小型病險水庫的治理問題與解決措施

嚴楚 吳賢孝

(蘭溪市水務局 浙江蘭溪 321100)

1 小型病險水庫的特點

1.1 輸水泄洪結構落后

現階段，大多數病險水庫的構造強度和穩定性指數不能達到標準規定。主要因素是：通水隧道或混凝土管襯砌構造施工質量差、縫隙、筋、脫離、浸蝕、泄露，尤其是壩體埋管泄漏，嚴重影響建筑構造的一致性，非常容易出現沖刷毀壞，是對壩安全性的嚴重考驗；無能工或能工不健全，不利于正確引導洪水安全性泄漏。

1.2 管理設備落伍

大部分病險水庫欠缺健全的大壩觀測和水文監測系統，沒法對水災開展合理有效的監控和預警，尤其是小型水庫，在設計之初沒有升級堤壩觀測和水文氣象檢驗設備。很多水庫的防汛道路不標準，管理設計老舊落伍，導致這種情況的首要因素是水利部門一味注重水庫自身建設，而忽略了水庫的日常運作管理。

2 我國病險水庫現況

2.1 水閘穩定性不足

影響水庫安全隱患的最直接要素是水利閘門工程項目欠缺穩定性。我國絕大多數病險水庫長期性應用，水利閘門年久失修，水利閘門兩邊滲流能力下降，主體工程無法抵御大地震和水災，不符合當代水庫抗震等級防洪標準。另外，通過長期的流水沖洗，水利閘門的混凝土基礎和墻面構造非常容易產生腐蝕和風化層，造成水庫總體構造穩定性降低[1]。

2.2 病險水庫水閘建設不符合要求

閘門的穩定性是造成水庫在使用期間出現問題的主要因素。主要原因在于水庫防洪能力標準有所下降，閘室結構的穩定性越來越差，閘室所使用時間比較長，導致老化現象出現的同時，兩側滲流的能力也并不穩定，主體結構也沒有辦法滿足抗震風險的要求。閘室的結構大多數都屬于混凝土結構，因此如果長時間受到水流侵蝕，最后也會導致損壞風化現象嚴重，最終造成水庫的整體結構無法穩定下來。閘室下游的能量消除以及沖洗設施也會進一步遭到損壞，導致排水能力下降，最終造成河流出現淤積現象。對閘門、水庫電氣設備、啟閉設施、防洪通道等方面若是出現損壞現象，也就沒有辦法及時獲取補充電源，最終造成嚴重的影響。

2.3 病險水庫建設標準不符合要求

水庫建設前期，過多考慮水庫的大小及功能因素，讓施工水平受到了限制，最終造成水庫防洪抗震功能較弱，對水庫進行長時間的使用之后，水庫病險隱患大大提高。危險性主要體現在建筑水庫結構的不穩定，整個水庫壩體和壩基出現嚴重的滲水現象，大壩的安全也受到了嚴重威脅，水庫整體質量不合格，缺乏泄洪能力[2]。再加上水庫設備設計位置不合理，設備在長期使用下開始出現老化、泄漏、損壞等問題。對于長時間沒有修理的電氣設備來說，在運行期間也會出現運行不良的現象，在之前的設計以及施工期間，施工人員對于水庫的維護設施安全檢測都沒有考慮到位，在運用期間很容易出現問題，最終造成危險水庫的出現。

3 小型病險水庫導致的原因分析

形成小型病險水庫的主要原因具體如下。

（1）小型水庫水量不夠穩定，水庫土壤也十分松軟，導致水庫兩岸的岸坡出現移位及滑坡的可能性也進一步增大，水庫施工過程中，施工人員沒有關注到岸坡的變形，造成水庫無法順利的運行下去。如果一旦出現岸坡不穩定的現象，小型水庫的大壩接觸面對于強大的水壓無法承受下去，最后也會導致大壩基地出現滲透的現象，使小型水庫的危險性增高。

（2）小型水庫出現老化情況如果不得到及時解決，一些水庫建設時間十分長久，當水庫在經受風吹日曬等自然因素的沖擊后，水庫當中的建筑結構也會出現老化，政府部門也沒有對水庫設備進行有效管理。所以，盡管大部分小型水庫存在很多問題，依舊沒有足夠的人力物力來對整個水庫進行一個維修和改造，最終造成小型病險水庫出現老化問題。

（3）小型水庫建設質量達不到標準，我國大多數小型水庫，基本上都是在20 世紀60 年代建造的，當時中國社會水平還達不到要求，技術發展尚不成熟，大多部分的水庫質量都無法得到保障。同時多數水庫建設項目沒有得到專業人員有效規劃，因此水庫在施工期間所出現的問題也越來越多，再加上當時歷史因素影響，管理人員往往想要盡快完成水庫建設項目，施工隊伍也為了趕進度，同時進行地質勘探、規劃設計和施工[3]。這種急功近利的做法在不知不覺中為一些小型水庫埋下了許多安全風險。

4 工程案例分析

浙江省某水庫大壩的面積目前已達到0.45 km2，水庫設計容量總共有20.8 m3，水庫中能儲存的水容量是15.8萬m3，庫容是4.4萬m3，這種小型水庫主要所發揮出來的作用就是灌溉，整個灌溉面積可以達到1 000畝左右。在整個施工期間所參與到的一共有400 人，該水庫建立時間是1970 年10 月，于1972 年10 月的時候完成工作。其中水庫內部結構材料包含中厚石灰巖砂巖、砂質石灰巖和頁巖。

壩體及壩肩存在的問題評價如下。（1）壩體貫通安全評價。經過實際調查發現，這一水庫的高水位低于海拔1 249 m時能夠滲入到壩面，盛水面積已經達到了200 m2，滲水量約1.0 L/s，施工人員精準計算之后，整個水庫的水位在1 253 m3，壩體入滲流量計算為5.96×104m3/s·m，整個過程中，計算逃生海拔是1 246.4 m3，在此期間如果水位為1 249.5 m3，整個壩體的入滲寬度流量已經達到2.42×104m3/s·m，所計算出來的逃生海拔是1 243.31 m3。根據分析可以發現，整個下游壩坡壩體的逃生點和實際相比較，前者高于理論值，所以水庫大壩滲透具有不穩定性。（2）壩料和填筑質量評價。根據實驗數據發現，水力傳導率是2.03×10-4～4.03×10-5cm/s，整個壩體的防滲性能無法得到要求，從現場檢查及測試數據可以看出，整個壩體所運用的材質是粉質砂質粘土，這一材質的含水率達到了25.3%～28.2%，塑性指數9.0～9.5，液限29.0%～30.5%，0.005 mm粘土含量14%～23%。從以上指標可以看出是滿足土壩的實際需求。當海拔1 249 m 以下的壩面出現了滲漏現象，整個面積大約是200 m2，滲漏量約1.0 L/s。在對水位進行測量的過程當中，接觸區有一個泄漏點WI（高程l 236 m），泄漏量約為2.0～4.5 U/s，下游47 m 處有泄漏點?？梢园l現整個大壩的基底并沒有清理干凈，大壩的受壓不均勻，大壩填筑質量達不到要求。（3）水庫大壩抗淹沒的能力無法達到要求，淹沒排放設施的量不夠，經過準確計算，每5年能夠應對洪水只有一次。（4）當排水管進水的結構出現損壞現象，整個管道是無法正常排水的，管道展現出來的優勢也無法體現出來。

根據上述所提到的問題，水庫長時間的蓄水受到了一定的限制，沒有辦法正常發揮出來，給居民帶來了安全隱患，需要提出有效解決方案。2009 年期間，相關人員就實施了水庫加固工程，其主要的建設內容包括以下幾個方面：（1）大壩的上下游面，壩頂出現修復工作，讓整個壩體的適應性以及穩定性可以達到要求；（2）改造一個能夠讓洪水流量滿足的管道；（3）整個壩體的防滲工作要處理到位，通過壩體灌漿來進行有效解決；（4）排水管的出入口，需要及時修復，以此來解決排水設施出現漏水問題；（5）水庫以及其他防汛設備需要重新建立，在2013 年期間，這一工程開始運行，在2014 年的時候，高水位運行，整個工程的洪水以及運行順利。小型水庫建設是影響著國民經濟及人們生活質量的主要保障，如果水庫出現問題，造成的后果十分嚴重。所以對于危險的水庫，需要進行及時維護。

從以上的案例中可以發現，所存在的主要問題有以下幾個方面。

第一，大壩穩定性問題。大部分小型和危險水庫，由于自身缺乏建筑材料，泥沙堆積水庫淹沒的現象頻繁出現，大壩安全只能通過現場實際調查及數據來進行設計。在此情況下如果施工沒有出現失誤，在進行開挖之后，是需要根據基本情況來確保大壩的穩定性。

第二，壩體與壩基之間的滲漏問題。（1）壩基與壩肩之間的滲漏。通常情況下，出現滲漏的主要因素是地質條件連接不當所引起的，在這期間需要使用幕墻化學灌漿法。（2）排水設施有泄漏。主要指的是由于設施啟閉比較緩慢，排水涵洞斷開或塌陷等因素造成的泄漏，這會影響到整個壩體的安全。（3）壩體滲流。出現這一問題的主要因素是由于下游壩坡超出上游壩高位線，實際值和理論值差距較大，壩體滲漏和壩體的材料也有著很大的關系。

5 小型病險水庫的治理措施

5.1 注意材料的選擇

5.1.1 壩殼材料的選擇

壩殼建筑質量是確保水庫質量得到保證的一個前提和基礎。所以，對于其材料的挑選必須要謹慎起來，水庫管理期間，必須要按照國家的要求來進行挑選，在挑選材料的過程中，也需要考慮到水庫自身的主要功能，選擇一些排水性能比較好的壩殼材料是能夠確保整個水庫的質量，讓水庫的使用壽命也可以延長起來。

5.1.2 選擇反濾材料

在對病險水庫進行處理的過程當中，反濾材料也要謹慎挑選，整個材料的挑選過程中要根據水庫的真實狀況來進行篩選，選用的反濾材料盡可能堅硬緊密，要確保水庫處理符合標準。

5.2 提高防洪和標準施工技術

水庫治理過程中，施工技術的提高可以保證其質量。對施工技術也要進一步完善起來，要使用科學技術來對病險水庫進行有效治理，只有這樣才能夠確保水庫發揮出最大價值和作用。水庫施工期間，需要提高壩體的高度來讓調洪能力有所提高，同時也可以加深擴大管道來提高其泄洪能力。

小型病險水庫治理過程中，溢洪道在施工初期沒有按照相關要求進行施工，導致溢洪功能無法發揮作用，導致風險隱患的增加。對此要求施工人員需要了解當地的特征以及水庫的防洪能力，要確保建設溢洪道的進一步加深[4]。除此之外，對于洪道施工的真實狀況，需要在水庫的內部增加閘門，確保水庫的防洪能力可以得到有效控制。

5.3 提高水庫防滲施工措施

水庫出現滲漏情況是造成災害來臨的主要因素，防曬工作一定要做到位，從目前來看，我國病險水庫的治理水平還達不到標準，水庫大壩裂縫現象也頻頻出現。從過去的中低土壩一直發展到現在的高壩，整個發展過程中，在對大壩裂縫進行修復期間，填充灌漿所采用的都是粘土和水泥混合的泥漿[5]。同時防滲板墻的修復，也需要采取先進的技術，要確保板墻能夠進行無縫鏈接，以此來確保防滲性能的提高，板墻填料為沙土和黏土，修復深度可達20 m左右。

5.4 水庫排水施工技術

通過對危險水庫進行排水功能的有效控制，可以讓壩體在水中的滲透線能夠有所減少，在此期間壩體所需要承受到的壓力也會減少，就讓整個水庫更加穩定起來。

5.4.1 貼坡排水

不管水庫是什么狀態，只要滲透線足夠高，水庫下游的壩殼是土還是礫石，壩基是否透水，可采用坡排水處理，坡頂高度必須高于水庫滲透線溢出點。

5.4.2 壩內排水

壩內排水技術的應用，主要是處于水庫下游沒有水的情況之下，這一技術能夠讓壩體內部排水系統和堆石進行有效的結合，之后再進行一個反向包裝，整個水庫的下游，需要從壩腳進行，讓壩體和壩基之間的接觸面能夠連接起來，使其水平深入整個壩體內部中，而對于具體的長度，也需要根據壩體的真實情況來進行有效計算[6]。

5.5 小型病險水庫細節治理策略

小型病險水庫的改造環節中，還必須留意一些詳細的處理因素，其中最重要的內容有以下幾個方面：（1）維護堤壩構造，針對必須維護的堤壩，在挑選土壤層時，需要挑選與其他原材料相同的土壤層，以防止一些不勻稱的地基沉降；（2）壩前水平遮蓋，在水庫上層有礫石層的地區，應鋪裝黏土，避免這種沙石隨水流沖擊；（3）防滲墻的作業主要選用澆筑混凝土的操作，在工程施工流程中有很多要點須留意，從主導孔的生產制造到導向性墻的基坑開挖和混凝土澆筑，再到各槽段的工程施工，而最后的混凝土澆筑要求施工人員嚴格執行操作方法，保證每步都能達到現階段水庫的防水層要求，加強最后的防滲墻檢驗，避免后面應用中產生更嚴重的問題。

5.6 提升水庫防洪標準的工程對策

防汛是大壩的主要作用，小型水庫也是如此。針對一些防汛問題不利的水庫，必須提升水庫防洪標準，具體做法是：（1）提升堤壩；（2）提升溢洪道。這兩種對策都各有優點和缺點。

提升堤壩需要充足時間和精力，但成效卻并不顯著，中下游水庫的防汛壓力仍較大[7]，具體作業方式有兩種，一種是在目前堤壩的基礎上直接提升，另一種是在原堤壩背面復建，可依據實際情況提出具體措施。改建溢洪道的方式操作比較簡單，工程施工量并不大，但會提升中下游水庫的防汛壓力，乃至導致中下游水庫安全事故，對此應仔細挑選。根據現階段情況分析，這兩種方式主要是根據嚴格的設計來增強的。

5.7 提升水庫工程施工質量的對策

小型水庫存有的產品質量問題，工程施工操作比較復雜，小型水庫存在問題可能是壩基或壩體。因此類型不同選擇的應對策略也是不同的，具體包含水平層防護對策、垂直防水層對策及輸水管道改造對策等，都是水庫工程施工質量水平提高的重要途徑。

垂直防水層是現在較常用的水庫工程項目對策之一，具體方式包括以下幾點。

（1）混凝土截滲墻。該辦法適用于不穩定的基礎壩，或易滲漏基礎施工，主要選用澆筑混凝土到基礎上的孔，產生全部防水層基礎設施建設，提高抗滲等級性。（2）高壓噴出注漿防水層。該辦法主要是適用由砂礫卵石構成的壩基，這類壩基不但防滲特性差，非常容易塌陷和脫落，所以必須采用一些對策結構加固，高壓噴出注漿可以切實解決這個問題，選用高壓轉動噴出的方式噴出基礎下的砂礫卵石，使其凝固產生較強、密實度高的樁，加強防水層效果。該方式還具備工程施工簡易、相對性劃算的優勢。（3）抗撥注漿防水層。該辦法主要是適用以上兩類方式無法處理的粉細砂和黏土層基礎。首要目標是土壤層和地質構造，隨后注漿，并將其相互連接，以做到防水的目標。除此之外，因為抗撥全過程中的壓力，整個基礎獲得了結構加固[8]。

6 結語

總體而言，我國許多小型病險水庫的治理形勢相當嚴峻，常見的病險類型包含水庫兩岸倉庫案例不穩定、水庫運行管理落后、水庫初期施工質量差等現象，不僅容易導致小型水庫存在洪水排放和防澇功能的局限性，水庫設施老化還會帶來嚴重水庫隱患，威脅到人們生命財產安全。相關水利行政管理部門必須及時解決這些問題，農業是我國的基本產業，水庫對維持農業的穩定發展具有重要意義，有關部門必須加強水庫管理，采取多種方法逐一解決小型病險水庫的治理問題，提高水庫工程整體施工質量，為實現水庫健康平穩運行奠定基礎。