□孫繼光(河南水利建筑工程有限公司)
□張君慧(南陽市橡膠壩管理處)
□董志斌(河南水利建筑工程有限公司)
我國現(xiàn)有約8.5萬座水庫,根據(jù)排查,有3萬余座存在著不同程度病險或安全隱患,其中絕大多數(shù)為中小型水庫。這些病險水庫大多分布在農(nóng)村,基本興建于20世紀50年代到70年代,受當時施工水平的限制,大多水庫建設質(zhì)量不高,而在此后幾十年的使用過程中,缺少必要的養(yǎng)護和修復。目前,這些水庫陸續(xù)出現(xiàn)了不同程度的病險問題,許多水庫已成為當?shù)氐陌踩[患,嚴重影響到了當?shù)厝藗冋I詈徒?jīng)濟發(fā)展。鑒于這種現(xiàn)狀,1998年以來,國家先后分幾批對中小型病險水庫進行了除險加固建設,截止到2007年底,僅中央直接投資已達到300多億元,2009年以來,國家又連續(xù)下?lián)芫拶Y在全國范圍內(nèi)對病險水庫進行拉網(wǎng)式除險加固建設,力度空前。根據(jù)各地水庫現(xiàn)狀,主要對病險水庫采取大壩加高、修復,水庫擴建,防滲處理等技術措施。以達到提高水庫工程質(zhì)量、增強水庫防洪能力的目的。
壩體及附屬設施破損嚴重屬于水庫的表象病險,這類水庫病險主要表現(xiàn)在大壩局部存在塌陷、坑洞,壩體迎水坡護體脫落,背水面沖刷嚴重,此類病險水庫如遇汛期蓄水,將存在很大安全隱患,一旦水頭過高,壩前護體抗沖刷能力不夠,壩體出險,將很難給予補救,所以,這類水庫一般都不敢高水位蓄水,甚至有些水庫常年處于死水位,擔心一旦蓄水出現(xiàn)潰壩事故。諸如河南洛陽常陵水庫、登封少林水庫、新鄭五虎趙水庫等均存在這種問題,常年處在死水位,無法發(fā)揮水庫的興利效益。
這是水庫的“內(nèi)傷”,這類水庫由于大壩防滲體破壞或壩基存在繞滲,常年難以蓄水,水庫一直處于死水位,導致水庫周邊人民守著水庫無水用,旱季需要用水時,無奈從死水位下抽水,待水抽干后,由于暴曬,壩底出現(xiàn)干裂,再次蓄水時則壩體容易垮坡,一旦遇到洪水,就更加危險。
從大多數(shù)病險中小水庫來看,大壩原設計防洪標準普遍較低,同時溢洪道最大泄洪能力與最大洪峰流量之比不高,從壩體結(jié)構來看,很多大壩壩頂寬度窄,下游坡度小,如河南義馬常窯水庫,壩頂寬度為2.5m,下游壩坡為1∶1.3,因其水庫面積較小,要達到興利庫容主要靠抬高水位,從而使得水頭壓力增加,正常水位時壩前水頭高度超過了35m,相對如此“單薄”的壩體,安全性確實令人擔憂。
對病險水庫的除險加固措施應從幾方面入手,一是從水庫質(zhì)量入手,從表象、內(nèi)在分析水庫存在質(zhì)量隱患,針對隱患重點治理;二是分析水庫所在區(qū)域的水文情況,對水庫的防洪標準重新論證,參照論證結(jié)果對水庫現(xiàn)有防洪能力進行評估,對達不到標準的水庫進行大壩、溢洪道的綜合改擴建,提高水庫防洪能力。
1.從病險水庫存在的表征入手,查看水庫存在的問題
損壞嚴重的主、副壩體,對壩前、壩后護體進行修復,防止大壩的沖刷,從而保護壩身。河南省目前進行的水庫除險加固工程中,土石壩多是采用對壩前砌石進行翻修,重新鋪設反濾層,堆石壩進行混凝土面板的加厚。背水坡做干砌石或混凝土網(wǎng)格梁內(nèi)種植草皮等。
2.對存在滲漏的水庫進行防滲治理,修復防滲體
治理水庫的根本目的在于讓水庫能夠蓄水,所以對水庫的防滲治理是重中之重。從水庫滲漏特征來看,主要有壩體滲漏,壩基滲漏和水庫周邊非壩體的庫身滲漏。大部分北方平原水庫存在庫身滲漏的現(xiàn)象較少,所以防滲治理主要是針對壩體和壩基進行,從技術措施上當前主要采用的是垂直防滲,即直接對壩體做防滲墻或壩體灌漿,從而形成防滲墻體或防滲帷幕,從壩基一直到蓄水位以上整體設置,這既防止了壩體的滲漏同時也防止了壩基的繞滲。比如三門峽的陜縣水庫,它的防滲即采用靠上游壩頂位置沿軸線方向通過沖抓套井后回填防滲材料方式連接到基巖,防滲體左右與壩肩結(jié)合,形成一個整體幕墻,起到了很好的防滲效果。另外,帷幕灌漿也是形成有效防滲體的一個重要施工方法,沿防滲帷幕中心線鉆孔后,通過加壓劈裂巖層或滲透到土體形成連續(xù)的抗?jié)B幕墻,從而取得防滲效果。
1.原大壩加高,增加水庫蓄水能力
適當加高大壩有利于增加水庫調(diào)蓄洪水能力,減小洪水對下游的影響。加高大壩需要先對原大壩的壩頂寬度及壩體的坡度進行計算,在穩(wěn)定性允許的情況下進行加高,加高方式一是可采取直接在壩頂接高;二是對壩體加厚以后加高。前者施工相對簡單,成本低,但需嚴格計算其安全性;后者安全系數(shù)高,但成本高,施工難度大,河南省內(nèi)的水庫如新鄭老觀寨水庫即是采用的壩后覆土,先增加壩寬的施工方式。
2.改建溢洪設施,擴大溢洪能力
據(jù)了解河南一些水庫,對溢洪道的治理普遍采用的是對已有溢洪道拓寬,原溢洪道堰頂高程不變,這樣有利于增加下泄流量,提高水庫的防洪標準。例如信陽石河溝水庫、新鄭五虎趙水庫等都采用了這種方式。
3.綜合實施,大壩與溢洪道同時改建
通過水庫水文資料分析,一些水庫防洪標準遠遠達不到當?shù)胤篮橐?,這類水庫可同時進行大壩加高和溢洪道拓寬,可以提高水庫正常蓄水位,更大程度地提高了防洪標準,調(diào)洪能力也大幅度增強。此外在國內(nèi)其他一些地區(qū)的水庫也有采用大壩加高、拓寬溢洪道并降低堰頂高程或壩頂增高、將原敞開式溢洪道增設閘門等方案。這些方式都可有效提高水庫防洪標準。
通過國家實施強有力的病險水庫除險加固措施,中小型水庫的興利地位將逐步恢復并提升,一系列除險加固措施的應用對這些病險水庫將起到起死回生的作用,在水資源日益貧乏的今天,水庫的功能恢復將對國家經(jīng)濟建設起到巨大的推動作用,為人們生活的安全穩(wěn)定奠定了堅強的基石。