基于宁夏地区水库除险加固设计的个案分析

谢堆才

(宁夏固原市水利勘测设计院 756000)

宁夏固原市水库大多建设于20世纪六七十年代，由于年久失修，存在不少病险隐患。其病险水库的特点主要是淤积严重、防洪标准不能满足规范要求、大坝存在渗漏问题、抗震标准低、大坝稳定的强度不能满足要求等。

1 宁夏病险水库的特点

水库主要建筑物由三大件组成，即:土坝、泄水建筑物和输水建筑物。土坝大多为碾压式土坝。泄水建筑物多为独立的溢洪道。输水建筑物为水塔或卧管，坝下埋设输水涵管;由于受当时建设条件的限制，加之半个多世纪的失修，以下隐患问题不能忽视:

a.库容淤积严重，有效库容与防洪库容减少，使用功能降低。

b.因受当时的生产力技术水平和经济条件所限，工程质量整体偏差。

c.水库建设既是国家宏观经济发展的需要，也是民生所需。其正常的防洪和灌溉功能的发挥需要大量资金维持。但水利建设有水无钱已呈常态，水库病险病害常因资金问题而带患坚守。

d.不少水库无泄洪设施，中小型水库此类情况更多，设施简单、功能不全，取水设施既灌溉又泄洪，标准低、功能有限。

2 基于工程视角的宁夏地区水库病险问题的全位透析

2.1 标准问题

宁夏地区地处黄土高原区，植被差、地质疏松，水土流失形成的库容淤积严重;随着气候的变迁、极端天气的反复，水文资料的更新相对延后。导致水库设计的洪量、洪峰和洪水过程标准过低，不能满足实际需要，加之部分水库泄洪设施不完善、维护不及时，形成严重病险;从建设标准来看，普遍存在坝顶高程不够、防洪能力不足、泄洪能力不够现象。

2.2 施工问题

a.坝体问题。宁夏地区水利工程大都建于20世纪五六十年代。在早期的施工建设中，受限于当时的水文资料、地质资料，受赶、超、快的政治形势影响，施工勘察工作不细致，对水库建设的坝基、岸坡等要害工程点设计标准低，坝体防渗施工存在隐患;具体施工过程中存在坝体填筑土料不均匀，压实度或干容重偏低的问题，加之长期维护不够，形成坝体裂缝、渗漏，导致渗漏通道并出现管涌、散浸、流土等，给周边带来一定范围沼泽化湿域。

b.防泄问题。由于受当时设计标准的影响，在防洪和泄洪设施方面，建筑结构面出现脱落及裂缝，有的地方出现基础沉陷;泄水和输水渠道质量差，冲蚀和塌陷多见;泄水口消能设施不见或不全，安全泄水是个问题。

c.输水问题。早前水利工程建设的输水涵洞多为预制混凝土管在坝下埋设，长久失修，最容易出现不均匀沉陷，导致涵管口错位，形成重大安全隐患;在当时的条件下，输水涵洞施工质量不能保证，目前多见冲蚀、裂缝、渗水，部分混凝土面出现脱落、露筋。

2.3 抗震问题

人们对地震问题的认识有一个过程，鉴于当时的地理环境条件，设计初期往往疏于地震影响的考虑，或者考虑不够充分，导致设计标准偏低，之后的现行规范对原设计地震烈度及参数进行了修改补充和完善，但由于维护跟不上，资金不到位，最终成为文件要求。

2.4 水库硬件问题

早期的工程建设，闸门、启闭机及附属设备等硬件设备已严重老化，性能不全、功能受限，部分设备已无法使用。特别值得注意的是工程监测设备，原始而且简陋，预警功能不完善，部分中小水库无检测设备。

3 除险加固设计的特点

病险水库加固工程是一项涉及面广、政策性强、施工繁杂的综合性事业。既要了解历史，又要考虑现状;既要符合政策，又要符合当前经济条件。因此，加固工程比新建工程风险更大。

3.1 政策性

《水库大坝安全评价导则》(SL 258—2000)规定，水库大坝安全评价以现行有效规范为准，工程质量评价、洪水标准、结构、渗流、抗震和金属结构安全均要符合现行规范要求。因此，除险加固设计标准要以现行设计规范为准。

3.2 动态性

病险水库的加固工程首先是一项科学事业，它必须依据地质、水文、气候、植被等多种资料进行综合分析。受条件所限，资料的不准确导致风险较大。为此，在实际施工过程中，必须有多套预案，优化选择。因此，加固工程必须因时而变，应变性强，动态性大。

3.3 综合性

除险加固涉及到地质、水文、气候、植被等多种资料及所属管理部门，也涉及到设计、建筑、监理等部门。涉及部门多，专业性要求高，这就需要各部门协调配合、专业协作，对管理人员和科技人员要求素质较高。

3.4 行政性

水利事业既是一项社会性事业，更是一项行政性行为。加固工程的资金来源依靠政府支持，立项、审批、资金调拨都离不开政府。因此病险加固往往体现为一个行政行为的实施过程，并因为当前的行政特点而表现为审批程序多、周期长。

4 除险加固设计应注意的主要问题

4.1 标准问题

目前，国家已经对水利水电工程制定了新标准，除险加固工程自然要按照现行标准执行，并适当调整。调整原则如下:

a.原设计洪水标准低于或高于现行标准，应按现行规范对洪水标准进行适当调整。调整的标准以接近于现行标准的上、下限标准值为宜;低于现行标准的，要往上靠近现行标准的下限值。高于的，应尽量选用规范规定的洪水标准上限值。

b.原设计标准偏低，但又能满足现行要求的，除险加固一般情况下可不作调整。

c.对原水库标准高、增设了非常溢洪道等、超过现行规范要求的，加固设计时应从实际出发，研究是否保留非常溢洪道;在投资增加许可的前提下，可考虑通过设置挡水子坝的措施满足设计洪水标准，保留超标准洪水时的泄洪作用。

4.2 工程规模问题

a.延伸产业问题。水库的存在往往会发挥城镇供水、水产养殖及旅游等综合作用。但加固设计原则上不考虑延伸产业。

b.移民问题。除险加固工程投资费用不得用于解决移民遗留问题。如当地政府承诺在一定时期解决移民问题，可按原批准规模标准进行设计;若不能解决移民问题，应调整水库规模，适当降低水库正常蓄水位和防洪限制水位。

c.受益部门问题。水库的加固工程或涉及到相关部门的利益，如果能考虑相关部门的综合效益并因此而增加投资，增加的工程投资应由受益方分摊，实施谁受益谁分担原则，多渠道筹集资金。

4.3 方案优选和设计问题

水利建设事业是一项科学的综合性事业，因此，水利加固方案的设计首先要具有实际性、务实性，符合当地的实际条件。超出了可行性的方案无益而有害。在方案的初步设计阶段，关键工程项目设计，应进行多方案优选，推荐方案和比较方案应达到同等深度。对不同方案的选择，要通盘考虑，如经济的、技术的、当前的、未来的等。要基于实际条件，科学选择。

4.4 施工技术

a.土坝防渗漏技术。病险水库加固的一项基础性工程就是防渗漏问题。病险渗漏主要表现在下游坝坡和坝坡脚一定范围存在散浸、管涌、流土等现象。

对于土坝的异常渗流现象采取哪种方法和处理措施是土坝除险加固设计的难点。根据土坝的渗流特点，通常有两类处理方式:ⓐ采用灌浆、铺设防渗体等方法，恢复或增强坝体防渗性能;ⓑ在渗流出口布设反滤排水体。具体采用哪一种方式需要根据渗流异常的部位、渗流量和浸润线(渗压力)的观测资料综合分析确定。

b.结构复核时的强度参数取值。加固设计首先需要对建筑物的结构稳定和强度进行必要的复核计算。计算所选参数应是实际测定的参数，要真实可靠，计算方法要符合现行规范标准要求。

5 除险项目的申请

水库除险资金来源于政府拨款。政府资金的投入，目的是完善水库功能，使水库功能得到最大发挥，不仅要带来经济效益，还要带来社会效益，更主要的是确保安全。为此，水库加固项目的设计，应合理把握除险加固设计项目。

6 结语

病险水库的加固工程是一项科学的综合性事业，它涉及到政治、经济、社会、地质、水文等各行各业，同时也是一项千秋万代的事业，关系到人民群众的生命财产安全。为此，水利工程技术人员必须有高度责任心、使命感，既要讲奉献，更要讲科学，使水利加固事业更加完善，造福当代，荫及后世。◆