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關(guān)于小型水庫大壩安全評價的技術(shù)要點

2019-09-10 16:14:37徐毅帆
E動時尚·科學工程技術(shù) 2019年4期
關(guān)鍵詞:安全評價技術(shù)要點水庫

徐毅帆

摘 要:上世紀五十到七十年代,我國大規(guī)模建設(shè)了一大批中小型水庫,由于早期施工技術(shù)和經(jīng)濟條件有限,加之經(jīng)過多年的運行,工程暴露出一定的質(zhì)量缺陷及安全隱患。本文對水庫大壩安全評價過程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)問題進行總結(jié),并提出常用的工程措施。

關(guān)鍵詞:水庫;安全評價;技術(shù)要點

近年來,我國的經(jīng)濟水平發(fā)展迅速,經(jīng)濟及社會結(jié)構(gòu)變化也日新月異。水庫的功能不再是簡單的調(diào)蓄、供水,諸多水庫兼顧了景觀功能。因此,保證水庫的安全運行關(guān)系重大,不僅會影響防洪安全,還會對周邊經(jīng)濟產(chǎn)生巨大的影響,一旦發(fā)生安全事故,后果十分嚴重。所以,在進行水庫大壩安全評價時,一定要對其進行綜合全面的分析、計算以及評價。

1 小型水庫大壩安全評價常見問題

在進行水庫大壩安全評價時,需要從工程質(zhì)量、運行管理、防洪能力、滲流安全、結(jié)構(gòu)安全和金屬結(jié)構(gòu)安全等方面進行全面評價。

(1)工程質(zhì)量

由于早期施工技術(shù)和經(jīng)濟條件有限,工程質(zhì)量尤其是土石壩的壓實度等易出現(xiàn)問題。但由于早期建設(shè)的水庫施工資料多不齊全,無法進行定量計算,由于水庫已運行多年,壩填筑土固結(jié)基本完成,大壩變形趨于穩(wěn)定,故可通過對其工程質(zhì)量進行評價。

(2)管理運行

隨著近年來“河長制”、“一湖一策”等政策的開展,水庫運行管制制度相對完善,但大壩安全監(jiān)測方面易出現(xiàn)遺漏。

(3)防洪能力

在進行防洪能力評價時,需先根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》等規(guī)范對主要建筑物進行定等定級,然后對設(shè)計洪水進行復(fù)核。由于我國城市化發(fā)展較快,區(qū)域地形地貌、保護對象的重要性在幾十年間多出現(xiàn)較大的變化,因此,在進行設(shè)計供水復(fù)核及調(diào)洪演算時,需進行綜合考慮。常見的問題有:壩頂高程不足、溢洪道泄流能力不足、消能防沖設(shè)施不滿足規(guī)范要求等。

(4)滲流及結(jié)構(gòu)安全

滲流安全評價可通過觀察背水坡是否有滲漏或濕坡等現(xiàn)象進行初步判斷,然后結(jié)合地質(zhì)勘察成果,對大壩的滲流穩(wěn)定進行系統(tǒng)全面的分析評價,常見的問題有:壩基滲漏、壩肩滲漏、繞壩滲流等。

結(jié)構(gòu)安全評價可通過大壩的外觀質(zhì)量進行變形分析,結(jié)合穩(wěn)定分析成果對其進行判斷。常見的問題有:大壩出現(xiàn)變形或裂縫、排水棱體變形、防浪墻等結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。在進行穩(wěn)定分析時,需考慮地震工況的影響。

(5)金屬結(jié)構(gòu)安全

小型水庫大壩多不具備發(fā)電功能,其金屬結(jié)構(gòu)主要為閘門、啟閉機、放水涵管等。常見的問題有:金屬結(jié)構(gòu)老化、銹蝕,閘門啟閉故障或漏水等。

2 小型水庫大壩安全評價技術(shù)要點

一般來講,在對小型水庫大壩出現(xiàn)的問題進行排查后,需提出相應(yīng)的治理措施,包含工程措施和管理措施。

(1)工程措施

①壩頂高程不足:導(dǎo)致該問題的原因一般有兩種,一是防洪標準偏低,二是壩頂超高不夠。在進行壩頂高程復(fù)核前,應(yīng)先通過調(diào)洪演算推求水庫的設(shè)計、校核水位等,需先搜集流域面積等資料,然后結(jié)合測量資料以及流域內(nèi)的水文資料進行計算。在進行設(shè)計洪水和設(shè)計暴雨計算時,應(yīng)采用兩種或兩種以上的方法進行比較,對比分析后采用安全值。華東地區(qū)推求設(shè)計洪水一般采用推理公式法和華東特小流域法進行比選。另外,若水庫與周邊水庫有串聯(lián)、并聯(lián)的關(guān)系,應(yīng)結(jié)合相關(guān)水庫的調(diào)度方案進行綜合考慮。

推求出設(shè)計及校核水位后,則可根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進行壩頂高程安全評價。一般情況下,若壩頂迎水側(cè)設(shè)有防浪墻,且防浪墻閉合,可采用防浪墻頂高程作為壩頂高程進行復(fù)核,即各工況下計算所需壩頂高程的最大值應(yīng)低于防浪墻頂高程,但該情況下,壩頂高程應(yīng)高于設(shè)計洪水位0.5m,且不低于校核洪水位。若需對壩頂進行加高,常用的方法有培坡加高和戴帽加高法。在選擇壩頂加高方案時,應(yīng)結(jié)合不同工程的實際條件,在技術(shù)性、可靠性、經(jīng)濟可行性等方面進行方案比選,選擇最為合理的方案。在水庫大壩運行安全的情況下,兼顧經(jīng)濟和美觀。

②泄流能力不足:一般采用的措施有加寬溢洪道、降低堰頂高程和增加溢洪道側(cè)墻高度等。

溢洪道陡坡段水面線一般采用《溢洪道設(shè)計規(guī)范》(SL253-2018)中的“分段求和法”計算,泄槽水面線計算公式為:

需要注意的是,在進行溢洪道復(fù)核時,不僅要計算溢洪道的泄流能力,還要注意流速,若流速過大,水庫泄洪時,會對溢洪道造成沖刷破壞,同時危及大壩的安全,后果不堪設(shè)想,因此,應(yīng)采取工程措施以降低流速。另外,溢洪道底部一般設(shè)有排水溝或排水管,這是為了防止?jié)B流破壞,在進行水庫大壩安全評價工作時容易忽略。

③消能防沖設(shè)施不滿足規(guī)范要求:可根據(jù)放沖消能計算結(jié)果對消力池進行加寬或加長等,也可通過改變消能設(shè)施的結(jié)構(gòu)來達到設(shè)計目的。常見的小型水庫消能方式多為底流消能,計算時不應(yīng)出現(xiàn)遠驅(qū)式水躍。

在進行消能工計算時,應(yīng)將通過泄水建筑物的最小流量到最大流量范圍內(nèi)的各級流量,計算出相應(yīng)的hc和hc”,并定出相應(yīng)的ht,則(hc”-ht)的最大值所對應(yīng)的流量,即為消能工深度或高度的設(shè)計流量,消能工長度的設(shè)計流量為最大流量。

④滲流及結(jié)構(gòu)安全問題:滲流問題的處理原則是“上堵下排”,主要工程措施有:設(shè)置防滲設(shè)施,延長滲徑,降低滲透坡降,可在大壩上游側(cè)設(shè)置土工膜或粘土防滲墻、帷幕灌漿等;設(shè)置排水溝或減壓井,降低出口處的滲透壓力;下游設(shè)置排水棱體反濾層等。對于結(jié)構(gòu)安全問題,多進行加固處理措施。

在進行滲流和結(jié)構(gòu)計算時,應(yīng)選取各種可能出現(xiàn)的工況的不同組合,包括水位驟降及地震工況。計算時應(yīng)選取一個或多個大壩的典型斷面,計算程序可采用Autobank等軟件,在進行建模時,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察成果分層進行,各土層的滲流系數(shù)等參數(shù)應(yīng)進行嚴格論證,以保證計算結(jié)果的準確性。

⑤金屬結(jié)構(gòu)安全問題:對于閘門或啟閉機銹蝕、老化等問題,一般需對其進行除銹或更換;放水涵管多采用內(nèi)部襯砌等工程措施。

(2)管理措施

可通過控制大壩的運行管理措施,來保證大壩在現(xiàn)有條件下安全運行,此情況下,需認真做好雨情水情觀測工作,及時掌握水情、雨情,通過汛前提前泄洪或相關(guān)調(diào)蓄建筑物的聯(lián)合調(diào)度,以保證大壩的運行安全。這對運行管理部門的調(diào)度能力有較高的要求,需配備足夠的管理人員,并編制完善的運行管理制度、應(yīng)急預(yù)案等。

①在進行水庫運行管理時,應(yīng)注意水庫的景觀應(yīng)與周邊景觀相協(xié)調(diào)。

②應(yīng)加強對工程維修養(yǎng)護工作(如設(shè)備的維修、白蟻的防治、壩坡草皮養(yǎng)護和雜草的清除等),確保水庫安全和可靠的運行。

③加大水庫管理力度,建議對基層水庫管理人員進行培訓,進一步提高其業(yè)務(wù)水平。

④進一步加強對大壩的日常巡視監(jiān)測和安全監(jiān)測工作,并做好檢查和監(jiān)測資料的記錄、整編和保管工作(尤其是沉降、位移及滲流觀測資料的記錄和保管)。

⑤按《綜合利用水庫調(diào)度通則》要求完善水庫防洪和興利調(diào)度運用規(guī)程,及時做好水庫防洪應(yīng)急預(yù)案報備工作。

3 結(jié)束語

綜上所述,水庫作為與人民生活及生命財產(chǎn)安全息息相關(guān)相關(guān)的工程,在調(diào)蓄、灌溉及景觀等方面發(fā)揮著重要的作用,因此,水庫大壩的安全尤為重要。進行水庫大壩的安全評價,不僅是工程的需要,還是保證水庫正常運行、排查安全隱患并防患于未然的需要。因此在進行水庫安全評價工作時,要嚴格按照編規(guī)進行,從工程及運行管理等各個方面進行評價,并得出最終結(jié)論。同時,還應(yīng)就出現(xiàn)的問題,提出合理可靠的技術(shù)措施,為后期的出險加固工作提供指意見,只有這樣,才能從根本上保證水庫的安全運行,進而保證人民的人身財產(chǎn)安全,同時,在一定程度上,為區(qū)域社會經(jīng)濟的發(fā)展起到推動作用。

參考文獻

[1]鈕新強.水庫大壩安全評價.2007-08.長江委長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院.9787508448756.

[2]黃其愚.大壩安全評價簡述.1995-01.電力部成都勘測設(shè)計研究院,TV698.

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