基层小型水利工程除险加固方法探讨

王晓蕾，杨春雨

(1.洮南市水利局，吉林洮南 137100;2.洮南市抗旱机械钻井队，吉林洮南 137100)

相关资料统计显示，目前我国拥有的各类水库大概为84 926座，其中大型水库415座，中型水库2 618座，小型水库81 893座，水利部门管理的大型水库数量为342座。这些水库的建成和运行为保障国民经济建设、防御洪水灾害发挥了重要作用，但由于种种原因，部分水库工程质量不高，建设年份久远工程老化且疏于管理导致年久失修，有些水库更是存在防洪标准偏低，与相关规定或规范相脱节，形成了病险、病危水库，水库功能无法正常发挥，安全隐患大，给水库下游人们的生命财产安全带来了极大的威胁。特别是遍布范围较广的小型水库，由于数量大，覆盖江河范围广，涉及人员多，与农业生产联系大，对于保证农村经济发展，维护农业生产良好环境起着十分重要的作用。但基层小型水利工程多数处于偏远落后地区，工程维护建设经费不足，人员管理不够，水利工程出现病险，将危及人们生命财产安全，而且无法达到维护农村经济社会发展稳定，保证粮食生产安全的目的。结合基层病险水利工程除险加固实践，探讨了小型病险水利工程出现加固的有效方法。

1 工程概况

1.1 水库基本情况

洮南市四海泡水库始建于1974年，集防洪、灌溉、养殖等多种功用于一体的小(1)型水库。四海泡水库位于洮南市安定镇四海村境内，水库为平原水库，由1号坝、2号坝和一座泄洪闸组成。

1号坝为均质土坝，坝长226 m，坝顶宽4 m，坝项高程161.64 m，上游坝坡 1∶2.5，下游坝坡 1∶2.5。

2号坝为均质土坝，坝顶长度1 250 m，坝顶宽4 m，坝顶高程159.78 m，上游坝坡1∶3 米，下游坝坡1∶2。

泄洪闸位于1号坝桩号0+060处，为浆砌石结构，由进口连接段、闸室段、涵洞段、消力池段和海漫段组成，单孔净宽1.5 m，闸底板高程156.5 m，设计引水流量为3.5 m3/s。

水库坝址以上控制流域面积37 km2，总库容992万m3，主要水源为引洮干渠水。水库死水位为157.00 m，相应库容150万m3，正常高水位为158.20 m，相应库容804万m3。设计洪水位为158.43 m，总库容992万m3。

1.2 水文情况

四海泡水库流域内干旱少雨，多年平均降雨量397 mm，低于400 mm的生态界限雨量。降雨径流的年际和年份极不均匀，春季常遇少雨干旱，夏季多发生暴雨洪水。四海泡水库为10 a一遇洪水设计，24 h设计洪量167万m3，7 d设计洪量235万m3。多年平均年总输沙量为1 332 t。最大冰厚为1.1 m。

1.3 气象

工程所在地位于我省西部，气候属中带大陆性季风气候，春季干旱少雨，多大风，夏季炎热，降雨集中，秋季来霜早，持续时间长。多年平均气温为4.5℃，多年平均降水量397.7 mm，降水年内分配极不均匀，多集中夏季，6—9月降水量占全年降水量的83.3%。多年平均无霜期160 d左右，初霜最早出现在9月17日，最晚在10月7日，终霜最晚在5月14日。

2 安全评价

2.1 工程总体评价

该水利工程修建于20世纪70年代初，由于建设年代所限和当时的经济社会发展水平限制，工程质量不高，在工程运行30余年后，安全隐患重重。加之疏于管理，工程老化严重，年久失修，已经严重影响了水库的安全运行和正常功能的发挥。该水库同时担负着下游灌区的供水和防洪任务，加上水库自身承担的经济养殖作业，一旦失事，必然对下游人民生命财产造成巨大威胁。

2.2 水库地质安全评价

2.2.1 坝基工程地质

坝基岩性由高液限黏土、细粒土质砂组成。

2.2.1.1 沉陷稳定

主要受高液限黏土层的控制，压缩系数为0.28MPa－1，属高压缩性，由于坝基运行多年压缩、深陷已趋于稳定，如坝身加高不大时，不会产生有害影响。

2.2.1.2 滑动稳定

坝基细粒土质砂控制滑动稳定，其凝聚力(C)0kPa，内摩擦角Φ310，该坝最大高度不超过3.1 m，其抗滑稳定可满足要求。

2.2.1.3 渗流稳定

坝基表层土质均为高液限黏土层，厚度0～3.8 m，渗透系数为5.5×10－7cm/s，属不透水，允许渗透比降为2。所以坝基渗流稳定。

2.3 水库坝体安全评价

1号坝桩号0+000—1+400段坝顶高程为161.5 m，坝顶宽度不足4 m。筑堤土料不好，碾压不佳，施工质量差，迎水坡受波浪淘刷和暴雨的冲刷出现多处陡坎和冲沟。

2号坝坝坡冲刷严重，迎水侧坝脚形成陡坎。陡坎高度达2.5 m，距坝脚20 m。坝顶宽度不足4 m，坝顶表面凹凸不平，多处出现冲沟、雨漏、陡坎。

输水涵闸位于1号坝0+060桩号处，为浆砌石结构，由进口连接段、闸室段、涵洞段、消力池段和海漫段组成。现有输水闸闸门为铸铁闸门，无启闭设施，不能正常使用。

此外，四海泡水库建成后，没有办公场所，没有对外交通工具，水文、气象，水工观测设施一直没有设立，同时水库无通讯设备，没有微机联网报汛系统。

3 主要除险加固方案

3.1 完善基本数据，重新鉴定水库安全评价

基层小型水库大部分修建于大跃进时期，缺乏详实和清晰的数据资料，洪水标准偏低或者不全的现象给小型水库后期的维护带来很大的麻烦。应当通过实地调研，进一步核实、校验、补充和修正水库的基本数据，进一步完善水库的档案资料。2007年，由洮南市农村水利管理中心站组织水库大坝安全鉴定专家组对洮南市四海泡水库大坝安全进行鉴定。根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》和《水库大坝安全评价导则》，四海泡水库大坝安全性评定为三类坝。

3.2 完善溢洪道及防洪标准的设定

基层小型水库溢洪道的件数通常为开敞式溢流堰的宽顶堰，部分水库甚至存在溢洪道缺乏，或者标准、规模建设不相符。大部分的溢洪道由于年久失修老化严重，无法正常泄洪，给水库带来极大的安全隐患。因此，应当严格按照溢洪道设计建造标准，优化溢洪道的平面布置，对进口进行清淤、返修或者改建，完善消能设施建设，做好边坡管护。对于地板和边墙有裂缝的区域进行部分或者全部拆除，重建。本次初步核定水库设计洪水标准为10 a一遇。设计总库容992万 m3，校核洪水位为158.43 m，设计洪水位为158.43 m，正常高水位为158.2 m。该工程坝顶高程为159.78 m，最大坝高1.8 m。

3.3 进一步增高、增厚坝体，提高水库安全系数

根据实践经验，对坝坡较为单薄、坝顶较为低矮、坝坡稳定安全系数不达标的小型水库，应当在进一步摸清楚大坝的物理学参数后，通过周密科学的计算，确定坝体的增高加固方案。洮南市四海泡水库坝坡较为单薄、坝顶较为低矮、坝坡稳定安全系数不高，在除险加固时针对这一问题进行了重新设计，对一号坝原长226 m，桩号0+000—0+226坝段进行加高整形，上游进行混凝土板块护坡;二号坝原长1 250 m，桩号0+000—1+250坝段进行整形，坝上游进行草皮护坡，坝脚外建造防浪林，坝上修建砂石路面。输水闸更换闸门和启闭机。

4 结语

2012年中央一号文件的颁布，第一次把水利建设提升到关系经济、生态、国家安全的战略性高度，可见水利设施的建设意义重大。小型水库作为基层水利设施建设的重要内容，其安全正常运行关系着基层农业生产的正常秩序，关系着广大农村、农民的切身利益。水库工程的建成，有利于促进我国国民经济的发展，提高人民生活水平，保障社会稳定，在防洪、灌溉、发电、供水等方面都能发挥重要作用。特别是基层中小型水库，由于其覆盖范围广，涉及人员多，使用频率高，高质量建设和高效能运营的同时，也要注意对水利工程的维护、保养，对于病险水库要及时采取有效措施进行维修和保养，确保水库造福于民。

［1］中华人民共和国水利部.东部地区重点小型病险水库除险加固规划［R］.北京:中华人民共和国水利部，2009.

［2］严祖文，魏迎奇，张国栋.病险水库除险加固现状分析及对策［J］.水利水电技术.2010(10):76－79.

［3］李通，丁晓丹.对水库除险加固的探讨［J］.民营科技.2010(12):274.

［4］林永泽.小型水利枢纽工程与除险加固技术的应用［J］.广东科技.2010(1):164.

［5］杨勇，张磊.中小型水库除险加固中常见的问题及分析［J］.水利建设与管理.2004(2):62－64.