论文部分内容阅读
[摘要]：本文根据鲁北、河北沧州、天津市等平原地区引黄引滦的蓄水水库运用情况，列举了水库设计和运用管理中易出现的问题，并提出了解决这些问题的方法，可资南水北调、蓄、输水工程的设计和运用管理参考。
[关键词]：北方 平原水库 设计和管理 注意问题
中图分类号：S435.131.4+3 文献标识码：S 文章编号：1009-914X（2012）35- 0080 -01
1.引言
南水北调工程已经国家立项批准，近期实施的东线和中线工程相继组织开工建设。这是为缓解我国北方黄淮海流域平原地区严重缺水状况而实施的大型跨流域调水工程。工程通水运行后，在这些平原地区，会相继建设较多的输水渠道和储水水库，为使工程发挥最大效益，保持和改善工程地区的生态环境，就必须根据平原水库的特点，研究并解决其安全运行以及对周围生态环境产生的影响。
2.平原水库的特点
北方平原地区水库，一般是利用自然洼淀围堤筑坝而成，坝体多为均质土坝，坝基是透水较强的土质地基。因此平原水库具有坝体矮而长，水库蓄水浅而面积大，蓄水水面普遍高出库外周围地面、水库周围地势平坦空旷，受风的影响、风浪雍高大、蒸发损失和渗漏损失多、冬季结冰时间长、冰压力对坝体影响大、渗漏水对周边地区盐碱化影响大等特点。所以北方平原地区水库针对其特点，在设计和运行管理中要着重解决好工程自身运行安全以及对周边生态环境影响的一些问题。
3.北方平原水库设计和管理中应注意解决的问题
3.1防止周边土地次生盐碱化
水库在蓄水和使用过程中，水库渗漏使周边地区地下水位抬高，盐分上涨，引起周边沼泽化，并引起次生盐碱化，破坏了耕地，损害了地方人民的生活利益。据记载，1958年修建的大浪淀水库蓄水后产生浸没，造成周边大量土地次生盐碱化。鉴于这个原因，仅仅两年后大浪淀水库被迫停蓄，给国家和人民造成了大量经济损失。为了改善这种状况，使库区渗流得到有效控制，1996后重新修建的大浪淀水库提出了截渗、减渗和排水相结合的工程措施。
3.1.1设置截渗沟。在围堤的外围滩地与耕地之间挖一条截渗沟，截渗沟要保证有足够的深度和过水断面，用以接受库区一侧的渗漏水量，还要考虑另一侧地下水的补给与次一级排水沟的排泄等。截渗沟还要有排水设施，用以控制沟内水位，使其低于周边地下水位，这样既达到了降低沟前沟后地下水位，也达到了排水减压及回收库区渗漏水量的目的。
3.1.2结合农田排水系统多级排水措施，健全库区周边农田排水渠系，充分利用原有排水干沟与截渗沟相结合，库区周边井区发展井灌，以灌代排降低地下水位。
3.1.3严格控制施工质量，选用经济有效的减渗措施，沿线取土筑堤料场距堤脚距离应大于100米，取土深度不超过2.0米，上堤土料应满足碾压式土坝设计质量技术要求，库区内取土场及其他排水沟渠应回填压实，有条件时最好进行全库的普遍碾压，堤沟之间及库区内所有大口井、机井等一律回填，防止造成集中渗流的通道。堤基局部严重渗漏段采用垂直截渗处理。1996年重新修建的大浪淀水库采用垂直铺塑减渗措施既经济又有效，很是一个值得推广的方法。
3.2防冰胀
我国北方地区，冬季气温低于0。C，水库水面结成冰盖，当气温回升，冰盖发生膨胀，体积增大，对挡水的岸坡及建筑物又产生了冰压力，冰压力的大小与升温时的温度升温速率有关，同时还与冰盖的支撑情况有关。当水库水位足够高，冰足够厚的情况下，气温回升时，冰膨胀产生的作用力是相当大的，这时巨大的冰压力作用在岸坡上，或大量的冰沿岸坡上爬，直至把力作用到防浪墙或防浪墙帽沿上，造成岸坡破坏或防浪墙断裂倒塌。2002年和冬季，大浪淀水库在冰胀力的作用下，造成多处防浪墙断裂，如何有效的防止这种冰胀力产生的破坏，也关系到大堤安全。其一，水库在设计上，设置合适的护坡，如砌石护坡或砼护坡，在极寒冷的地区，最好选用砼护坡，砼板不宜太大，最好做成垂直坝轴线方向窄，平行坝轴线方向宽的矩形现浇砼板，如2×3m、3×4m，或70×70㎝砼预制板，砼板底部铺设不少于10cm垫层。其二，上游护坡坡面尽量平缓，防浪墙顶端内侧不易留有帽沿，当冰膨胀后沿岸坡上移，使其减少冰压力，也使其不把力集中作用到一个点上。其三，水库在管理过程中，配置破冰船，及时破坏大块冰，防止结成整体冰，对重要建筑物及闸门螺杆周围及时破冰留出冰膨胀的空隙。
3.3防风浪
水库水面在风力的作用下，形成波浪，对坝面产生波浪压力，平原水库大部分水面比较大，周围比较开阔，几乎没有挡风建筑物，即相应的风速和吹程也就比较大，形成的风浪也就大，风浪会对岸坡形成一定的淘刷，久而久之也会破坏大堤甚至大的风流会沿岸坡爬高，越过堤顶和防浪墙，形成漫堤。2003年春季和秋季，沧州市大浪淀水库由于风暴潮的影响，风流长时间淘刷岸坡，造成多处砼护坡坍塌，严重影响了大坝的安全，所以水库在设计时，一定要根据当地的风向，最大风速资料，水面的寬阔程度，计算出形成波浪的波高，波长和波浪爬高，选择合适的固坡形式，如砌石护坡，预制砼板护坡，现浇砼护坡等，在水面足够大，吹程超过2km的情况下，为防止形成大的风流，还要考虑在水库中心设置消浪堤或消浪岛。
3.4防水质污染
平原水库的特点一般为封闭型，水的来源主要是调引外源水和大气降水。水库蓄水以后，水体由流动变成了相对静止，随着气温、光照和客观环境条件的改变，水体也会发生质的变化，水中浮游生物水生维管束植物过量繁殖，水生植物过程生长和整个水体生态平衡改变。个别水库、湖泊因水体富营养化严重造成水质败坏，水环境恶化，失去饮用水或其它利用功能，为了改善这种状况，防止水质污染，大浪淀水库采用的平原水库饮用水生物净化水质试验取得了良好的效果。试验方法是利用淡水生态系统中的物质循环与能量转换定律，通过人为对生物的操纵和管理，科学调控生物的群体结构，根据水体中天然饵料种类的多样性，投放一定比例的链鱼、鳙鱼、鲤鱼、草鱼、大银鱼等，使其达到生物净化的目的。
3.5充分利用当地降水资源和过境水资源
我国北方平原地区年降水量较少且分布不均，每年汛期也有大量的河道径流或过境水量，一些水库不注意收集这部分水资源，使其弃之入海，造成了这部分水资源的白白浪费。要想有效的解决这一问题，首先设计时要有一个全面的流域规划，选择库址时要考虑能够有效的收集本流域内的降水径流和过境水径流。其次，当径流水不能自流入库或水量太大时，可以考虑设置扬水泵站，实行二次扬水入库。
3.6穿堤建筑物地基要预压
1996年兴建的大浪淀水库在地基没有预压的情况下，施工修建的进水涵洞、供水涵洞和泄水涵洞均出现了不同程度的沉降变形，导致涵洞底板出现相对位移，闸门无法正常关闭，为了避免这种状况的发生，穿堤建筑物、地基加固以后也要预压。也就是说，等坝体全部填筑完毕以后，使其达到沉降量的70%以后，再破堤兴建建筑物。
3.7建筑物布置的合理性
平原水库一般面积较大，围堤长度较长，周边也比较开阔，建筑物的布置也要有一定的规划，如进水涵洞、进水泵站、泄水闸门和为不同部门和单位设置的供水闸门或泵站等，也要本着能少则少，能集中则集中的原则，既要考虑减少成本、降低造价，也要考虑便于管理，能够合并使用同一建筑物的要尽量使用同一建筑物，不要使其过于分散。
参考文献：
【1】李华耀等。大浪淀水库垂直铺塑防渗效果分析。河北工程技术高等专科学校学报，2003，02
【2】赵卫国，李少华，李兰贵等。平原水库饮用水生物净化水质研究。河北省科学技术奖科技进步奖，2003度证书号2003JB2024.
【3】刘树良，张金晓，卢新。现浇混凝土护坡易出现的问题及防治措施。水利建设与管理，2004，03
[关键词]：北方 平原水库 设计和管理 注意问题
中图分类号：S435.131.4+3 文献标识码：S 文章编号：1009-914X（2012）35- 0080 -01
1.引言
南水北调工程已经国家立项批准，近期实施的东线和中线工程相继组织开工建设。这是为缓解我国北方黄淮海流域平原地区严重缺水状况而实施的大型跨流域调水工程。工程通水运行后，在这些平原地区，会相继建设较多的输水渠道和储水水库，为使工程发挥最大效益，保持和改善工程地区的生态环境，就必须根据平原水库的特点，研究并解决其安全运行以及对周围生态环境产生的影响。
2.平原水库的特点
北方平原地区水库，一般是利用自然洼淀围堤筑坝而成，坝体多为均质土坝，坝基是透水较强的土质地基。因此平原水库具有坝体矮而长，水库蓄水浅而面积大，蓄水水面普遍高出库外周围地面、水库周围地势平坦空旷，受风的影响、风浪雍高大、蒸发损失和渗漏损失多、冬季结冰时间长、冰压力对坝体影响大、渗漏水对周边地区盐碱化影响大等特点。所以北方平原地区水库针对其特点，在设计和运行管理中要着重解决好工程自身运行安全以及对周边生态环境影响的一些问题。
3.北方平原水库设计和管理中应注意解决的问题
3.1防止周边土地次生盐碱化
水库在蓄水和使用过程中，水库渗漏使周边地区地下水位抬高，盐分上涨，引起周边沼泽化，并引起次生盐碱化，破坏了耕地，损害了地方人民的生活利益。据记载，1958年修建的大浪淀水库蓄水后产生浸没，造成周边大量土地次生盐碱化。鉴于这个原因，仅仅两年后大浪淀水库被迫停蓄，给国家和人民造成了大量经济损失。为了改善这种状况，使库区渗流得到有效控制，1996后重新修建的大浪淀水库提出了截渗、减渗和排水相结合的工程措施。
3.1.1设置截渗沟。在围堤的外围滩地与耕地之间挖一条截渗沟，截渗沟要保证有足够的深度和过水断面，用以接受库区一侧的渗漏水量，还要考虑另一侧地下水的补给与次一级排水沟的排泄等。截渗沟还要有排水设施，用以控制沟内水位，使其低于周边地下水位，这样既达到了降低沟前沟后地下水位，也达到了排水减压及回收库区渗漏水量的目的。
3.1.2结合农田排水系统多级排水措施，健全库区周边农田排水渠系，充分利用原有排水干沟与截渗沟相结合，库区周边井区发展井灌，以灌代排降低地下水位。
3.1.3严格控制施工质量，选用经济有效的减渗措施，沿线取土筑堤料场距堤脚距离应大于100米，取土深度不超过2.0米，上堤土料应满足碾压式土坝设计质量技术要求，库区内取土场及其他排水沟渠应回填压实，有条件时最好进行全库的普遍碾压，堤沟之间及库区内所有大口井、机井等一律回填，防止造成集中渗流的通道。堤基局部严重渗漏段采用垂直截渗处理。1996年重新修建的大浪淀水库采用垂直铺塑减渗措施既经济又有效，很是一个值得推广的方法。
3.2防冰胀
我国北方地区，冬季气温低于0。C，水库水面结成冰盖，当气温回升，冰盖发生膨胀，体积增大，对挡水的岸坡及建筑物又产生了冰压力，冰压力的大小与升温时的温度升温速率有关，同时还与冰盖的支撑情况有关。当水库水位足够高，冰足够厚的情况下，气温回升时，冰膨胀产生的作用力是相当大的，这时巨大的冰压力作用在岸坡上，或大量的冰沿岸坡上爬，直至把力作用到防浪墙或防浪墙帽沿上，造成岸坡破坏或防浪墙断裂倒塌。2002年和冬季，大浪淀水库在冰胀力的作用下，造成多处防浪墙断裂，如何有效的防止这种冰胀力产生的破坏，也关系到大堤安全。其一，水库在设计上，设置合适的护坡，如砌石护坡或砼护坡，在极寒冷的地区，最好选用砼护坡，砼板不宜太大，最好做成垂直坝轴线方向窄，平行坝轴线方向宽的矩形现浇砼板，如2×3m、3×4m，或70×70㎝砼预制板，砼板底部铺设不少于10cm垫层。其二，上游护坡坡面尽量平缓，防浪墙顶端内侧不易留有帽沿，当冰膨胀后沿岸坡上移，使其减少冰压力，也使其不把力集中作用到一个点上。其三，水库在管理过程中，配置破冰船，及时破坏大块冰，防止结成整体冰，对重要建筑物及闸门螺杆周围及时破冰留出冰膨胀的空隙。
3.3防风浪
水库水面在风力的作用下，形成波浪，对坝面产生波浪压力，平原水库大部分水面比较大，周围比较开阔，几乎没有挡风建筑物，即相应的风速和吹程也就比较大，形成的风浪也就大，风浪会对岸坡形成一定的淘刷，久而久之也会破坏大堤甚至大的风流会沿岸坡爬高，越过堤顶和防浪墙，形成漫堤。2003年春季和秋季，沧州市大浪淀水库由于风暴潮的影响，风流长时间淘刷岸坡，造成多处砼护坡坍塌，严重影响了大坝的安全，所以水库在设计时，一定要根据当地的风向，最大风速资料，水面的寬阔程度，计算出形成波浪的波高，波长和波浪爬高，选择合适的固坡形式，如砌石护坡，预制砼板护坡，现浇砼护坡等，在水面足够大，吹程超过2km的情况下，为防止形成大的风流，还要考虑在水库中心设置消浪堤或消浪岛。
3.4防水质污染
平原水库的特点一般为封闭型，水的来源主要是调引外源水和大气降水。水库蓄水以后，水体由流动变成了相对静止，随着气温、光照和客观环境条件的改变，水体也会发生质的变化，水中浮游生物水生维管束植物过量繁殖，水生植物过程生长和整个水体生态平衡改变。个别水库、湖泊因水体富营养化严重造成水质败坏，水环境恶化，失去饮用水或其它利用功能，为了改善这种状况，防止水质污染，大浪淀水库采用的平原水库饮用水生物净化水质试验取得了良好的效果。试验方法是利用淡水生态系统中的物质循环与能量转换定律，通过人为对生物的操纵和管理，科学调控生物的群体结构，根据水体中天然饵料种类的多样性，投放一定比例的链鱼、鳙鱼、鲤鱼、草鱼、大银鱼等，使其达到生物净化的目的。
3.5充分利用当地降水资源和过境水资源
我国北方平原地区年降水量较少且分布不均，每年汛期也有大量的河道径流或过境水量，一些水库不注意收集这部分水资源，使其弃之入海，造成了这部分水资源的白白浪费。要想有效的解决这一问题，首先设计时要有一个全面的流域规划，选择库址时要考虑能够有效的收集本流域内的降水径流和过境水径流。其次，当径流水不能自流入库或水量太大时，可以考虑设置扬水泵站，实行二次扬水入库。
3.6穿堤建筑物地基要预压
1996年兴建的大浪淀水库在地基没有预压的情况下，施工修建的进水涵洞、供水涵洞和泄水涵洞均出现了不同程度的沉降变形，导致涵洞底板出现相对位移，闸门无法正常关闭，为了避免这种状况的发生，穿堤建筑物、地基加固以后也要预压。也就是说，等坝体全部填筑完毕以后，使其达到沉降量的70%以后，再破堤兴建建筑物。
3.7建筑物布置的合理性
平原水库一般面积较大，围堤长度较长，周边也比较开阔，建筑物的布置也要有一定的规划，如进水涵洞、进水泵站、泄水闸门和为不同部门和单位设置的供水闸门或泵站等，也要本着能少则少，能集中则集中的原则，既要考虑减少成本、降低造价，也要考虑便于管理，能够合并使用同一建筑物的要尽量使用同一建筑物，不要使其过于分散。
参考文献：
【1】李华耀等。大浪淀水库垂直铺塑防渗效果分析。河北工程技术高等专科学校学报，2003，02
【2】赵卫国，李少华，李兰贵等。平原水库饮用水生物净化水质研究。河北省科学技术奖科技进步奖，2003度证书号2003JB2024.
【3】刘树良，张金晓，卢新。现浇混凝土护坡易出现的问题及防治措施。水利建设与管理，2004，03