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【摘要】本文就我国当前小型水库的现状以及存在的问题加以分析，从而对小型水库除险加固的设计进行探究并提出相应的整改措施。
【关键词】小型水库；除险加固；探究
Analysis on Present Situation， Existing Problems and Design Measures of Small - sized Reservoirs
Liu Gui-ying
（Ministry of Water Resources Zhangweinan Board Texas Water Resources and Hydropower Engineering Co，ltdShandong253000）
【Abstract】In this paper， the current status of small reservoirs in China and the existing problems to be analyzed， so as to small reservoirs reinforcement design and explore the corresponding rectification measures.
【Key words】Small reservoir；Reinforcement；Explore
1. 我国小型水库的现状
1.1我国是世界上水库最多的国家之一，而新中国成立以后，我国陆续修建了近9 万多座水库，其中小型水库就占到了其中的三分之一。虽然小型水库在灌溉、供水等方面起到了非常大的作用，但由于在修建时受到条件限制、施工、设计技术等方面的原因，这些水库多为一边设计、一边施工、一边运行，简称"三边工程"。
因此，这些水库大都存在工程质量差、坝体单薄、大坝渗漏、管理设施老化等问题，如：水库大坝上游坝面块石护坡松散脱落，坝面杂草丛生，外观形体尺寸很不完整，经多年的雨水冲刷，已受到不同程度的损坏。下游坝坡与两岸岸坡连接处排水沟已损毁，坝坡受雨水冲刷严重。后坡欠土、与设计坡比相差较大。反滤体未按设计完成、现有部分松散脱落，需重建，大坝存在多处明显渗漏。配套管理设施不完善，管养房破旧，无通电线路及通讯设施，遇险情时不能及时上报；水库无水尺，无测压管，无垂直水平位移等观测设施，无防汛备料。有些水库甚至没有应急的泄水设施。同时，许多水库因长期缺乏管理经费，水库的管理以及维修工作做得非常不到位，以至于新的隐患又不断出现。据调查，全国有97%的小型水库没有必要的雨水检测通报和通信预警设施，一旦出现险情，要想有效地组织抢险、报警以及人员疏散转移就会十分困难。这些病险水库长年得不到修整，严重影响了工程效益的发挥，同时也是防洪安全的心腹之患，随时威胁着下游广大人民群众的生命财产安全，因此，对病险库的除险加固设计十分必要。但是由于水库的建造特点，其加固工程投资较大、周期较长，工程项目技术较复杂，因此，对病险库的除险加固工程将是一项持久战。
1.2经探究，我国的病险水库的问题多种多样，处理起来难度较大，综合看来，主要有以下几种病险情况：
（1）多数水库的防洪标准偏低。这将导致洪水溢顶和下游坝基被掏空等安全事故的发生，影响大坝和下游人民群众的安全。造成防洪标准偏低的主要原因有水库本身设计的洪水标准低以至于不满足实际的要求、工程的建设规范不断强化和统一，导致原来的标准不能满足新规范要求。
（2）抗震标准偏低。在地震的作用下产生的地震液化现象将会严重影响大坝的安全，对大坝造成严重的破坏性。
（3）渗漏问题严重。由于勘探工作的深度不够、设计不合理或施工不合格、材料劣质、水库运行不合理等原因引起的渗漏问题往往会导致坝体失去稳定性并造成渗透破坏。其主要表现为混凝土坝的压力和渗漏量偏大以及土石坝的防渗排水设施损坏、浸润线偏高等。
1.3除了以上几种，还有一些常见的病险问题，如大坝的稳定性差且强度不够、建筑物以及材料结构过于老化、相应的机电设备和金属结构不能正常运转、水文预测和大坝观测设备不完善以及水库泥沙淤积等。这些问题在我国的大多数病险小型水库中都存在，一旦发生险情，后果将不堪设想，因此，加强对我国小型病险水库的除险加固工程建设刻不容缓。
2. 小型水库除险加固的设计探究
基于以上对小型水库的病险种类分析，经研究分析，总结出对小型水库除险加固的设计方案。
2.1对坝体除险加固的总体结构设计。
（1）对坝顶的设计方面，不仅要考虑到交通需要，还要考虑到其稳定性。因此，在不增加较大工程量的情况下，通常将坝顶的宽度设计为原坝体的宽度。同时为了不让输水隧洞的出口与下游坝脚石互相影响，新建出水口消力池。
（2）由于上游坝坡易变形，所以将适当对缓坡进行整治，对上游的坝坡的坡面设现浇砼板护坡，后坡培土加厚，直播种草护坡，并修筑岸坡排水沟，坡脚排水棱体修整完善。以增强下游坝坡的稳定性。
（3）通过反滤排水设计来有效改善坝体渗流情况，具体是在新老坝体接合处设一层混合砂砾过渡层。如在在排水棱后面采用块石料填筑的堆石，将坝体渗水经过混合砂砾过渡层、水平排水褥垫排向了下部的排水体，再通过在排水体接一铸铁管，坝体和坝基的渗水就被顺利引到了下游。
2.2对主坝的除险加固设计。
（1）通过排渗减压减小坝基的压力从而增加坝体的稳定性，一般是通过在坝后地基上设计减压井，减压井的类型主要有6种，第I类型是从地表贯穿透水层直接到达不透水层，第II类型是只贯穿透水层的一部分，第III类型只是探究不透水层表土层，井的底部到达透水层，第IV类型是挖穿不透水表层并且深入到透水层内的沟，第V型是沟的底部达到透水层，挖穿不透水表土层的沟，第VI是将浅沟和不完整井结合起来。 （2）对坝壳进行翻压放坡。
坝壳翻压底高程的长度是由水下抛石的施工可行性并结合在遇到洪水时仍然不影响力工程施工确定的。一般情况下，坝上游坝壳选择含土砾的粗砂，翻压的范围是高程到坝顶上游部分的坝壳，新增加的坝壳料要求为砂砾料。
（3）对坝脚进行抛石压重。
在土石坝的加固工程当中，抛石压重应用非常广泛。由于在水库建成之后，水深和过水断的面积不断增大，流速也渐渐变小，挟沙能力随之减弱，因此泥沙就沉积在水库底部而粗颗粒沉积在上游，细颗粒沉积在下游，从而形成淤积三角洲。三角洲的形成将会导致库水变得浑浊，细颗粒沉入库底，形成坝前淤积。而坝前淤泥的抗剪强度低、具有流变性等特点，完全适合抛石压重。
（4）对下游的坝脚进行压重。
通常压重的范围为0+100 ～ 1+050，压重体为平行四边形。为了方便排水，要在压重体的内侧和底部做一个排水带，并且在下游做排水沟。在施工前，还应该将坝体内而的草皮、底部的植物土壤都清除干净。对下游的坝脚进行压重可以非常有效地预防雨水对坝脚的冲刷，并且对下游坝坡的稳定性起到非常有效的作用。
（5）采用防渗土工膜对水库防渗。
在复合土工薄膜的主膜上，若采用复合土工薄膜作为防渗材料，其渗透系数比粘性土和混凝土的渗透系数要小很多，且复合土工薄膜较大的弹性和塑性变形等特点使它更能够适应因为土体的沉降、胀缩或偶然滑坡、超载、渗漏造成的过量位移和变形。除此之外，还有泥浆槽防渗墙、岩层水泥灌浆、化学材料灌浆、砂砾层水泥粘土灌浆等多种防渗漏加固方法。
（6）应用混凝土面板。
混凝土面板安全稳定性良好，尤其表现在抗滑、渗透的稳定性以及抗震性。经过碾压后的现代混凝土面板，因压实堆石坝体给混凝土面板提供了一个支撑，所以其渗漏稳定性好。再者，混凝土面板适用于各种不同的地形，对所建处的地质条件没有苛刻的要求，也不易受到气候条件的影响，在扩建和改建方面都较为容易。
2.3对小型水库的除险加固设计，除了要注重对坝体的除险加固设计和对主坝的除险加固设计以外，还要注重对副坝、溢洪道和输水隧洞的除险加固设计。此外，在对建坝或修坝的材料选择上，切不可选用质量不合格的原材料，且要杜绝一切偷工减料的行为。只有这样，我国的小型水库的安全问题才能得以保障。
3. 总结
综上分析，了解到我国的大多数小型水库都存在各种各样的问题，因此对我国的小型水库采取相应的除险加固措施十分必要。但由于各类因素，如经费欠缺、水库的管理落后、人们对水库的安全意识淡薄以及相关的除险加固技术还不成熟，导致我国的大多数病险小型水库的整修被拖延。这不仅严重制约了我国的农业基础建设，还对我国农业的稳定发展以及农民的增收造成了严重的影响。病险水库已经成为我国大坝安全管理方面的最薄弱的环节，最近几年来，国家也增加了对病险水库的投资以确保情况严重的病险水库得到整修，但小型病险水库的除险加固措施的好坏是取决于综合加固措施，因此，对病险库的除险加固设计要结合当前水库的实际情况，采用合适的除险加固技术并进行精确的数值计算，才能确保水库的除险加固工程顺利完成。
参考文献
[1]黄继伟. 吉子坝水库大坝除险加固研究[J]. 中国水利，2006，09：15～29.
[2]姚艳杰. 水库除险效益的风险评估[J]. 水利建设，2010，06：4～5.
【关键词】小型水库；除险加固；探究
Analysis on Present Situation， Existing Problems and Design Measures of Small - sized Reservoirs
Liu Gui-ying
（Ministry of Water Resources Zhangweinan Board Texas Water Resources and Hydropower Engineering Co，ltdShandong253000）
【Abstract】In this paper， the current status of small reservoirs in China and the existing problems to be analyzed， so as to small reservoirs reinforcement design and explore the corresponding rectification measures.
【Key words】Small reservoir；Reinforcement；Explore
1. 我国小型水库的现状
1.1我国是世界上水库最多的国家之一，而新中国成立以后，我国陆续修建了近9 万多座水库，其中小型水库就占到了其中的三分之一。虽然小型水库在灌溉、供水等方面起到了非常大的作用，但由于在修建时受到条件限制、施工、设计技术等方面的原因，这些水库多为一边设计、一边施工、一边运行，简称"三边工程"。
因此，这些水库大都存在工程质量差、坝体单薄、大坝渗漏、管理设施老化等问题，如：水库大坝上游坝面块石护坡松散脱落，坝面杂草丛生，外观形体尺寸很不完整，经多年的雨水冲刷，已受到不同程度的损坏。下游坝坡与两岸岸坡连接处排水沟已损毁，坝坡受雨水冲刷严重。后坡欠土、与设计坡比相差较大。反滤体未按设计完成、现有部分松散脱落，需重建，大坝存在多处明显渗漏。配套管理设施不完善，管养房破旧，无通电线路及通讯设施，遇险情时不能及时上报；水库无水尺，无测压管，无垂直水平位移等观测设施，无防汛备料。有些水库甚至没有应急的泄水设施。同时，许多水库因长期缺乏管理经费，水库的管理以及维修工作做得非常不到位，以至于新的隐患又不断出现。据调查，全国有97%的小型水库没有必要的雨水检测通报和通信预警设施，一旦出现险情，要想有效地组织抢险、报警以及人员疏散转移就会十分困难。这些病险水库长年得不到修整，严重影响了工程效益的发挥，同时也是防洪安全的心腹之患，随时威胁着下游广大人民群众的生命财产安全，因此，对病险库的除险加固设计十分必要。但是由于水库的建造特点，其加固工程投资较大、周期较长，工程项目技术较复杂，因此，对病险库的除险加固工程将是一项持久战。
1.2经探究，我国的病险水库的问题多种多样，处理起来难度较大，综合看来，主要有以下几种病险情况：
（1）多数水库的防洪标准偏低。这将导致洪水溢顶和下游坝基被掏空等安全事故的发生，影响大坝和下游人民群众的安全。造成防洪标准偏低的主要原因有水库本身设计的洪水标准低以至于不满足实际的要求、工程的建设规范不断强化和统一，导致原来的标准不能满足新规范要求。
（2）抗震标准偏低。在地震的作用下产生的地震液化现象将会严重影响大坝的安全，对大坝造成严重的破坏性。
（3）渗漏问题严重。由于勘探工作的深度不够、设计不合理或施工不合格、材料劣质、水库运行不合理等原因引起的渗漏问题往往会导致坝体失去稳定性并造成渗透破坏。其主要表现为混凝土坝的压力和渗漏量偏大以及土石坝的防渗排水设施损坏、浸润线偏高等。
1.3除了以上几种，还有一些常见的病险问题，如大坝的稳定性差且强度不够、建筑物以及材料结构过于老化、相应的机电设备和金属结构不能正常运转、水文预测和大坝观测设备不完善以及水库泥沙淤积等。这些问题在我国的大多数病险小型水库中都存在，一旦发生险情，后果将不堪设想，因此，加强对我国小型病险水库的除险加固工程建设刻不容缓。
2. 小型水库除险加固的设计探究
基于以上对小型水库的病险种类分析，经研究分析，总结出对小型水库除险加固的设计方案。
2.1对坝体除险加固的总体结构设计。
（1）对坝顶的设计方面，不仅要考虑到交通需要，还要考虑到其稳定性。因此，在不增加较大工程量的情况下，通常将坝顶的宽度设计为原坝体的宽度。同时为了不让输水隧洞的出口与下游坝脚石互相影响，新建出水口消力池。
（2）由于上游坝坡易变形，所以将适当对缓坡进行整治，对上游的坝坡的坡面设现浇砼板护坡，后坡培土加厚，直播种草护坡，并修筑岸坡排水沟，坡脚排水棱体修整完善。以增强下游坝坡的稳定性。
（3）通过反滤排水设计来有效改善坝体渗流情况，具体是在新老坝体接合处设一层混合砂砾过渡层。如在在排水棱后面采用块石料填筑的堆石，将坝体渗水经过混合砂砾过渡层、水平排水褥垫排向了下部的排水体，再通过在排水体接一铸铁管，坝体和坝基的渗水就被顺利引到了下游。
2.2对主坝的除险加固设计。
（1）通过排渗减压减小坝基的压力从而增加坝体的稳定性，一般是通过在坝后地基上设计减压井，减压井的类型主要有6种，第I类型是从地表贯穿透水层直接到达不透水层，第II类型是只贯穿透水层的一部分，第III类型只是探究不透水层表土层，井的底部到达透水层，第IV类型是挖穿不透水表层并且深入到透水层内的沟，第V型是沟的底部达到透水层，挖穿不透水表土层的沟，第VI是将浅沟和不完整井结合起来。 （2）对坝壳进行翻压放坡。
坝壳翻压底高程的长度是由水下抛石的施工可行性并结合在遇到洪水时仍然不影响力工程施工确定的。一般情况下，坝上游坝壳选择含土砾的粗砂，翻压的范围是高程到坝顶上游部分的坝壳，新增加的坝壳料要求为砂砾料。
（3）对坝脚进行抛石压重。
在土石坝的加固工程当中，抛石压重应用非常广泛。由于在水库建成之后，水深和过水断的面积不断增大，流速也渐渐变小，挟沙能力随之减弱，因此泥沙就沉积在水库底部而粗颗粒沉积在上游，细颗粒沉积在下游，从而形成淤积三角洲。三角洲的形成将会导致库水变得浑浊，细颗粒沉入库底，形成坝前淤积。而坝前淤泥的抗剪强度低、具有流变性等特点，完全适合抛石压重。
（4）对下游的坝脚进行压重。
通常压重的范围为0+100 ～ 1+050，压重体为平行四边形。为了方便排水，要在压重体的内侧和底部做一个排水带，并且在下游做排水沟。在施工前，还应该将坝体内而的草皮、底部的植物土壤都清除干净。对下游的坝脚进行压重可以非常有效地预防雨水对坝脚的冲刷，并且对下游坝坡的稳定性起到非常有效的作用。
（5）采用防渗土工膜对水库防渗。
在复合土工薄膜的主膜上，若采用复合土工薄膜作为防渗材料，其渗透系数比粘性土和混凝土的渗透系数要小很多，且复合土工薄膜较大的弹性和塑性变形等特点使它更能够适应因为土体的沉降、胀缩或偶然滑坡、超载、渗漏造成的过量位移和变形。除此之外，还有泥浆槽防渗墙、岩层水泥灌浆、化学材料灌浆、砂砾层水泥粘土灌浆等多种防渗漏加固方法。
（6）应用混凝土面板。
混凝土面板安全稳定性良好，尤其表现在抗滑、渗透的稳定性以及抗震性。经过碾压后的现代混凝土面板，因压实堆石坝体给混凝土面板提供了一个支撑，所以其渗漏稳定性好。再者，混凝土面板适用于各种不同的地形，对所建处的地质条件没有苛刻的要求，也不易受到气候条件的影响，在扩建和改建方面都较为容易。
2.3对小型水库的除险加固设计，除了要注重对坝体的除险加固设计和对主坝的除险加固设计以外，还要注重对副坝、溢洪道和输水隧洞的除险加固设计。此外，在对建坝或修坝的材料选择上，切不可选用质量不合格的原材料，且要杜绝一切偷工减料的行为。只有这样，我国的小型水库的安全问题才能得以保障。
3. 总结
综上分析，了解到我国的大多数小型水库都存在各种各样的问题，因此对我国的小型水库采取相应的除险加固措施十分必要。但由于各类因素，如经费欠缺、水库的管理落后、人们对水库的安全意识淡薄以及相关的除险加固技术还不成熟，导致我国的大多数病险小型水库的整修被拖延。这不仅严重制约了我国的农业基础建设，还对我国农业的稳定发展以及农民的增收造成了严重的影响。病险水库已经成为我国大坝安全管理方面的最薄弱的环节，最近几年来，国家也增加了对病险水库的投资以确保情况严重的病险水库得到整修，但小型病险水库的除险加固措施的好坏是取决于综合加固措施，因此，对病险库的除险加固设计要结合当前水库的实际情况，采用合适的除险加固技术并进行精确的数值计算，才能确保水库的除险加固工程顺利完成。
参考文献
[1]黄继伟. 吉子坝水库大坝除险加固研究[J]. 中国水利，2006，09：15～29.
[2]姚艳杰. 水库除险效益的风险评估[J]. 水利建设，2010，06：4～5.