浙江省土石坝病险水库特征研究

唐 毅,施俊跃,彭 洪,王 东,程黎明,蔡小仁,牛 坤

(1.浙江省水利科技推广与发展中心,浙江 杭州 310012;2.浙江省水利工程管理总站,浙江 杭州 310009;3.四川大学,四川 成都 610065;4.浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002)

1 问题的提出

土石坝病险信息是土石坝安全管理的重要基础之一,病险案例中蕴涵着大量的安全信息,不仅对管理人员起着安全警示的作用,而且还暴露出土石坝系统以及安全管理中存在的薄弱环节。通过对大量病险案例的搜集和统计,建立土石坝安全病险档案库,并对险情进行深入的分析和研究,充分发掘病险内在的因果关系,探讨土石坝的溃决机制,有利于大坝安全管理者采取针对性的措施,保障大坝的安全。

自2003年以来,浙江省实施了以病险水库除险加固为主要内容的千库保安工程,使全省水库的安全状况得到了明显改善,按照党中央和国务院的战略部署,今后若干年仍是这项工作的攻坚阶段,为适应实现现代化的要求,浙江省编制了《浙江省“十二五”水库标准化建设规划》,加快水库标准化建设,实现水库管理现代化[1-3]。

2 浙江省土石坝安全信息数据库系统

2.1 数据库系统开发

浙江省土石坝病险水库数据库系统选择Windows XP作为基础平台,在.NET FrameWork3.5的环境下以C#作为程序平台,应用SQL Server作为数据库平台。系统逻辑结构见图1。

图1 系统总体结构图

2.2 系统的功能实现

浙江省土石坝信息库设权限登陆,登陆界面见图2。界面采用目前较流行的树状式,用户只需在此窗口选择不同的功能按钮即可进入不同的功能模块。该系统可以对数据库中的信息进行添加、删除、修改、查询和统计分析等操作。

图2 浙江省土石坝安全信息库系统登陆界面图

3 浙江省病险水库特征研究

数据统计功能模块能够对数据库中的所有病险案例信息进行关键字段(例如坝高、坝型、建成时间、水库类型、病险类型)的统计分析,并以直观的图表形式表现出来(如饼状图、条形图等)。

利用所搜集的浙江省1954—2001年完建的病险水库案例数据,案例包括了从2000年以来省管大中型、重点小型水库及宁波市各类水库具有代表性的大坝安全认定资料。对这些病险资料进行深入地分析和归纳,有助于探讨土石坝的溃决机制,为病险水库的除险加固以及大坝的安全管理工作提供有价值的意见和建议。

3.1 病险水库的坝高分布

由图3可以看出,坝高在10～20 m的病险坝比例最高,几乎占病险坝总数的1/2,其次是20～30 m的大坝,而高于70 m的病险坝很少,仅2座。按SDJ 218—84《碾压式土石坝设计规范》规定:高度在30 m以下的为低坝,高度在30～70 m的为中坝,高度超过70 m的为高坝。从图3可以看出,绝大多数病险坝属于低坝,其数目占病险坝总数的82.8%。

图3 病险水库的坝高分布图

3.2 病险水库的工程规模分布

由表1可以看出,大型水库病险率占病险水库总数的1.9%,中型水库病险率占病险水库总数的9.7%,小型水库病险率占病险水库总数的88.4%,而库容小于100万m3的小 (2)型水库所占比例为51.2%,由于大量由县乡管辖的小型病险水库尚未统计在内,因此,其所占比例还要提高。由此反映出,大坝安全的重点除了影响范围大的大中型水库以外,小库容水库的除险加固和管理也应高度重视。

从水库修建年代看,各时期修建的小型水库的病险率相比其它类型都是较高的,特别是1954—1980年修建的,几乎占同年代修建的病险水库数目的80%以上 (见表2)。

表1 病险水库类型统计分析表

表2 不同完建年代病险水库百分比表%

3.3 病险水库的病险类型分类

土石坝所处环境的变化,可分为施工阶段、蓄水时、水库水位变动时或地震时等,在不同条件下虽然各种造成病险的因素错综复杂并且相互作用,但不同的病险仍可从发生过的多次事例中识别出来。统一处理多种多样的病险是不合理的,以下从其主要原因着手进行整理分析 (见表3、图4)。渗漏及渗透破坏是浙江省土石坝的主要病险类型,其中坝基渗漏、坝体渗漏是渗透破坏的最普遍的原因。

表3 非溃坝性病险类型分类统计表

图4 非溃坝性病险原因分类统计图

4 结 语

通过对浙江省土石坝病险案例的统计分析,获得了以下结论:

(1)病险土石坝大多完建于20世纪70年代以前,高度30 m以下的低坝在浙江省病险土石坝中占绝大部分;

(2)渗漏及渗透破坏是浙江省土石坝的主要病险类型,坝基渗漏、坝体渗漏是渗透破坏的最普遍的原因;

(3)土石坝安全的重点除了大中型水库以外,小库容水库的除险加固及管理也应高度重视。

[1]朱晓源,吕乐.浅谈浙江省水库安全管理现状、存在问题及建议 [J].水系民生,2008(5):36-39.

[2]姚月伟,卢健国.实施 “千库保安”保障经济社会可持续发展[J].浙江水利科技,2003(5):19-21.

[3]孙小三,施俊跃,范波芹.浙江小型水库除险加固初步设计报告编制规定的主要内容 [J].中国水利,2008(18):32-33.