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[摘 要]中小型水库病险原因分析及对策,采取几种在实践中总结的经验和措施,对水库的防洪标准达不到部颁除险加固的非正常运用标准的水库险情,进行科学性的排查处理。使水库工程效益的发挥,为新常态经济社会服务。
[关键词]水库 蓄水资源 截水槽 管理
中图分类号:TV62 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)06-0141-01
1.我国中小型水库现状
目前,我国巳建成水库共有8万多座,水库总库容近5000亿立方米。由于这些水库大部分修建于50年代到70年代, 限于当时的历史条件和由于水库设计、施工、运行管理中存在的问题,部分水库达不到国家规定的防洪标准,而且随着水库运行时间延长,水库设施和各种设备不断老化,有些水库工程存在较严重的质量问题,水库不能正常运行,“汛期不敢蓄水,汛后无水可蓄”,国家投巨资兴建的水库不得不低水位运行,达不到调蓄水资源的目的,严重影响水库工程效益的发挥。
据有关部门统计,全国存在病险问题的水库所损失的防洪库容高达55亿立方米、兴利库容约120亿立方米。水库的病险问题也给水库下游城乡人民群众生命财产的安全构成威胁,一些城市和县城由于地处水库下游,犹如“头顶一盆水”,如果水库险情得不到及时处理,后果将是十分严重的。
2.存在问题
在此期间修建的中小型水库多属“三无”或“三边”工程。因此,中小型水库存在很多问题:
2.1 病险率高,病害严重。据统计,现有中小型病险库三百多座,占中小型水库总数的40%左右。防洪标准低、大坝渗漏、裂缝和坝坡滑塌、溢洪道泄洪标准不够、放水建筑物不能发挥正常功能等问题普遍存在。仅小型水库中,就我省114座小(一)型水库和208座小(二)型水库的防洪标准达不到部颁除险加固非常运用标准【1】,展开分析讨论。
2.2 缺乏大坝安全观测、水情测报和防汛抢险设施,工程盲目运行,极易失事。
2.3 管理人员的专业技能有待提高。对管理工作薄弱,特别是乡村管理的小型水库,日常管理和养护工作落实检查不够。很多水库管理单位工作人员偏多,工龄普遍在二三十年,因此业务素质不高,工作方式还是老一套,对于新技术、新理论难于掌握,致使水库管理陷入混乱。根据中央指导、“三农”工作的第8个中央一号文件---《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》,据测算,未来10年水利总投资将达到4万亿元。这对于水库管理部门来说,加强管理绝对是个好消息,应该抓住机遇,积极发展。
3.中小型水库病险原因分析及对策
3.1 坝基渗漏。很多病险库都存在坝基渗漏问题,究其原因有很多,但大多数病险水库是因为水库在上世纪50至70年代建成,属于“三边”工程,对坝基没有很好的按技术要求进行处理,不是清基不到位导致坝基坝体接触面成为渗水薄弱环节就是截水槽的开挖深度不够,留下了渗水通道,或者坝体填筑标准不够,压实度根本满足不了设计要求,给坝体稳定埋下安全隐患。有些水库的坝基渗漏是因为坝基位于覆盖层上,而覆盖层增加的渗透系数大,允许渗透比降较低,原设计的坝基截水槽或者其它处理措施的深度没有达到相对不透水层或者截水悬挂帷幕的深度不够,不能有效的阻止渗漏或延长渗径。
3.2 坝体渗漏。坝体渗漏多由于坝体填筑材料或者填筑标准不符合要求,密实度不够,渗透系数偏大。针对类似这种情况,采取如下三种措施比较适宜:
3.2.1 首先应对坝体进行必要的充填灌浆,增加坝体的密实度,然后在坝体上游坡铺设复合土工膜,要注意处理好土工膜与坝基的结合部位。
3.2.2 采用劈裂灌浆,劈裂灌浆利用了坝体填筑的自然应力状态,是一种既节约又效果良好的措施。对于坝体填筑标准不达标的要及时加固。
3.2.3 根据工程的具体情况,采取在上游坝坡贴防渗斜墙、铺设复合土工膜、加大坝体断面等措施。例如对水库的坝体加固就采用了临水侧铺设复合土工膜的措施,效果良好。
3.3 坝体稳定不满足规范要求的处理。
(1)常见的原因有上游坝体渗透系数太小而坡比较陡,浸润线偏高,坝体断面偏陡等。
(2)如果上游坝体渗透系数太小而坡比较陡,使得在水位骤降工况下,上游坝体内的水不能及时排出坝体,增大了土体重量(此时一般为饱和容重),由于含水量大而减小了凝聚力和内摩擦角,从而造成上游坡失稳,处理措施一般是减缓坝坡。
(3) 对浸润线偏高坝体断面偏陡问题的处理。根据规范规定,坝体稳定应对正常运行期的上下游坝坡、水位骤降的上游坝坡、一定蓄水位与地震组合的上下游坝坡、施工期上下游坝坡进行抗滑稳定验算。如果上游坝体渗透系数太小而坡比较陡,使得在水位骤降工况下,上游坝体内的水不能及时排出坝体,增大了土体重量(此时一般为饱和容重),由于含水量大而减小了凝聚力和内摩擦角,从而造成上游坡失稳,处理措施一般是减缓坝坡【2】。
(4)必须确保溢洪道安全泄洪。要根据水力计算溢洪道的最大泄洪流量,确定溢洪道的宽度及最大过水深度。另外,对于溢洪道未衬砌的部分,必须进行衬砌,保证溢洪道安全泄洪,以保大坝的安全。
3.4 溢洪道布置不合理、泄洪标准不够。
(1)多数病险水库的溢洪道设计平面布置不尽合理,这种情况多出现在岩石基础上,由于多为人工开挖,所以经常按照岩体的坚硬程度变化,随意性较大,很少能按设计线路完成施工。尤其是控制段的体型,即不是WES堰,也不是直坎宽顶堰。
(2)常见的问题还有纵剖面设计、消能设施设计不合理,空蚀破坏严重,经常是泄一次洪就被破坏一次,坡与坡的衔接、泄槽与消力池的衔接非常的不合理,又没有补气措施,所以经常空烛破坏。
(3)溢洪道的泄槽底板下的排水措施很薄弱,有的根本没有排水系统,从而泄洪时造成失稳破坏。
(4)针对以上情况,应该根据《溢洪道设计规范》(SL2522000),结合工程实际情况,对平面布置、控制段、泄槽、排水、消能达到既能使水库正常运行,又能减少工程造价的目的。同时,应重增设排水孔,消力池底板下增设排水廊道等一整套排水系统,
4 结语
综上所述,做好中小型水库除险加固工作对促进地区经济发展,保障社会稳定意义重大。而要做好除险加固设计,首先要认真分析病害及其原因,然后才能对症下药,采取适宜的措施进行除险加固,对设施等进行系统设计,结合水库调洪,认真复核泄量,严格施工,保证加固后的长期正常运行。
(1)强调的是,应加强对监测资料的建档、分析、整理,为工程的安全运行提供科学依据。
(2) 重点做好水利工程的建设就是要做好水利工程的防渗漏工程建设,减少水利工程的病险,为防洪建设提供一个好的基础。做好坝体和坝基的维护,减少裂缝的产生,经常对工程进行维修,这些都有助于提高水利工程的使用年限,带来更多的社会效益和经济效益。更重要的是保护了水利工程附近人民生命财产安全,减少安全隐患。
(3)对施工期上下游坝坡进行抗滑稳定验算,可结合覆盖层的深浅、库区情况、采取垂直防渗的优越性就比较明显。在垂直截渗墙的方案选择中,还应根据覆盖层的颗粒级配情况,施工场地情况,结合经济指标分析进行选择。如覆盖层为砂卵石,厚度超过30m, 选择混凝土截渗墙比较稳妥;如果为粉细砂,厚度又较小,则采用高喷灌浆即可。
参考文献
[1] 王海军.浅谈水利工程的防渗处理施工[j].黑龙江科技信息,2011年.
[2] 张霞.水库工程中的防渗漏处理技术[j].中国新技术新产品,2011年.
[关键词]水库 蓄水资源 截水槽 管理
中图分类号:TV62 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)06-0141-01
1.我国中小型水库现状
目前,我国巳建成水库共有8万多座,水库总库容近5000亿立方米。由于这些水库大部分修建于50年代到70年代, 限于当时的历史条件和由于水库设计、施工、运行管理中存在的问题,部分水库达不到国家规定的防洪标准,而且随着水库运行时间延长,水库设施和各种设备不断老化,有些水库工程存在较严重的质量问题,水库不能正常运行,“汛期不敢蓄水,汛后无水可蓄”,国家投巨资兴建的水库不得不低水位运行,达不到调蓄水资源的目的,严重影响水库工程效益的发挥。
据有关部门统计,全国存在病险问题的水库所损失的防洪库容高达55亿立方米、兴利库容约120亿立方米。水库的病险问题也给水库下游城乡人民群众生命财产的安全构成威胁,一些城市和县城由于地处水库下游,犹如“头顶一盆水”,如果水库险情得不到及时处理,后果将是十分严重的。
2.存在问题
在此期间修建的中小型水库多属“三无”或“三边”工程。因此,中小型水库存在很多问题:
2.1 病险率高,病害严重。据统计,现有中小型病险库三百多座,占中小型水库总数的40%左右。防洪标准低、大坝渗漏、裂缝和坝坡滑塌、溢洪道泄洪标准不够、放水建筑物不能发挥正常功能等问题普遍存在。仅小型水库中,就我省114座小(一)型水库和208座小(二)型水库的防洪标准达不到部颁除险加固非常运用标准【1】,展开分析讨论。
2.2 缺乏大坝安全观测、水情测报和防汛抢险设施,工程盲目运行,极易失事。
2.3 管理人员的专业技能有待提高。对管理工作薄弱,特别是乡村管理的小型水库,日常管理和养护工作落实检查不够。很多水库管理单位工作人员偏多,工龄普遍在二三十年,因此业务素质不高,工作方式还是老一套,对于新技术、新理论难于掌握,致使水库管理陷入混乱。根据中央指导、“三农”工作的第8个中央一号文件---《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》,据测算,未来10年水利总投资将达到4万亿元。这对于水库管理部门来说,加强管理绝对是个好消息,应该抓住机遇,积极发展。
3.中小型水库病险原因分析及对策
3.1 坝基渗漏。很多病险库都存在坝基渗漏问题,究其原因有很多,但大多数病险水库是因为水库在上世纪50至70年代建成,属于“三边”工程,对坝基没有很好的按技术要求进行处理,不是清基不到位导致坝基坝体接触面成为渗水薄弱环节就是截水槽的开挖深度不够,留下了渗水通道,或者坝体填筑标准不够,压实度根本满足不了设计要求,给坝体稳定埋下安全隐患。有些水库的坝基渗漏是因为坝基位于覆盖层上,而覆盖层增加的渗透系数大,允许渗透比降较低,原设计的坝基截水槽或者其它处理措施的深度没有达到相对不透水层或者截水悬挂帷幕的深度不够,不能有效的阻止渗漏或延长渗径。
3.2 坝体渗漏。坝体渗漏多由于坝体填筑材料或者填筑标准不符合要求,密实度不够,渗透系数偏大。针对类似这种情况,采取如下三种措施比较适宜:
3.2.1 首先应对坝体进行必要的充填灌浆,增加坝体的密实度,然后在坝体上游坡铺设复合土工膜,要注意处理好土工膜与坝基的结合部位。
3.2.2 采用劈裂灌浆,劈裂灌浆利用了坝体填筑的自然应力状态,是一种既节约又效果良好的措施。对于坝体填筑标准不达标的要及时加固。
3.2.3 根据工程的具体情况,采取在上游坝坡贴防渗斜墙、铺设复合土工膜、加大坝体断面等措施。例如对水库的坝体加固就采用了临水侧铺设复合土工膜的措施,效果良好。
3.3 坝体稳定不满足规范要求的处理。
(1)常见的原因有上游坝体渗透系数太小而坡比较陡,浸润线偏高,坝体断面偏陡等。
(2)如果上游坝体渗透系数太小而坡比较陡,使得在水位骤降工况下,上游坝体内的水不能及时排出坝体,增大了土体重量(此时一般为饱和容重),由于含水量大而减小了凝聚力和内摩擦角,从而造成上游坡失稳,处理措施一般是减缓坝坡。
(3) 对浸润线偏高坝体断面偏陡问题的处理。根据规范规定,坝体稳定应对正常运行期的上下游坝坡、水位骤降的上游坝坡、一定蓄水位与地震组合的上下游坝坡、施工期上下游坝坡进行抗滑稳定验算。如果上游坝体渗透系数太小而坡比较陡,使得在水位骤降工况下,上游坝体内的水不能及时排出坝体,增大了土体重量(此时一般为饱和容重),由于含水量大而减小了凝聚力和内摩擦角,从而造成上游坡失稳,处理措施一般是减缓坝坡【2】。
(4)必须确保溢洪道安全泄洪。要根据水力计算溢洪道的最大泄洪流量,确定溢洪道的宽度及最大过水深度。另外,对于溢洪道未衬砌的部分,必须进行衬砌,保证溢洪道安全泄洪,以保大坝的安全。
3.4 溢洪道布置不合理、泄洪标准不够。
(1)多数病险水库的溢洪道设计平面布置不尽合理,这种情况多出现在岩石基础上,由于多为人工开挖,所以经常按照岩体的坚硬程度变化,随意性较大,很少能按设计线路完成施工。尤其是控制段的体型,即不是WES堰,也不是直坎宽顶堰。
(2)常见的问题还有纵剖面设计、消能设施设计不合理,空蚀破坏严重,经常是泄一次洪就被破坏一次,坡与坡的衔接、泄槽与消力池的衔接非常的不合理,又没有补气措施,所以经常空烛破坏。
(3)溢洪道的泄槽底板下的排水措施很薄弱,有的根本没有排水系统,从而泄洪时造成失稳破坏。
(4)针对以上情况,应该根据《溢洪道设计规范》(SL2522000),结合工程实际情况,对平面布置、控制段、泄槽、排水、消能达到既能使水库正常运行,又能减少工程造价的目的。同时,应重增设排水孔,消力池底板下增设排水廊道等一整套排水系统,
4 结语
综上所述,做好中小型水库除险加固工作对促进地区经济发展,保障社会稳定意义重大。而要做好除险加固设计,首先要认真分析病害及其原因,然后才能对症下药,采取适宜的措施进行除险加固,对设施等进行系统设计,结合水库调洪,认真复核泄量,严格施工,保证加固后的长期正常运行。
(1)强调的是,应加强对监测资料的建档、分析、整理,为工程的安全运行提供科学依据。
(2) 重点做好水利工程的建设就是要做好水利工程的防渗漏工程建设,减少水利工程的病险,为防洪建设提供一个好的基础。做好坝体和坝基的维护,减少裂缝的产生,经常对工程进行维修,这些都有助于提高水利工程的使用年限,带来更多的社会效益和经济效益。更重要的是保护了水利工程附近人民生命财产安全,减少安全隐患。
(3)对施工期上下游坝坡进行抗滑稳定验算,可结合覆盖层的深浅、库区情况、采取垂直防渗的优越性就比较明显。在垂直截渗墙的方案选择中,还应根据覆盖层的颗粒级配情况,施工场地情况,结合经济指标分析进行选择。如覆盖层为砂卵石,厚度超过30m, 选择混凝土截渗墙比较稳妥;如果为粉细砂,厚度又较小,则采用高喷灌浆即可。
参考文献
[1] 王海军.浅谈水利工程的防渗处理施工[j].黑龙江科技信息,2011年.
[2] 张霞.水库工程中的防渗漏处理技术[j].中国新技术新产品,2011年.