小型病险水库溢洪道设计中的问题及解决方案

崔华存

小型病险水库溢洪道设计中的问题及解决方案

崔华存

（马龙县水利水电勘察设计研究所 云南马龙 655199）

溢洪道是小型水库汛期洪水下泄的唯一通道，在多年来小（二）型病险水库除险加固安全评价、初步设计及施工管理中发现溢洪道存在的问题，若不加以注意，形式上加固一件、脱险一件、达标一件，解决不好这些问题，势必给工程埋下新的安全隐患，对工程安全运行造成威胁。

溢洪道 除险加固 设计 问题解决

引言

由于多种因素制约，马龙县小（二）型水库普遍存在“先天不足，后天失养”问题，严重危及大坝和下游人民群众的生命财产安全。据统计，全县小（二）型水库中有病险水库156件，占其总数的83%，在病险水库中，有138件未完全衬砌，甚至未衬砌造成病险，占病险水库总数的88.5%。按云南省小（二）型病险水库除险加固规划报告，5年内（2011年—2015年）全面完成小（二）型病险水库除险加固任务。马龙县小（二）型病险水库除险加固工程已经开展了3年，溢洪道是水库工程的一个重要组成部份，承担着泄洪任务，溢洪道设计是此次除险加固的主要内容，设计中对存在问题是否能处理得当，不仅直接影响着工程造价，施工难易，更主要的是对工程安全运行起着至关重要的作用，关系到下游人民群众的生命财产安全。因此，溢洪道的合理布置和选型是一个比较重要的环节。根据多年来的工作实践，本文对溢洪道存在的问题及解决方案进行探讨。

1 存在问题

1.1径流面积与流域参数不准确

（1）小（二）型水库大多建于五六十年代，受技术手段的限制，径流面积量算不准确。

（2）通过50多年的运行，径流区人类活动频繁，如修路、采石、采砂、采矿、建房等。造成原设计的引洪工程现已丧失引洪功能，原未设计引洪工程现有外流域引水，径流面积与实际情况相差甚远。

由于主河道确定不准确，造成其长度不准，平均坡度计算错误。

1.2库容面积曲线不实

小（二）型水库属乡（镇）、村委会、村（组）所辖，（1）为争取上级资金投入将水库库容扩大上报。（2）完工时未达到设计规模，按设计规模上报。（3）勘测设计工作滞后，工作人员不务实，估列上报，人为降低或加大库容和规模。

目前已实施完成的63件小（二）型水库除险加固来看，其中3件重点小（二）型病险水库的规模还比一般小（二）型病险水库差，6件一般小（二）型病险水库规模已达到重点小（二）型病险水库规模（坝高大于10m，且库容大于20万m3的小（二）型病险水库）。

1.3平面布置方案不合理

受地形、地质条件的变化，投资及施工技术条件的制约，采取一些平面折线、急流陡坡甚至急流交叉等不合理的布置方案，对泄流十分不利，造成泄槽水流折冲摆动、翻出边墙，许多水库的溢洪道为土质边坡未衬砌，时有塌方发生。其抗冲能力很低，布置不当，极易威胁工程的安全运行。

溢洪道进口段距坝体过近甚至边墙与坝肩相连。在平面布置上，（1）溢洪道进口段离坝肩太近，加之未进行有效衬砌，泄洪时一旦发生冲蚀现象，将危及大坝安全。（2）进口段衬砌边墙与坝肩相连，受当时技术、建筑材料、资金及设计标准等因素，砌体粘结材料以石灰砂浆为主，砂浆老化脱落，衬砌体整体结构差，同时衬砌体与坝体结合面处理不彻底，溢洪道行洪时，一方面库水沿结合面而进入坝体，另一方面从衬砌体直接进入坝体，产生接触冲刷破坏。

溢洪道出口离坝脚过近，泄槽末端、消力池及送水渠与坝脚相离太近，容易发生横流冲刷，更易危及坝脚安全。

溢洪道出口无归河渠道，自1982年包产到户，农民们私挖乱开，有的甚至耕种到大坝保护区范围内，侵占河道，造成洪水无排泄通道。

1.4轴线布置不合理

在溢洪道布置时，未综合分析研究，凭经验按地形布置，未按地形和地质条件布置，部份溢洪道陡坡比降过大，布设在土质的山坡上，有时省略一些不应省去的工程措施，如溢洪道底板与基础之间没有做好必要的反滤结构，溢洪道渗水和地表水渗入后，不但造成结构稳定性差，而且极易出现山体滑坡现象。

1.5控制段的选型不准确

由于小（二）型水库大多在坝肩开挖一条槽将洪水引至下游，在溢洪道控制段上很少设堰体，而洪水调节计算时堰型采用宽顶坝，计算公式选错，计算成果出现错误。

1.6运行不当、管理不到位

近年来，我县遭受连续四年的特大旱情，加之多种产业结构都经过了相应的调整，因此，一些水库的功能也随之出现了调整，由原来传统上仅服务于农业灌溉，转向了城镇供水、工业供水、水产养殖以及旅游业等的功能转变，对水的需求越来越迫切。用水户未经水行政主管部门许可，人为加高溢洪道堰顶高程，增加蓄水量，改变了水库的运行工况，使水库调洪库容减小，不能发挥水库的调洪、滞洪作用，加之大坝病险，晴天塌坝的事件在我县也曾发生过。

由于管理人员工资及维护资金未落实，对水库的管护只局限于看库守坝，每年汛前、汛中、汛后各检查一次，形成重建轻管现象，造成溢洪道内坑坑洼洼、杂草丛生、淤积严重，严重影响其正常行洪。

2 解决方案

为满足水库大坝防洪达标，需对溢洪道进行改造加固处理，溢洪道的设计不是独立的，它是枢纽工程重要的三大件之一，必须与大坝、输水隧（涵）洞统筹考虑，布置方案的合理与否，不仅直接影响水库的安全运行，而且关系到整个工程造价，土石坝小型水库溢洪道投资约占枢纽工程总投资的1/4—1/3。故溢洪道处理方案是一个比较重要的内容。因此，要做好小（二）型病险水库溢洪道设计，准确掌握基础资料，选用的设计标准恰当，直接关系到整个除险加固工程的经济性和安全性。

2.1认认真真、踏踏实实掌握基础资料

（1）水库径流区受人类活动的影响，径流面积发生变化，必须深入径流区对分水岭界线，是否存在外流域引洪（水），原来的引洪（水）设施是否发挥其引水功能等，应重新复核径流面积、主河道长度和平均比降。

（2）小（二）型水库因库盆条件差，建坝时绝大部份水库均把筑坝土料场选在库区正常蓄水位以下，以便增加库容，与勘测时量算的库容存在差距；或因多年淤积，减小了库容；或因建设前期勘测设计工程滞后，工程完工时未达到设计规模，上报库容偏小；或因工程完工时规模超过设计规模，上报库容偏大。从而许多水库注册登记资料与水库实际相差甚大。人为增大滞洪库容，造成调洪水位偏低，形成新的潜在的安全隐患。应合理安排在大春灌溉结束后实测库区地形图，确保洪水复核的准确性。

（3）小（二）型病险水库除险加固地勘工作薄弱，地质勘探极少，甚至仅对地表作简单的地质描述。一般工程仅在坝轴线两端各布1个孔，大坝的最大断面坝顶、上游坡、下游坡各布1个孔，共5个孔。对输、泄水建筑物轴线上未布孔，未能查清地质构造、岩性、岩层的倾向以及不利地质条件，建筑物的布置仅局限在地形上布置，未结合地质条件布置，会造成建筑物结构失稳和山体滑坡现象，形成新的安全隐患。

应重新对枢纽区进行地形测绘，按现行《溢洪道设计规范》对现状溢洪道平面上进行调整布置。

2.2设计洪水及洪水调节计算

由于小（二）型水库资料短缺，同时径流面积小，主河道短、坡降偏陡、洪水汇流时间短、洪水位上涨速度快，具有陡涨陡落的特点，设计洪水可采用暴雨推求洪水和推理公式进行计算，并对两种方法的合理性进行检查，一般采用暴雨资料推求设计洪水较为合理。准确判别控制段的堰型，选用与其相应的出流公式进行洪水调节计算。

2.3规划布置

依据枢纽区平面布置图、地质图、纵横地质剖面图，对现状布置不合理的地方进行调整，转弯段尽量平缓，进出口在平面上最好布置成直线，并分别与坝肩、坝脚有一定距离。纵断面设计应根据地质剖面图选用缓坡、陡坡或多级跃水等形式，做到经济合理结构安全。

2.4在小（二）型除险加固设计中值得探讨的两个问题

（1）水库供水范围扩大，又具备扩容条件，可采取除险加固与扩容同步实施。

随着当地经济可持续发展、河道生态与环境要求和水资源的优化配置的需要，水库的功能也随之出现了变化，由原来单一的服务于农业灌溉转向了城镇供水、工业供水、水产养殖业以及旅游业等的功能转变，因此，对水库原设计功能的定位应进行复核，对水库任务进行合理调整。

水利部、省水利厅为积极稳妥推进小（二）型病险水库除险加固工作，初步设计指导意见明确规定了不扩大规模（既维持堰顶高程不变）的硬性要求。但水库供水范围扩大，又具备扩容条件（径流面积满足、坝轴线短、地形地质条件好）的可同步实施，培厚加高3～5m，库容可扩大一倍甚至几倍。若不同步实施，一旦扩容，已完成除险加固的大部分设施无法利用，势必造成大量资金浪费。同时也避免用水户在溢洪道内挡小坝，改变水库的运行工况，对大坝运行带来安全隐患。

（2）对大坝欠高、径流面积小、来水不足的大坝可适当降低堰顶高程。

这种情况与《指导意见》也不符，但由于当时前期工作设计滞后，对来水过程不清，水库规模确定不合理。完工时规模过大，造成来水量不足，多年蓄水达不到设计规模。可适当降低溢洪道堰顶高程以满足防洪达标，以及下游河道的生态用水。

3 结语

本文根据多年来在土石坝小（二）型病险水库除险加固工程设计实施中的一些认识和体会，对溢洪道的布置进行合理设计和调整，最大程度上保证水库汛期运行的安全性和可靠性，供相关工程的同行们参考。

1. 吴持恭主编.《水力学》（上册）.高等教育出版社.出版日期1982年11月第二版.

2. 中华人民共和国水利部《溢洪道设计规范》SL253-2000.中国水利水电出版社.出版日期2000年12月.

3. 《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001.科学出版社.2004年7月1日.

4. 江西省水利科学研究所《无闸控制溢洪道水力设计》.水利出版社.1981年3月.

5. 武汉水利电力学院主编《水工建筑物》.水利电力出版社.1984年6月.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.03.022

TV65

B

1672-2469（2014）03-0062-03

22作者简介：崔华存（1965年—），男，高级工程师。