淺談大足區小型水庫除險加固工程設計

陳璐

【摘要】大足區地處涪江、沱江的分水嶺上，長期以來資源性、工程性和水質性缺水并存，為重慶西部缺水最嚴重的地區之一。建國以來大足區建設了大批水庫，對水資源的開發利用，徑流調節在農田灌溉、防洪、發電、水產養殖、水土保持等各方面發揮了顯著作用，也取得了很好的經濟效益和社會效益。但由于發展初期技術力量薄弱，經驗缺乏，造成部分工程質量差、標準低、先天不足，加上小型水庫管理組織不健全，很多水庫帶病運行，有險使用，存在許多不安全因素。近年來，隨著經濟社會的快速發展，對水的需求逐漸加大，現有水利設施年久失修，蓄水保水能力大大下降，制約了地區經濟的發展。本文通過分析大足區小型水庫的病害情況，提出小型水庫除險加固設計要點和存在的問題，指導小型水庫除險加固設計。

【關鍵詞】小型水庫；除險加固；病險分析；加固設計

1、基本情況

大足區位于四川盆地東南部，重慶市西部，東鄰銅梁區，西連四川安岳縣，南接永川區、榮昌區，北界潼南區，地處川東平行嶺谷與川中丘陵的交接地帶，涪、沱兩江分水嶺上，境內降水從四面八方流出，境內留存有限，人均水資源量為576m3，僅占全市人均水資源量的三分之一，全國人均水資源量的四分之一，是重慶西部地區缺水最嚴重的區域之一。大足區現有小型水庫111座，其中：小（1）型水庫18座，小（2）型水庫93座。這些水庫大多興建于上世紀50年代到70年代，經過幾十年運行，水庫存在防洪標準偏低、大壩穩定性差、壩體（壩基、壩肩）滲漏嚴重、放水及泄水建筑物老化、金屬結構不能正常運轉、管理設施及觀測設備不完善等問題，嚴重威脅下游人民生命財產安全，影響效益正常發揮。

近年來，在水利部和重慶市水利局的大力支持下，大足區111座小型水庫全面完成了除險加固任務并通過驗收投入使用，極大的改善了區域攔蓄能力，確保了水庫下游人民生命財產安全，提高了灌區旱澇保收面積，改善了水庫周邊環境。

2、小型水庫除險加固的必要性

做好大足區小型水庫除險加固工作迫在眉睫，具體來說，第一，大壩壩頂防浪墻沒有設置伸縮縫，有多處裂縫出現，壩體處有沉陷塌洞，壩體和壩基處有滲漏情況，壩體處還有白蟻危害，對水庫造成嚴重影響；第二，水庫的山體經常會有滑坡等地質災害的發生，容易有淤泥堵塞進口，使水庫的大壩安全受到威脅；另外，公路橋梁對水庫的管理和防洪搶險工作都造成重大影響，使水庫難以發揮應有作用；第三，在輸水的涵洞內壁混凝土會有麻面、孔洞和蜂窩，而且在洞底有沖坑，加上壩頂的防汛公路是砂石路面，非常容易出現滑坡，而且缺乏先進的設施來預測水庫水雨情況，威脅水庫整體效能的發揮。因此，根據“水庫大壩安全鑒定方法”的相關規定，大足區小型水庫的水庫屬于三類壩，因此有必要對其進行除險加固。只有采取科學合理的除險加固措施，才能保證水庫工程的質量，進而保證周圍人們的正常生活。

3、水庫病險存在的主要問題

近些年，大足區水行政主管部門負責小型水庫的安全運行管理工作，并負責收集水庫的各種資料，然后對其進行整理并制定相應的病險加固設計和維護措施。由于相關技術人員缺乏、技術力量薄弱，加上監管力度不夠，在水庫建設過程中出現各種問題，使小型水庫存在很多安全隱患。具體來說，大足區小型水庫的病險主要存在以下幾個方面的問題：

3.1 大壩安全鑒定存在缺陷

大足區小型水庫在大壩安全鑒定中存在很多缺陷，具體表現為：一方面，安全評價及測定中數據缺乏真實性，很多數據并不是實際調查得到的，導致采取的除險加固措施不能完全消除水庫的安全隱患；另一方面，安全鑒定中沒有對除險加固進行充分論證，很多水庫的防洪標準不夠，而且淤積十分嚴重，原有的設計功能不能發揮出來，除險加固技術上盡管可行，但是經濟上不合理，個別為了爭取資金將可以報廢的水庫依然上報，從而造成一定浪費。

3.2 施工周期較短

由于受各方面條件的制約，大足區小型水庫的設施和技術相對落后，施工工期相對短，防洪標準不高，與現代水利條件很難適應，加上水庫的穩定性不好，導致小型水庫的壩基經常有滲漏情況的發生，難以發揮水庫應有的功能和作用。

3.3 水庫的結構和設備相對老化

大足區小型水庫建于上世紀50-70年代，受經濟條件和技術的限制，水庫的結構比較老化，因此很難達到限制的防洪標準。此外，在建設過程中使用的一些設備比較陳舊，經過多年使用，已經出現明顯的滲漏現象，使得水庫的穩定性受到威脅。

4、水庫病險原因分析

由于大足區小型水庫大多是在上世紀50-70年代建設的，受到當時的技術和經濟條件制約，施工質量難以保證，存在各種問題。主要原因如下：

4.1 壩體缺乏穩定性

由于水庫的上游壩體滲透系數過小，壩體斷面比較陡峭加上浸潤線比較高，導致壩體缺乏穩定性，下游壩坡出逸點較高。根據相關的規范要求，壩體只有保持穩定性才能發揮應有的功能。正常運行期的上下游壩坡，水位驟降的上游壩坡、施工期上下游的壩坡以及一定蓄水位的上下游壩坡都對壩體的穩定性產生重要影響。

4.2 壩基滲漏

壩基滲漏是小型水庫比較常見的問題，也是多方面原因造成的，具體來說：第一，水庫建設的時候勘察、設計、施工同時進行，屬于非常典型的“三邊”工程，與當前相關要求的規定是不相符的，這種建設具有不規范性；第二，壩體碾壓不密實，填筑質量較差，壓實度很難與設計規定的要求相符合；第三，壩基是在覆蓋層的上面，下面的土壤滲透系數比較大，從而引起了壩基滲漏；第四，壩基的清理工作不到位，使水庫的壩底和壩基的接觸面處存在嚴重的滲水現象；第五，截水槽的挖掘深度沒有達到要求引起嚴重的滲水。

4.3 溢洪道布置不合理

從水庫現狀可以了解到，很多水庫在溢洪道的布置方面存在不合理現象，其原因主要有：第一，在施工過程中，施工人員往往根據巖體的堅硬程度來隨意改變溢洪道的線型，使溢洪道的設計與施工標準不相符；第二，由于消能設施的設計不科學，設計縱坡面時也沒有按照標準進行，從而使空蝕遭受破壞；第三，在泄洪槽處，由于沒有設置排水系統導致排水能力非常差；第四，泄洪槽和消力池的銜接處也不夠合理，從而導致空蝕破壞現象的發生。

4.4 壩體滲漏

壩體滲漏主要是由于這兩方面原因造成的：一方面，壩體的填筑施工與設計標準不相符，使壩體的密實度不夠，從而導致壩體的滲漏現象的十分嚴重；另一方面，壩體的建設材料存在質量問題或者沒有達到標準要求，使壩體出現滲漏現象。

4.5 缺乏相應的安全監測設備和水文測報及通訊設施

以前，水庫沒有相應的安全監測設施，沒有水文測報和先進的通訊設施，導致洪水發生時沒有及時的測驗而不能及時防洪，管理人員不能第一時間了解險情的具體情況，使救險時間被耽誤，從而造成不可估量的后果。

5、除險加固設計要點

5.1 等級劃分及防洪標準

除險加固工程等級劃分及洪水標準執行《水利水電等級劃分及洪水標準》的相關規定，如果大壩的擋水高度低于15m，而且上下游的最大水頭差小于10m，的時候，那么防洪標準應當根據平原水庫標準確定。

5.2 加固壩體

對于斷面偏陡的壩體，可以根據實際情況采取加寬壩體的斷面來穩定壩坡；對于滲透系數太小的上游壩體，由于水位驟降引起上游壩體的水不能及時排出去，這樣由于含水量的增加使土體的凝聚力降低，可以通過減緩壩坡來穩定上游壩坡；對于浸潤線較高的壩體，可以通過棱體排水來增加壩體內部和壩腳排水，這是最經濟實用的方法。

5.3 合理布置溢洪道和防洪達標方案

在布置溢洪道時，可以參考《溢洪道設計規范》來科學設計，還要根據水庫的實際情況，結合排水、控制段、平面布置和泄槽等方面綜合考慮來達到設計規范要求。此外，對于需要解決防洪能力不足的水庫，最好根據洪水的標準進行復核，設計幾個方案并進行比較。一般而言，可以通過加大泄洪設施來增加泄洪流量，適當加高大壩來增加調蓄能力以及加高壩和增大泄洪設施來提高水庫防洪標準等措施來達到有效的防洪目的。

5.4 壩基除險加固措施

根據水庫庫區和覆蓋層的厚度，可以采取相應的措施來防止壩基的滲漏。一方面，當覆蓋層很薄而且附近沒有黏土的時候，可以采取垂直鋪蓋的方式來預防滲漏；另一方面，當覆蓋層很厚而且附近黏土資源比較豐富的時可以采取水平覆蓋方法來達到防滲漏的效果。

5.5 壩體除險加固措施

對于滲漏十分嚴重的壩體，可以通過填充灌漿來提高壩體的密實度，但是要注意選擇適當的排距和孔距，而且在密實填土時要松散填土區域來有效封堵通道，以此來達到防滲的良好效果；另一方面，還可以通過劈裂灌漿來達到防滲漏效果，也就是通過壩體填筑的自然應力來有效防治滲漏，這是最經濟適用的方法。此外，還可以通過垂直防滲墻來有效防止壩體的滲漏。

5.6 建立安全監測

建立相對完善的安全監測、水文測報和通訊設施，重視監測資料的整理和分析，使工程安全并有可靠的依據。通過完善的水文測報系統實現水文的科學管理，并根據水文變化情況制定預防方案。這樣即便發生洪水等災害，也能通過有效預防和及時采取防治措施降低損失。此外，還要不斷改善放水設備，盡量使用先進設施，增強放水效果。

5.7 加強資金管理和監督管理

加強對項目法人財務人員的培訓，不斷提高管理水平，并養成遵紀守法的意識，切實加強資金的管理，從而保證資金的安全。此外，還要注重質量的監管力度，明確各方責任，通過健全的質量保證措施和完善的資料保證體系來保證工程的質量。同時委托專門的質量檢驗機構來加強對加固工作的檢查，保證工程的順利完工。

6、實施成效

大足區小型水庫通過上述加固措施，壩體得以加固，壩基滲漏現象得到治理，安全監測設施不斷完善，防洪和蓄水功能不斷改善，使周邊人們的正常生活得到了保證，在一定程度上也推動了當地經濟的快速發展。

7、總結

做好小型病險水庫除險加固設計工作，充分發揮水庫的功能和效益，保證水庫的正常運行，減少安全事故的發生，進而保證周圍人們的正常生活和人身安全，最終促進當地經濟的發展。

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