张掖市平原洼地水库病害与治理

尉光文 龙爱华

(1.甘肃省张掖市水务局 甘肃张掖 734000;2.中国水利水电科学研究院 北京 100048)

为调节地表水资源随季节时空分布不均,建立与农作物需水规律相适应的供水体系,缓解水资源的供需矛盾,提高灌溉效益,改善农业生产条件,特别是建国以来的二十世纪50年代,张掖市在甘州区、临泽县、高台县三县 (区)平原区共建成中、小型平原洼地水库23座,总库容5340.78万m3,其中:中型 1座,总库容 1048.万 m3;小(一)型16座,总库容 4027.68万 m3;小 (二)型6座,总库容265万m3。这些水库的建成,为抗御水旱灾害,发展农业生产,解决工业用水和城乡人民生活用水,促进国民经济发展和新农村建设,发挥了重要作用。

1 平原洼地水库的特点

由于平原洼地水库不直接建在河道上,建在平原区,四面都有大坝围成,通过渠道从河道引水蓄水,主要由大坝、引水口、引水渠、进水口、输水洞等组成,所以平原洼地水库的特点是:①大坝长,坝长在2～14.2m之间;②大坝矮;坝高在2.2～10m之间;③库区占地多,集水面积大;④库区蒸发、渗漏损失大;⑤水库不直接建在河道上,在水库设计和大坝安全评价中不考虑防洪问题;⑥水库的主要作用是调蓄河道闲散水、弃水,以满足农作物灌溉用水的需要;⑦蓄水灵活,蓄多少水,可引多少水,引水可随时通过引水渠道进水口闸门进行控制;⑧可便于在库区发展水产养殖;⑨可利于周边生态环境保护与发展;⑩大坝安全监测任务重,管理难度大。

2 平原洼地水库存在的病害、原因及危害

2.1 平原洼地水库存在病害原因

大部分水库建于二十世纪50年代,由于受当时社会经济条件和技术水平的限制,特别是二十世纪50年代末期,掀起大规模的全民 “大办水利,万水归库”的运动,许多水库在技术力量不足,来不及设计的情况下开工,边规划、边设计、边施工,这样建成的 “三边”工程,给水库埋下许多“先天不足”的隐患,加之水库经多年运行,设施老化失修和长期缺资金不能及时维修等 “后天失调”原因,致使水库存在病害问题,长期带病运行。

2.2 平原洼地水库存在的病害问题

平原洼地水库普遍存在坝体填筑质量差,填土密实度差,干密度不满足规范要求;坝体、坝基渗漏严重;坝顶超高不足,遇大风存在风浪漫过坝顶的潜在危险;上游坝坡干砌石、砂砾垫层被风形成的水浪冲刷掏蚀严重;上、下游坝坡在设防地震工况下,抗滑稳定安全系数不满足规范要求,坝坡不稳定;进水闸、输水洞等建筑物设施老化失修;无大坝沉陷、位移、渗流观测设施,照明设施、通讯设施、输电线路、防汛道路、闸房及管理房屋等不完善,这些病害问题不仅严重影响着水库安全运行和效益的充分发挥,而且严重威胁下游人民生命财产安全,成为悬掉在人们头上的利剑。

2.3 平原洼地水库病害危害

(1)危害人民生命财产安全。坝体填筑质量差、坝体坝基渗漏严重、坝顶超高不足等是平原洼地水库存在的最主要病害,加之大坝上游坝坡干砌石、砂砾垫层长期被风浪冲刷掏蚀严重,在每年2月至6月,该时节既是水库蓄水运行的关键时节,也是河西走廊大风突起的时节,水库大坝随时都面临着坝体、坝基渗透破坏、大风引起的水浪漫过坝顶等,严重威胁着下游人民群众生命和财产的安全。

(2)危害供水灌溉效益的发挥。平原洼地水库大坝尽管未建在河道上,建在平原区,通过渠道从河道引水蓄水,水库不存在防洪问题,但水库的主要作用是引、调、蓄河道水,以满足农作物灌溉用水的需要。由于病害的存在,水库不能正常蓄水,不能按设计兴利库容运行,病害严重的水库还要在蓄水期降低水位运行或空库搁置,使水库供水灌溉等效益不能得到充分发挥。

3 病害治理采取的技术措施

1999年以来,根据水利部 《水库大坝安全鉴定办法》和 《水库大坝安全评价导则》要求,张掖市对23座平原洼地水库大坝进行了安全鉴定,安全类别均为三类坝病险水库。其中1座中型和15座小 (1)型平原洼地水库先后列入 “全国病险水库除险加固专项规划”,进行了病害治理。水库病害治理按照水库安全鉴定问题,科学论证,对症下药,采取可行、适用、合理的技术措施进行加固治理。

(1)原坝体质量差加固。对坝体填筑质量差,填土密实度差,干容重达不到设计规范的坝段,采用拆除原坝体重新填筑。临泽县双泉湖水库东坝桩号1+300～1+500段,坝顶以下2～3m深度范围内坝体为虚土,实测干容重,1.19g/cm3,在加固治理中,采用拆除原坝体,选择合格土料,进行重新填筑。

(2)坝体、坝基渗漏处理。坝体、坝基渗漏是平原洼地水库存在的最普遍、最严重的病害之一。对坝体、坝基都存在渗漏的,采用在近坝库底和坝体上游坝坡连成一体铺设土工膜;对存在坝基渗漏的,采用在近坝库底铺设粘土 (壤土)铺盖或土工膜;对存在坝体渗漏的,在坝体上游坝坡上铺设土工膜。从目前全市已完成加固治理的10座小 (1)型平原洼地水库看,临泽县双泉湖水库东坝1+163～2+017段、西坝0+260～0+610段、北坝全段和平川水库西坝全段,为解决坝基渗漏,在该坝段均采用在坝前铺设壤土铺盖防渗,壤土铺盖长10～15m,厚度由坝坡脚处1.5 m渐变到库区末端的0.6m 。其余8座水库和平川水库南坝西段均采用在近坝库底和坝体上游坝坡连成一体铺设0.3 mm厚、600g/m3(150/300/150)两布一膜的土工膜。土工膜在坝坡上铺至正常蓄水位以上0.8～1m,库区内由坝脚向库区延伸8～15m。布设时,先清除坝坡表层干砌石及以下0.3～0.6m坝壳料淤泥和植物根须,再铺设土工膜,坝坡土工膜上分层覆盖厚度不同的中细砂、砂砾石混合料、砾石、干砌石;库底土工膜上分层覆盖厚度不同的中细砂、砂土混合料。

(3)坝顶超高不足加固。对坝顶超高不足,采用在水库原正常蓄水位不变的情况下,加高坝顶或在坝顶设置防浪墙。全市已加固治理的 10座小(1)型水库中,有3座采用了坝顶设置防浪墙,7座采用了加高坝顶,解决坝顶超高不足的问题。防浪墙采用L形或倒T形结构,墙基础为细粒砼砌石、宽0.8～1m、高0.6m,墙体用砼预制块或加气砼预制块或上部为混凝土预制块、下部加气混凝土预制块砌成、墙厚0.4m,高度视坝顶超高布设。

(4)上游坝坡风浪冲刷掏蚀处理。对上游坝坡被风浪冲刷掏蚀严重的坝段,采用重新填筑或补充、更换坝坡表面砂砾垫层和干砌石砌护层。全市已加固治理的10座小 (1)型平原洼地水库,均建于上世纪50年代,上游坝坡被风浪冲刷掏蚀严重,加固中对每座水库被风浪冲刷掏蚀坝坡均进行了更换坝坡表面砂砾垫层和干砌石砌护层,重新填筑和补充整修。

(5)坝坡不稳定加固。对上、下游坝坡在设防地震工况下不稳定问题,采取放缓培厚上、下游坝坡。

(6)对于进水闸、输水洞等老化失修问题,采用改建进水闸、输水洞等建筑物和更换或配套闸门和启闭机。

(7)对水库大坝无管理设施或 管理设施不完善、不配套问题,在加固中补设大坝沉陷、水平位移、渗流观测设施,配套通讯设施、输电线路、防汛道路、闸房及管理房屋等。

4 存在的问题与建议

(1)地方财政困难,配套资金比例较大,难以落实。我市是一个传统农业地区,地方财政十分有限,靠转移支付维持稳定职工队伍,病险水库除险加固工程时间紧、任务重,施工比较集中,按30%以上的比例配套地方资金,配套额度大,省、市、县都有一定困难,地方财政根本无力解决。如果让灌区群众承担势必加重农民负担。恳请国家有关部门加大国家投资力度,减少地方配套资金比例,保证工程按期完成。

(2)小型水库投资额度过小,水库除险加固不够彻底。2008年我市列入“全国第三期病险水库除险加固专项规划”的8座小(Ⅰ)型平原洼地水库,建于二十世纪50年代,大坝长,填筑质量差,病害多,除险加固耗用投资多。但在除险加固中,每座水库总投资都控制在500万元以内,实行限额设计、限额加固,每座水库只对部分病险严重坝段进行了加固,其余坝段仍存在病险,水库除险加固不彻底。建议有关部门适当放宽投资额度,按照实际需要确定工程投资,彻底消除水库病险问题。

(3)部分病险水库,因缺资金,长期带病运行。我市尚有6座小(Ⅱ)型平原洼地水库,均建于上世纪50年代,对当地经济发展起着不可替代的作用,是群众赖以生存的基本条件,但因水库修建时,受当时社会经济条件和技术水平限制,为“三边工程”,加之运行多年,设施老化失修严重,水库长期带病运行。建议国家加快实施小型病险水库除险加固工程,争取这些水库早日列项,早日加固,早日除险。