略阳县小型水库除险加固设计及运行管理

　　摘要：小型水库对于农业生产和人民生活有着重要意义，我国有关部门非常重视水库建设，在加大水利基础设施投资力度的同时，也加强了对病险水库工程的除险加固。本文根据多年实践经验，以老林沟水库为例，分析了小型水库的除险加固设计及管理。
　　关键词：小型水库，除险加固，运行管理
　　
　　我国的小型水库为数众多，分布区域广泛，坝型多样。这些水库在农业生产、人民生活用水和工业用水、养殖业以及防洪等方面发挥着重要作用。然而，由于各种原因，许多水库都不同程度存在一些病险问题，特别是上世纪六七十建成的水库问题尤为突出，一直成为水利行业的工作重点之一。笔者从事多年水库设计、管理工作，以略阳县老林沟水库为例对水库除险加固及运行管理上存在问题和解决的对策进行了分析。
　　一、水库概况
　　老林沟水库位于略阳县郭镇镇干河坝村老林沟，属嘉陵江流域，坝址地处嘉陵江一级支流乐素河左岸的史家河中段，是一座以灌溉为主兼防洪的小（2）型Ⅴ等工程，坝址以上控制流域面积6.43k㎡，流域内多年平均降雨量860mm，实测多年平均最大风速20m/s，多年平均气温13.2℃，洪水均由暴雨形成，多出现在6～10月。该水库原设计总库容22.38万m3，其中有效库容15.12万m³，滞洪库容6.38万m³，死库容0.5万m³。原设计标准为3年一遇洪水设计。
　　水库大坝为均质土坝，最大坝高15m，坝顶长度72m，坝顶高程1200.0m～1200.5m，坝顶宽度4.5m。该水库的溢洪设施位于大坝右岸，为开敞式溢洪道。尺寸为宽×高=3.8×2.55m。总长30m，进口高程1197.45m，出口高程1196.55m。放水设施位于大坝左岸，为分级卧管式，由浆砌石斜卧式卧管和坝下涵洞组成。放水卧管共16阶，阶高0.9m，每台设单孔单排放水孔1个，孔径φ=0.2m，孔口用预制砼块封闭；下接放水涵洞，长50m，矩形断面，宽×高=1×0.7m。
　　二、工程存在的主要问题
　　老林沟水库始建于1967年10月，由当地政府组织群众人工修筑而成，属群众大会战和“三边工程”，由于水库建设年代己久，管理单位对资料保管不完善，水库设计、施工、竣工资料及运行管理资料十分匮乏，暴露出了较多问题。
　　（一）：老林沟水库放水设施破坏严重，放水卧管砌石局部灰缝脱落，砌石松动；卧管涵洞部分堵塞,漏水严重。
　　（二）工程设施建筑物没有达到相应的级别标准，如：坝坡较陡，坝坡稳定安全系数低。因迎水坡未砌护，浪蚀严重，坝面极不规整，现状坡比1：2.35（水上），背水面坡比为1：1.28，坝脚有渗湿带和渗流集中逸出点3个，高水位运行时有渗水出逸；
　　（三）水库年久失修，多年淤积，已淤积库容9.2万m³，溢洪道实际泄洪能力为20.41m³/s；溢洪道为未经修整岩石基面，宽度不一，不能满足200年一遇洪水泄洪能力，且长度不足，泄洪洪水直接冲刷坝脚，造成下游坡脚被严重冲刷，形成一大坑，无消能防冲设施，影响坝体稳定。
　　（四）大坝监测设施：自水库运行以来大坝未设置安全监测设施，不满足《土石坝安全监测技术规范》（SL60－94）的要求，也不能满足水库大坝安全运行和管理的实际需要。
　　“5.12”地震后，汉中市水利局依据水利部颁发的《水库大坝安全鉴定办法》及陕西省水利厅的要求，组织专家组对老林沟水库进行了鉴定，根据〈水库大坝安全评价导则〉（SL258－2000），老林沟水库大坝安全评定为三类坝，属“病险”水库。
　　三、水库除险加固工程设计
　　（一）大坝加固设计
　　1.大坝加固方案
　　根据该水库的实际情况，大坝附近石渣料丰富，筑坝材料可就地取材。加固方案有二。
　　方案一：维持原坝顶高程不变，设防浪墙，高度0.7m。迎水坡采用上部削坡，下部培厚，水下抛填砂卵石，块石固脚，背水坡培厚。
　　方案二：加高坝顶，使坝顶高程为1200.70m，满足防洪要求。在迎水坡死水位以上适当位置筑浆砌石墩，迎水坡削坡率定坡比，坝轴线向下游移动，背水坡培厚。
　　因该水库溢洪涵洞出口位于坝脚右侧，如采用方案二则坝体将沟口封堵，泄洪水流排出困难。加高坝顶，坝背水面培厚，工程量增大。经比较，选定方案一。
　　2.优选设计方案，确定加固设计
　　根据前述选定的加固方案，在迎水坡坝趾堆填砂卵石，并采用抛石护脚,高出死水位后，采用石渣压坡培厚。
　　坝体裂缝处理：在裂缝处开挖至裂缝尖灭点后回填夯实。
　　迎水坡按设计坡比压坡培厚，坝面采用30cm干砌块石护坡，下设两层厚分别为20cm和10cm的反滤层。
　　坝顶无交通要求，采用泥结石铺筑，并向下游倾斜2%。
　　背水坡采取放缓坝坡，石渣培厚压坡，并设草皮护坡。背水坡坡比为1：2.5。完善坝面排水系统，岸坡结合部设竖向排水沟。增设坝脚排水棱体，排水体为堆块石，上游面与基础结合面反滤层与迎水坡同。
　　防浪墙高度0.7m，墙埋深0.6m，基础应座在原坝顶以下，采用M7.5浆砌石砌筑。
　　（二）溢洪建筑物除险加固设计
　　1.溢洪道除险加固设计
　　鉴于溢洪涵洞存在的问题，经反复计算比较，加长溢洪道，扩大过流断面，完善下游挡水设施，避免洪水冲刷坝脚，满足泄流要求。改建的溢洪道比降为18%，溢洪道左岸下游设挡水墙，长20m。
　　溢洪道其坡比为18%，断面采用梯形砼，右岸岩石边坡比1：0.2，左岸采用浆砌石砌护，边坡比为1：0.25。由于溢洪道最大流速为12.17m/s，大于岩石抗冲流速，故采用C20钢筋砼衬砌，地板辅以锚筋加固。
　　原溢洪道出口为跌水，溢洪道太短，洪水冲刷右坝脚，本次设计溢洪道向右岸山体偏移，并加长溢洪道15m，并增加挡水墙20m，侧墙高度依据地形及水深确定。
　　2.消力池设计
　　该溢洪道末端为岩石，可不设消力池，需在溢洪道末端设反弧挑坎，使下泻水流挑离坝脚。
　　（三）放水建筑物加固设计
　　放水卧管浆砌石灰缝脱落部分进行清缝处理后，用M10砂浆重新勾缝处理；并在卧管两侧100cm范围内用粘土夯填。
　　（四）大坝安全监测系统设计[!--empirenews.page--]
　　增加大坝变形监测设施。为准确掌握坝体变形，本次拟在迎水坡和背水坡埋设沉降和位移观测桩3个，在右岸坡设置工作基点3个，左岸坡设置校核基点3个，增加精密水准仪一台。
　　四、病险水库除险加固工程管理
　　（一）加强小型水库除险加固前的地勘工作
　　在工程建设前期，主管部门一般都会组织设计、运行管理等方面的知情人员座谈水库的有关事项情况。这对水库的加固设计大有脾益，但要作出一个完好的设计方案，工程地质勘察也是必不可少的。委托具有资质的专业机构对病险水库进行一次全面的探查，为设计提供第一手资料，只有这样才能做到有的放矢。工程地质是工程建设的基础和侦察员。对于小型工程由于资金限制，笔者认为地勘工作可以简化一些，不必要作过多的土样试验。这样就可以利用人工钻现场查明土坝体及土基的基本情况，特别是对交通不便的小(2)型水库，机械钻难以进场，采取人工钻和试坑取样，也能达到勘察目的。
　　（二）除险加固前要进行效益分析
　　水库除险加固目的有两个：即增加水库的安全性和进一步挖掘水库自身潜力。因此，其效益主要有社会效益（防洪保安）和经济效益。防洪效益主要体现在加固后防洪标准的提高，目前常用频率分析法，即通过水库修建（加固）前后发生同频率洪水而引起下游淹没损失的比较，来计算水库的防洪效益。经济效益分析包括初估增加的蓄水量以及由此而增加的防洪、灌溉、供水等效益。同时还要进行费用（包括固定资产投资、年运行费和流动资金）估算和经济效益指标（包括经济内部收益率、效益费用比和经济净现值）分析。对投资少、见效快、效益好的险库加固应优先安排实施，以此带动病险水库加固工作的大规模展开。
　　（三）努力提高病险水库加固的科技含量
　　前期工作应思路新、起点高，广泛采用新技术、新方法、新材料、新工艺，力求体现先进性、科学性和经济性。在病险水库加固时，应通过各种途径收集这方面的信息，广泛依托科研、设计、施工、大专院校等方面的技术力量，加以推广应用。坚持加固与提高、加固与技术进步相结合，力求在病险水库治理的技术经济方面有所突破。
　　（四）完善现代水库管理体制
　　传统水利工作下的水库管理主要针对人为建造的工程部分即水工建筑物及其配套设施的管理。管理范围小，管理面窄。这反映了重工程轻资源的实际。传统水库管理还存在着重更改大修，轻检查养护。现代水库管理，就是在总结以往经验教训的基础上，结合新形势，新任务，新要求，展望发展，重新制定管理职责，管理范围，管理方法，管理标准，从而逐步实现水库管理的现代化。要促使全社会关注水利工作，加快自身管理单位的经营管理制度改革，根据中小型水库工程的条件和特点，因地制宜，要发展适合市场经济产业，水库不能单一依赖农业灌溉用水收费来维持，要利用自身的优势，开展多种经营，充分利用好现有资源。如大力发展水库养殖、旅游或在有条件的可利用水库或渠道的水头落差进行引水发电，建设相应规模的小水电站，与当地电网并网供电等。
　　五、结束语
　　通过分析计算，对水库的各个部位进行除险加固，并加强水库管理。这样就能够确保水库安全度汛，正常蓄水，发挥其应有的防洪社会效益和经济效益。不但保证了水库下游广大人民群众的生命财产安全，而且对于发展农村水利和农业现代化也具有积极的意义。
　　参考文献：
　　1.杜雷功：《全国病险水库除险加固专项规划综述》，水利水电工程设计，2003年第3期。
　　2.牛运光：《病险水库加固实例》，中国水利水电出版社，2002年版
　　3.高钟璞：《大坝基础防渗墙》，中国电力出版社，2004年版。
　　4.张启岳：《土石坝加固技术》，中国水利水电出版社，1999年版。

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