庫由于建設或運行管理上的特殊情況,造成壩體結構不穩定、質量差。
壩體滲漏是晉中市小水庫最常見的一種病險情況,主要是由于壩體浸潤線過高,庫區水由壩坡出溢,壩坡產生不均勻變形、裂縫、下滑,危及大壩自身安全。造成壩體滲漏的主要原因有:大壩壩體或防滲體斷面較小,壩體在填筑時壓實度不夠,壩身與壩肩、壩基、放水設施、溢洪道等構筑物結合部位處理不當,或為趕進度采用凍土筑壩等。如榆次區田家灣水庫由于壩體與右壩肩山體結合部位處理不當,造成該部位發生管涌,危及大壩安全。
壩基滲漏又稱壩下滲漏,是指水庫蓄水運行后由于上、下游水頭差,使水庫中的水沿壩基巖石或土的孔隙、裂隙等處出現的滲漏,多發生在水庫建庫時壩基未進行防滲處理或防滲措施不當之處。部分小型水庫在建設時未對壩基進行處理,或處理措施不到位,造成了水庫在蓄水后壩基存在不同程度滲漏,影響了水庫蓄水,降低了水庫效益,嚴重時受壩底揚壓力影響,造成壩基巖石、土體潛蝕,引起壩基失穩,危及大壩自身安全。如榆社縣西清秀水庫、昔陽縣石亭水庫均存在壩基滲漏問題,水庫下游形成大片沼澤,大壩存在較大安全隱患。
繞壩滲漏又稱壩肩滲漏,是指庫水沿壩肩地段的透水巖帶滲漏到下游的現象。造成這種滲漏的原因主要是水庫建庫時未對壩肩進行詳細勘察,或防滲處理措施不到位。繞壩滲漏嚴重降低水庫效益,引起滑坡或塌滑體復活,使壩肩巖體和地下圍巖不穩定,甚至局部破裂,危及大壩或溢洪道等建筑物安全。如太谷縣井神水庫建設前未對水庫周邊進行評價,水庫運行時周圍山體存在較大孔隙、裂隙,兩壩肩乃至庫區滲漏嚴重,水庫無法蓄水,效益無法實現。
接觸滲漏是指庫水從壩體與壩基或岸坡的接觸面及壩體與剛性建筑物的接觸面通過,在壩后相應部位逸出的現象。這種滲漏的產生會逐步將接觸面的土體由水帶出,壩體出現空洞,從而影響建筑物結構安全。如昔陽縣石亭水庫壩體與溢洪道結合處產生接觸滲漏,水庫在高水位運行時滲漏十分明顯,大壩存在安全隱患。
全市小型水庫的放水涵洞多為壩內埋管,其結構多為漿砌石、無壓管或土洞,受壩體填土不均勻沉降等因素影響,洞身受力不均勻,洞身結構產生不均勻沉降,導致涵管斷裂漏水;有的漿砌石涵洞因砌體接縫處理不當、砂漿強度低、風化嚴重等原因造成洞身斷裂,出現涵管過水量偏小、水流條件較差以及涵管漏水等現象。
全市小型水庫溢洪道存在的主要問題有:溢洪道斷面過小、泄洪能力不足、結構不穩定或土槽未襯砌、無消能防沖設施、維護不力損壞嚴重或人為填堵、布置不合理等。如太谷縣石畝水庫、咸陽河水庫溢洪道斷面過小,泄洪能力不足;榆社縣西清秀水庫溢洪道為土槽,泄槽內坍塌堵塞;平遙縣軍寨水庫溢洪道出口無消能設施,因溢洪道長期過水,出口沖出較大沖溝;太谷縣小河水庫溢洪道出口布置不合理,溢洪道出水后水流直沖下游村莊、耕地;介休市南溝水庫溢洪道被人為填堵,作為村莊通行道路。
全市小型水庫大多由水庫所在地鎮政府代管,沒有固定的管理人員,缺乏必要的技術指導和資金支持。大壩運行管理制度、水雨情測報制度、汛期值班制度等均不健全。無任何安全檢查、監測及水雨情測報和通訊設施,對大壩觀測只能靠肉眼、憑經驗去判斷,大壩的養護也不達要求。
全市小型水庫因施工時先天不足、運行時養護不夠,加之自然老化,均存在不同程度的病險和安全隱患,危及人民群眾的生命財產、生活安全。為此,水庫除險加固過程中應結合病險特征,主要恢復其防洪功能,兼顧灌溉、養殖,從而達到興利除害、造福一方的目的。