水库除险加固设计方案优选研究

导语：水库除险加固设计方案优选研究一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

病险水库除险加固不仅可有助于推动农业经济发展和居民收入，而且可强化水利基础设施功能保障灌区粮食安全生产，对于促进社会经济发展和保证下游生命财产安全具有重要的现实意义［1］。近年来，由于极端天气的频繁发生和气候温度的不断升高，局部区域发生强降雨和暴雨的概率增大，小水库安全性问题越来越引起人们的重视［2］。自2008年以来，全国各地区建设实施了一系列的水库除险加固工程，江西省加固改造的小型病险水库约76座，经过多年的努力现已基本消除了水库的安全隐患，完善了水利设施的管理体系和安全保障制度。实践表明，对于设计方案的选取仍存在许多的不足，在具体的实施过程中仍暴露一些问题，应引起施工、设计、管理等部门及其技术人员的重视。

1小型水库存在的病险问题

20世纪60年代为江西省小型水库的兴建时期，由于当时经济条件、技术水平等限制大多数水库为“三边工程”，工程设计水平低且未开展地质勘探工作，没有仔细审核设计方案;施工技术手段有限、机械设备简陋，群众大会战为建设施工的主要方式，坝基处理不彻底甚至未作处理，坝体填筑质量存在安全隐患且未达到设计标准;因缺乏必要的资金投入使得水利设施维修较为滞后，大坝坡面破坏、坝基渗流、机电设备老化、迎水坡坡石不平整且在卧管处有漏水、防汛路况差等问题突出，水库带病运营的情况较为普遍。为保证水库功能效益的正常发挥针对部分水库开展加固工程，虽然在一定程度上改善了大坝整体情况，但是仍未彻底解决问题，水库的蓄水、防洪、灌溉等功能一直达不到预期效益［3］。经核查和安全鉴定，病险水库存在的问题主要体现在机电设备老化、金属结构损坏、坝基坝体渗流不稳定、结构安全及防洪能力不达标等方面［4］。统计分析规划整治的76座水库的病险状况，其中金属结构已完全无法正常使用的水库约50座，能够正常运行的有5座，没有闸门等结构设备的有21座，各病险类型的占比如图1所示。

2除险加固处理技术措施

病险水库结构安全、渗流稳定性以及防洪不达标等为除险加固工程重点解决的问题，根据水库工程的具体情况和存在的安全隐患，应采取合适的加固措施［5］。1)防洪不达标处理措施。统计江西省水库防洪不达标的解决方案共有6种，即完建溢洪道、加高防浪墙、扩建溢洪道、新建泄洪洞、新建溢洪道、加高大坝，相应的水库分别有17、28、30、3、4和10座。结合水库的具体情况，对55座防洪不达标的小型水库利用以上6种方案作除险处理。2)结构不安全处理措施。统计江西省水库结构不安全的解决方案共有4种，即卧管加固改建、搞糟加固泄洪洞、加固改造溢洪道和大坝培厚，所对应的水库分别为12、30、23和27座。根据水库的实际情况，对42座结构不安全的小型水库采用上述4种方案作安全加固整治。3)渗流不安全处理措施。统计江西省水库渗流不安全的治理方案共有3种，即坝肩防、坝肩和坝体防渗加固，所对应的水库分别为7、16和15座。根据水库的真实情况，对25座渗流不安全的小型水库采用上述3种方案作安全加固整治。

3施工中存在的主要问题

1)水库泄洪能力改造考虑的因素片面。结合水库除险加固管理办法相关要求，原则上不应选用加坝方案作为除险加固设计方案。针对该项规定工程设计与管理人员的理解较为片面，就认为加坝方案不得作为水库除险加固方案［6］。针对防洪能力鉴定结果为不符合设计规范的水库而言，设计单位最佳选择即为加深加宽溢洪道方案。考虑到设计时洪水计算结果偏大的情况，加深加宽溢洪道可使得下切扩宽扩大，这在一定程度提高了水库防洪能力，然而实际的蓄水能力和兴利库容不断减少。2)工程措施难以实施且安全风险较大。选用一些可行性较差的工程措施作为水库除险加固设计方案，在具体的操作过程中通常难以实现，如淤泥质条件下选用的沉井方案;进水塔的修建与拆除重建等。采用安全风险较大的一些工程措施，如土坝坝体中涵洞修复的工程措施、坝前增加及上部拆除重建高排架控制措施、坝体中间泄洪闸的拆除重建等措施，这些施工方案的安全可靠性通常难以保证［7］。3)协调补偿、征地拆迁未引起重视。江西省普遍存在水库确权假定工作之后的现象，乡村管理小型水库的占比较大，对此相关工作还很不到位［8］。对于一些不常过水的土质溢洪道、洪水不常淹没的库区等乡镇村委给村民发放了宅基地证、林地征和土地证，由于未将征地补偿作为除险加固投资费用，使得项目实施过程中协调难度较大，从而对加固工程的实施产生不利影响。

4设计方案优选时应考虑的因素

4.1影响水库安全的关键因素。根据水库加固管理办法相关要求，解决水库安全运行方面的问题为除险加固工程的关键目标。从水库渗水的角度分析，若坝基、坝体渗流等对水库安全产生不利影响，就必须采取有效的措施;若不存在渗透破坏作用，而仅仅是由于水库渗透无法蓄水则可不作处理。我国是采取定补政策对小型水库加固项目进行投资，因此其投资规模具有一定的限制，而只能选择对水库安全产生影响的重点问题作为优先处理的对象，无法解决处理鉴定出的所有问题。执行国家小型水库加固投资政策实际下达的投资计划和江西省发改委先期批复的加固工程概预算存在较大差异，且先期批复的概算显著大于实际下达的投资计划。在项目实施中，没有完全处理安全鉴定的所有问题，如坝坡无防护措施、库区防渗治理、岸坡岩石风化等。4.2充分考虑水库的蓄水能力。江西省内的水资源非常紧缺，因此在加固方案设计中应注重考虑蓄水能力。为处理水库防洪不符合设计要求的问题，提高洪流能力的一种有效措施是拓宽、下切溢洪道，因此必须充分比较各类方案。特别是对砌石重力坝、拱坝等工程量很小的项目，最经济的方式是采取加高坝顶措施;对于防洪能力基本能够达到规范要求的土坝，工程中可供选择的方案较多有调整调度方式、加高防浪墙等。片面的考虑水库防洪能力达标和加大泄流能力属于不可取方案，这是以降低蓄水能力为前提，尤其是在水资源短缺的地区其适用性较差［9］。4.3工程措施的可行性分析。应充分考虑工程的实际情况选择合适的除险加固措施，在理论上有些措施具有可行性，而在具体操作时无法实现，如将溢洪道左侧向外拓宽一定距离的某水库除险加固施工方案，虽然在理论上这是可行且已被批复，但由于征地移民未达成一致而必须变更原方案;选用沉井方案的某加固工程，由于存在原浆砌石翼墙、地基软弱不均匀等因素而不具备施工条件，因此不得不取消。4.4工程方案的安全性分析。施工安全性为工程方案选取时必须考虑的因素，如无法保证施工人员安全的某土坝坝体中中涵洞修复工程;坝前增设防水钢管闸室和修建高排架结构方案，未考虑危害较大的库区来水风险;由于水下情况不明无法实施原防水涵卧管进口的修复工程等，这些工程由于未能保证安全性施工而不得不发生变更。4.5不考虑放空水库方案。针对长期以来一直蓄水运行的水库工程，若采取放空水库施工方案将难以再蓄水，这种方案通常不作为除险加固方案。例如，原本可游船如织、碧波荡漾的某水库大坝蓄水工程，后经放空改造已无法再蓄水;放空改造后水库的稳定蓄水位明显下降，且无法在恢复至原有蓄水量。

5结论

在设计方案优选过程中，除险加固工程应综合分析水库病险程度、周边环境以及蓄水要求，通过比较分析各方案的经济性、可行性、施工安全性以及技术优越性等参数，确定出最佳的方案，并最大程度的实现加固工程的绩效。文章结合江西省76座已实施的小型水库加固工程，通过分析不同方案的加固效果总结了方案优选时存在的不足，从多个不同方面分析了设计方案优选应考虑的因素，可为病险水库方案的优选决策和效果评价提供一定参考。

参考文献:

［1］刘思峰，党耀国.灰色系统理论及其应用(第5版)［M］.北京:科学出版社，2010:36－45.

［2］刘思峰，袁文峰，盛克勤.一种新型多目标智能加权灰靶决策模型［J］.控制与决策，2010，25(08):1159－1163.

［3］田林钢，宋永嘉，孙淑霞.水利工程施工期业主风险的多层次模糊综合评价研究［J］.水力发电学报，2008，27(04):141－144.

［4］雄威，田波，卢建华.水库大坝安全评价技术与方法探讨［J］.人民长江，2011，42(12):24－27.

［5］钮新强.大坝安全与安全管理若干重大问题及其对策［J］.人民长江，2011，42(12):1－5．

［6］张计.土石坝安全与除险加固效果量化评价体系研究［D］.武汉:长江科学院，2011.

［7］刘涛，牛阿果.水库除险加固施工资源优化研究及应用［J］.水土保持应用技术，2017(05):46－48.

［8］张克阳.小型水库安全管理模式的探索［J］.中国水能及电气化，2018(11):24－26.

［9］张俊南.苇子沟水库工程质量与安全综合评价［J］.地下水，2015(03):144－145.

作者:潘 飞 单位:江西省乐平市水利局