浅谈大足区小型水库除险加固工程设计

陈璐

【摘要】大足区地处涪江、沱江的分水岭上，长期以来资源性、工程性和水质性缺水并存，为重庆西部缺水最严重的地区之一。建国以来大足区建设了大批水库，对水资源的开发利用，径流调节在农田灌溉、防洪、发电、水产养殖、水土保持等各方面发挥了显著作用，也取得了很好的经济效益和社会效益。但由于发展初期技术力量薄弱，经验缺乏，造成部分工程质量差、标准低、先天不足，加上小型水库管理组织不健全，很多水库带病运行，有险使用，存在许多不安全因素。近年来，随着经济社会的快速发展，对水的需求逐渐加大，现有水利设施年久失修，蓄水保水能力大大下降，制约了地区经济的发展。本文通过分析大足區小型水库的病害情况，提出小型水库除险加固设计要点和存在的问题，指导小型水库除险加固设计。

【关键词】小型水库；除险加固；病险分析；加固设计

1、基本情况

大足区位于四川盆地东南部，重庆市西部，东邻铜梁区，西连四川安岳县，南接永川区、荣昌区，北界潼南区，地处川东平行岭谷与川中丘陵的交接地带，涪、沱两江分水岭上，境内降水从四面八方流出，境内留存有限，人均水资源量为576m3，仅占全市人均水资源量的三分之一，全国人均水资源量的四分之一，是重庆西部地区缺水最严重的区域之一。大足区现有小型水库111座，其中：小（1）型水库18座，小（2）型水库93座。这些水库大多兴建于上世纪50年代到70年代，经过几十年运行，水库存在防洪标准偏低、大坝稳定性差、坝体（坝基、坝肩）渗漏严重、放水及泄水建筑物老化、金属结构不能正常运转、管理设施及观测设备不完善等问题，严重威胁下游人民生命财产安全，影响效益正常发挥。

近年来，在水利部和重庆市水利局的大力支持下，大足区111座小型水库全面完成了除险加固任务并通过验收投入使用，极大的改善了区域拦蓄能力，确保了水库下游人民生命财产安全，提高了灌区旱涝保收面积，改善了水库周边环境。

2、小型水库除险加固的必要性

做好大足区小型水库除险加固工作迫在眉睫，具体来说，第一，大坝坝顶防浪墙没有设置伸缩缝，有多处裂缝出现，坝体处有沉陷塌洞，坝体和坝基处有渗漏情况，坝体处还有白蚁危害，对水库造成严重影响；第二，水库的山体经常会有滑坡等地质灾害的发生，容易有淤泥堵塞进口，使水库的大坝安全受到威胁；另外，公路桥梁对水库的管理和防洪抢险工作都造成重大影响，使水库难以发挥应有作用；第三，在输水的涵洞内壁混凝土会有麻面、孔洞和蜂窝，而且在洞底有冲坑，加上坝顶的防汛公路是砂石路面，非常容易出现滑坡，而且缺乏先进的设施来预测水库水雨情况，威胁水库整体效能的发挥。因此，根据“水库大坝安全鉴定方法”的相关规定，大足区小型水库的水库属于三类坝，因此有必要对其进行除险加固。只有采取科学合理的除险加固措施，才能保证水库工程的质量，进而保证周围人们的正常生活。

3、水库病险存在的主要问题

近些年，大足区水行政主管部门负责小型水库的安全运行管理工作，并负责收集水库的各种资料，然后对其进行整理并制定相应的病险加固设计和维护措施。由于相关技术人员缺乏、技术力量薄弱，加上监管力度不够，在水库建设过程中出现各种问题，使小型水库存在很多安全隐患。具体来说，大足区小型水库的病险主要存在以下几个方面的问题：

3.1 大坝安全鉴定存在缺陷

大足区小型水库在大坝安全鉴定中存在很多缺陷，具体表现为：一方面，安全评价及测定中数据缺乏真实性，很多数据并不是实际调查得到的，导致采取的除险加固措施不能完全消除水库的安全隐患；另一方面，安全鉴定中没有对除险加固进行充分论证，很多水库的防洪标准不够，而且淤积十分严重，原有的设计功能不能发挥出来，除险加固技术上尽管可行，但是经济上不合理，个别为了争取资金将可以报废的水库依然上报，从而造成一定浪费。

3.2 施工周期较短

由于受各方面条件的制约，大足区小型水库的设施和技术相对落后，施工工期相对短，防洪标准不高，与现代水利条件很难适应，加上水库的稳定性不好，导致小型水库的坝基经常有渗漏情况的发生，难以发挥水库应有的功能和作用。

3.3 水库的结构和设备相对老化

大足区小型水库建于上世纪50-70年代，受经济条件和技术的限制，水库的结构比较老化，因此很难达到限制的防洪标准。此外，在建设过程中使用的一些设备比较陈旧，经过多年使用，已经出现明显的渗漏现象，使得水库的稳定性受到威胁。

4、水库病险原因分析

由于大足区小型水库大多是在上世纪50-70年代建设的，受到当时的技术和经济条件制约，施工质量难以保证，存在各种问题。主要原因如下：

4.1 坝体缺乏稳定性

由于水库的上游坝体渗透系数过小，坝体断面比较陡峭加上浸润线比较高，导致坝体缺乏稳定性，下游坝坡出逸点较高。根据相关的规范要求，坝体只有保持稳定性才能发挥应有的功能。正常运行期的上下游坝坡，水位骤降的上游坝坡、施工期上下游的坝坡以及一定蓄水位的上下游坝坡都对坝体的稳定性产生重要影响。

4.2 坝基渗漏

坝基渗漏是小型水库比较常见的问题，也是多方面原因造成的，具体来说：第一，水库建设的时候勘察、设计、施工同时进行，属于非常典型的“三边”工程，与当前相关要求的规定是不相符的，这种建设具有不规范性；第二，坝体碾压不密实，填筑质量较差，压实度很难与设计规定的要求相符合；第三，坝基是在覆盖层的上面，下面的土壤渗透系数比较大，从而引起了坝基渗漏；第四，坝基的清理工作不到位，使水库的坝底和坝基的接触面处存在严重的渗水现象；第五，截水槽的挖掘深度没有达到要求引起严重的渗水。

4.3 溢洪道布置不合理

从水库现状可以了解到，很多水库在溢洪道的布置方面存在不合理现象，其原因主要有：第一，在施工过程中，施工人员往往根据岩体的坚硬程度来随意改变溢洪道的线型，使溢洪道的设计与施工标准不相符；第二，由于消能设施的设计不科学，设计纵坡面时也没有按照标准进行，从而使空蚀遭受破坏；第三，在泄洪槽处，由于没有设置排水系统导致排水能力非常差；第四，泄洪槽和消力池的衔接处也不够合理，从而导致空蚀破坏现象的发生。

4.4 坝体渗漏

坝体渗漏主要是由于这两方面原因造成的：一方面，坝体的填筑施工与设计标准不相符，使坝体的密实度不够，从而导致坝体的渗漏现象的十分严重；另一方面，坝体的建设材料存在质量问题或者没有达到标准要求，使坝体出现渗漏现象。

4.5 缺乏相应的安全监测设备和水文测报及通讯设施

以前，水库没有相应的安全监测设施，没有水文测报和先进的通讯设施，导致洪水发生时没有及时的测验而不能及时防洪，管理人員不能第一时间了解险情的具体情况，使救险时间被耽误，从而造成不可估量的后果。

5、除险加固设计要点

5.1 等级划分及防洪标准

除险加固工程等级划分及洪水标准执行《水利水电等级划分及洪水标准》的相关规定，如果大坝的挡水高度低于15m，而且上下游的最大水头差小于10m，的时候，那么防洪标准应当根据平原水库标准确定。

5.2 加固坝体

对于断面偏陡的坝体，可以根据实际情况采取加宽坝体的断面来稳定坝坡；对于渗透系数太小的上游坝体，由于水位骤降引起上游坝体的水不能及时排出去，这样由于含水量的增加使土体的凝聚力降低，可以通过减缓坝坡来稳定上游坝坡；对于浸润线较高的坝体，可以通过棱体排水来增加坝体内部和坝脚排水，这是最经济实用的方法。

5.3 合理布置溢洪道和防洪达标方案

在布置溢洪道时，可以参考《溢洪道设计规范》来科学设计，还要根据水库的实际情况，结合排水、控制段、平面布置和泄槽等方面综合考虑来达到设计规范要求。此外，对于需要解决防洪能力不足的水库，最好根据洪水的标准进行复核，设计几个方案并进行比较。一般而言，可以通过加大泄洪设施来增加泄洪流量，适当加高大坝来增加调蓄能力以及加高坝和增大泄洪设施来提高水库防洪标准等措施来达到有效的防洪目的。

5.4 坝基除险加固措施

根据水库库区和覆盖层的厚度，可以采取相应的措施来防止坝基的渗漏。一方面，当覆盖层很薄而且附近没有黏土的时候，可以采取垂直铺盖的方式来预防渗漏；另一方面，当覆盖层很厚而且附近黏土资源比较丰富的时可以采取水平覆盖方法来达到防渗漏的效果。

5.5 坝体除险加固措施

对于渗漏十分严重的坝体，可以通过填充灌浆来提高坝体的密实度，但是要注意选择适当的排距和孔距，而且在密实填土时要松散填土区域来有效封堵通道，以此来达到防渗的良好效果；另一方面，还可以通过劈裂灌浆来达到防渗漏效果，也就是通过坝体填筑的自然应力来有效防治渗漏，这是最经济适用的方法。此外，还可以通过垂直防渗墙来有效防止坝体的渗漏。

5.6 建立安全监测

建立相对完善的安全监测、水文测报和通讯设施，重视监测资料的整理和分析，使工程安全并有可靠的依据。通过完善的水文测报系统实现水文的科学管理，并根据水文变化情况制定预防方案。这样即便发生洪水等灾害，也能通过有效预防和及时采取防治措施降低损失。此外，还要不断改善放水设备，尽量使用先进设施，增强放水效果。

5.7 加强资金管理和监督管理

加强对项目法人财务人员的培训，不断提高管理水平，并养成遵纪守法的意识，切实加强资金的管理，从而保证资金的安全。此外，还要注重质量的监管力度，明确各方责任，通过健全的质量保证措施和完善的资料保证体系来保证工程的质量。同时委托专门的质量检验机构来加强对加固工作的检查，保证工程的顺利完工。

6、实施成效

大足区小型水库通过上述加固措施，坝体得以加固，坝基渗漏现象得到治理，安全监测设施不断完善，防洪和蓄水功能不断改善，使周边人们的正常生活得到了保证，在一定程度上也推动了当地经济的快速发展。

7、总结

做好小型病险水库除险加固设计工作，充分发挥水库的功能和效益，保证水库的正常运行，减少安全事故的发生，进而保证周围人们的正常生活和人身安全，最终促进当地经济的发展。

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