基于寧夏地區水庫除險加固設計的個案分析

謝堆才

(寧夏固原市水利勘測設計院 756000)

寧夏固原市水庫大多建設于20世紀六七十年代，由于年久失修，存在不少病險隱患。其病險水庫的特點主要是淤積嚴重、防洪標準不能滿足規范要求、大壩存在滲漏問題、抗震標準低、大壩穩定的強度不能滿足要求等。

1 寧夏病險水庫的特點

水庫主要建筑物由三大件組成，即:土壩、泄水建筑物和輸水建筑物。土壩大多為碾壓式土壩。泄水建筑物多為獨立的溢洪道。輸水建筑物為水塔或臥管，壩下埋設輸水涵管;由于受當時建設條件的限制，加之半個多世紀的失修，以下隱患問題不能忽視:

a.庫容淤積嚴重，有效庫容與防洪庫容減少，使用功能降低。

b.因受當時的生產力技術水平和經濟條件所限，工程質量整體偏差。

c.水庫建設既是國家宏觀經濟發展的需要，也是民生所需。其正常的防洪和灌溉功能的發揮需要大量資金維持。但水利建設有水無錢已呈常態，水庫病險病害常因資金問題而帶患堅守。

d.不少水庫無泄洪設施，中小型水庫此類情況更多，設施簡單、功能不全，取水設施既灌溉又泄洪，標準低、功能有限。

2 基于工程視角的寧夏地區水庫病險問題的全位透析

2.1 標準問題

寧夏地區地處黃土高原區，植被差、地質疏松，水土流失形成的庫容淤積嚴重;隨著氣候的變遷、極端天氣的反復，水文資料的更新相對延后。導致水庫設計的洪量、洪峰和洪水過程標準過低，不能滿足實際需要，加之部分水庫泄洪設施不完善、維護不及時，形成嚴重病險;從建設標準來看，普遍存在壩頂高程不夠、防洪能力不足、泄洪能力不夠現象。

2.2 施工問題

a.壩體問題。寧夏地區水利工程大都建于20世紀五六十年代。在早期的施工建設中，受限于當時的水文資料、地質資料，受趕、超、快的政治形勢影響，施工勘察工作不細致，對水庫建設的壩基、岸坡等要害工程點設計標準低，壩體防滲施工存在隱患;具體施工過程中存在壩體填筑土料不均勻，壓實度或干容重偏低的問題，加之長期維護不夠，形成壩體裂縫、滲漏，導致滲漏通道并出現管涌、散浸、流土等，給周邊帶來一定范圍沼澤化濕域。

b.防泄問題。由于受當時設計標準的影響，在防洪和泄洪設施方面，建筑結構面出現脫落及裂縫，有的地方出現基礎沉陷;泄水和輸水渠道質量差，沖蝕和塌陷多見;泄水口消能設施不見或不全，安全泄水是個問題。

c.輸水問題。早前水利工程建設的輸水涵洞多為預制混凝土管在壩下埋設，長久失修，最容易出現不均勻沉陷，導致涵管口錯位，形成重大安全隱患;在當時的條件下，輸水涵洞施工質量不能保證，目前多見沖蝕、裂縫、滲水，部分混凝土面出現脫落、露筋。

2.3 抗震問題

人們對地震問題的認識有一個過程，鑒于當時的地理環境條件，設計初期往往疏于地震影響的考慮，或者考慮不夠充分，導致設計標準偏低，之后的現行規范對原設計地震烈度及參數進行了修改補充和完善，但由于維護跟不上，資金不到位，最終成為文件要求。

2.4 水庫硬件問題

早期的工程建設，閘門、啟閉機及附屬設備等硬件設備已嚴重老化，性能不全、功能受限，部分設備已無法使用。特別值得注意的是工程監測設備，原始而且簡陋，預警功能不完善，部分中小水庫無檢測設備。

3 除險加固設計的特點

病險水庫加固工程是一項涉及面廣、政策性強、施工繁雜的綜合性事業。既要了解歷史，又要考慮現狀;既要符合政策，又要符合當前經濟條件。因此，加固工程比新建工程風險更大。

3.1 政策性

《水庫大壩安全評價導則》(SL 258—2000)規定，水庫大壩安全評價以現行有效規范為準，工程質量評價、洪水標準、結構、滲流、抗震和金屬結構安全均要符合現行規范要求。因此，除險加固設計標準要以現行設計規范為準。

3.2 動態性

病險水庫的加固工程首先是一項科學事業，它必須依據地質、水文、氣候、植被等多種資料進行綜合分析。受條件所限，資料的不準確導致風險較大。為此，在實際施工過程中，必須有多套預案，優化選擇。因此，加固工程必須因時而變，應變性強，動態性大。

3.3 綜合性

除險加固涉及到地質、水文、氣候、植被等多種資料及所屬管理部門，也涉及到設計、建筑、監理等部門。涉及部門多，專業性要求高，這就需要各部門協調配合、專業協作，對管理人員和科技人員要求素質較高。

3.4 行政性

水利事業既是一項社會性事業，更是一項行政性行為。加固工程的資金來源依靠政府支持，立項、審批、資金調撥都離不開政府。因此病險加固往往體現為一個行政行為的實施過程，并因為當前的行政特點而表現為審批程序多、周期長。

4 除險加固設計應注意的主要問題

4.1 標準問題

目前，國家已經對水利水電工程制定了新標準，除險加固工程自然要按照現行標準執行，并適當調整。調整原則如下:

a.原設計洪水標準低于或高于現行標準，應按現行規范對洪水標準進行適當調整。調整的標準以接近于現行標準的上、下限標準值為宜;低于現行標準的，要往上靠近現行標準的下限值。高于的，應盡量選用規范規定的洪水標準上限值。

b.原設計標準偏低，但又能滿足現行要求的，除險加固一般情況下可不作調整。

c.對原水庫標準高、增設了非常溢洪道等、超過現行規范要求的，加固設計時應從實際出發，研究是否保留非常溢洪道;在投資增加許可的前提下，可考慮通過設置擋水子壩的措施滿足設計洪水標準，保留超標準洪水時的泄洪作用。

4.2 工程規模問題

a.延伸產業問題。水庫的存在往往會發揮城鎮供水、水產養殖及旅游等綜合作用。但加固設計原則上不考慮延伸產業。

b.移民問題。除險加固工程投資費用不得用于解決移民遺留問題。如當地政府承諾在一定時期解決移民問題，可按原批準規模標準進行設計;若不能解決移民問題，應調整水庫規模，適當降低水庫正常蓄水位和防洪限制水位。

c.受益部門問題。水庫的加固工程或涉及到相關部門的利益，如果能考慮相關部門的綜合效益并因此而增加投資，增加的工程投資應由受益方分攤，實施誰受益誰分擔原則，多渠道籌集資金。

4.3 方案優選和設計問題

水利建設事業是一項科學的綜合性事業，因此，水利加固方案的設計首先要具有實際性、務實性，符合當地的實際條件。超出了可行性的方案無益而有害。在方案的初步設計階段，關鍵工程項目設計，應進行多方案優選，推薦方案和比較方案應達到同等深度。對不同方案的選擇，要通盤考慮，如經濟的、技術的、當前的、未來的等。要基于實際條件，科學選擇。

4.4 施工技術

a.土壩防滲漏技術。病險水庫加固的一項基礎性工程就是防滲漏問題。病險滲漏主要表現在下游壩坡和壩坡腳一定范圍存在散浸、管涌、流土等現象。

對于土壩的異常滲流現象采取哪種方法和處理措施是土壩除險加固設計的難點。根據土壩的滲流特點，通常有兩類處理方式:?采用灌漿、鋪設防滲體等方法，恢復或增強壩體防滲性能;?在滲流出口布設反濾排水體。具體采用哪一種方式需要根據滲流異常的部位、滲流量和浸潤線(滲壓力)的觀測資料綜合分析確定。

b.結構復核時的強度參數取值。加固設計首先需要對建筑物的結構穩定和強度進行必要的復核計算。計算所選參數應是實際測定的參數，要真實可靠，計算方法要符合現行規范標準要求。

5 除險項目的申請

水庫除險資金來源于政府撥款。政府資金的投入，目的是完善水庫功能，使水庫功能得到最大發揮，不僅要帶來經濟效益，還要帶來社會效益，更主要的是確保安全。為此，水庫加固項目的設計，應合理把握除險加固設計項目。

6 結語

病險水庫的加固工程是一項科學的綜合性事業，它涉及到政治、經濟、社會、地質、水文等各行各業，同時也是一項千秋萬代的事業，關系到人民群眾的生命財產安全。為此，水利工程技術人員必須有高度責任心、使命感，既要講奉獻，更要講科學，使水利加固事業更加完善，造福當代，蔭及后世。◆