小型水库除险加固设计常见问题探析

岳潇静，高新政

（1.济南市水文局，山东济南 250014；2.濮阳市节约用水办公室，河南濮阳 457000）

小型水库除险加固设计常见问题探析

岳潇静1，高新政2

（1.济南市水文局，山东济南 250014；2.濮阳市节约用水办公室，河南濮阳 457000）

对小型水库除险加固技术设计时容易产生的问题进行归纳和分析，并提出解决办法及质量控制措施，以期为同类项目提供借鉴。

小型水库；除险加固；设计

在小型水库除险加固工程建设过程中，项目设计阶段是非常重要的环节，一点偏差将会给整个工程的建设和运行埋下重大的安全隐患。

1 小型水库现状基础资料分析

1.1 水库流域面积及参数资料错误

在除险加固设计过程中，小型水库的流域面积和参数信息通常会出现以下问题：未对水库的实际信息进行考证，而直接使用注册登记资料，存在较大误差；对水库基础信息进行复核时，错误划分水库的流域分水岭；未准确判断出主河道，且河道坡降计算错误。

流域的面积和参数不仅决定水库工程的规模，还影响洪水计算结果的精确性，所以，设计人员要充分认知该基础信息的重要性，利用万分之一航测图对记载的水库流域面积和参数信息进行复核。还要了解是否存在外流域引水现象，避免过小的计算流域面积。对河道的坡降进行复核时，首先要依据控制面积和河道的长度来确定主河道，再根据主河道等高线的距离差加权平均计算。1.2库容曲线偏差较大

小型水库通常都是由各村村委会进行管理，但某些地方为了引起上级部门重视，在申报水库注册登记资料时，故意扩大水库库容，如果在设计过程中参照其申报的库容资料，设计结果将会出现较大偏差，增大水库的滞洪库容量，带来安全隐患。所以，要实地测量并复核水库的库容曲线，准确判断工程的规模和坝顶的高程。1.3地勘资料较少

在小型水库除险加固设计时，对坝体和坝内建筑物的结构进行地勘尤为重要。在实际工作中，对地质勘探工作的投入很少，仅是开展一些地质地表的描述工作，未能充分摸清水库的坝体、坝基、建材分布等地勘资料，导致坝高、坝型设计错误，在制定除险加固方案时发生重大偏差。

1.4 测量资料精确度不高

在实地测量时，坝区和建筑物的测量精度偏低，是测量工作的主要问题。例如坝体的测量结果与实际地形偏差大、溢洪道断面偏少或无纵横断面等。避免上述问题的方法就是根据国家规范的要求开展测量工作，增加工作认知度和积极性，提高测量结果的精确度。

2 设计过程中存在的问题及处理方法

2.1泄流曲线计算错误及解决办法

1）选择溢洪道控制段错误。因为小型水库的溢洪道几乎都不设置堰体，所以设计的计算结果就很容易发生错误，导致这类问题的主要原因体现在以下两点：在未将进水渠的水力坡降作为影响因素的条件下，将陡坡或坝头设置为控制断面；在未充分考虑泄量与泄槽之间的关系，即泄量受泄槽限制影响的前提下，控制段选择进口而直接计算出泄量与库水位的关系曲线。

2）选择计算公式错误。在部分水库的泄量和库水位关系曲线的计算过程中，有些设计人员未认识到部分溢洪道的结构形式是不设堰体的河岸侧槽式溢洪道，仍然套用河岸正流式溢洪道的进口段水力计算公式，而陡槽段则套用渠道流量公式计算水深。

以上两个环节计算错误，将会导致溢洪道泄流量的计算结果偏大，调洪后的水库洪水位下降，坝高设计高度不足，最终给水库工程埋下安全隐患。在设计时，要注意此类溢洪道如果存在陡槽泄流，通常将控制段设置在侧槽的末端，同时要考虑进口段的行近流速和侧收缩的影响，所以可采用查尔诺门斯基方法反推出水面曲线；缓坡泄槽处要考虑泄槽对泄量的影响。当泄流段的陡槽底宽固定时，可采用查尔诺门斯基法或BⅡ型降水曲线法计算，当泄流段的陡槽底宽为渐变型式时，采用查氏方法进行分段计算；引流段进口处的计算要在计算出水位壅高后，再计算出泄洪时库水位高度，最终取得库水位和泄量的关系曲线。

2.2 设计计算洪水及调洪时段

一般情况下，小型水库处于河流集水面积较小、山脚的地段，缺乏水文资料，设计计算如果采用简单的合理化公式，汇流时间的计算结果普遍偏长；如果采用推理公式法，则是在考虑了流域地形、植被、河道糙率等相关汇流参数的同时，又考虑了流域的特征参数，以此计算出的设计结果才会更加合理实际。

很多设计人员在计算小型水库调洪时，将计算时段设置为0.5 h或1 h，计算时段偏长，不符合实际。因为河道长度短、流域面积小、洪水汇流快、库容量小、坡降陡、洪水位上升速度较快是小型水库的普遍特征，而一旦调洪时段设置过长，必将错过洪峰，坝顶高程将会不足，所以，设计计算时段不应大于10 min。

2.3 坝体设计及填筑

在土坝加固设计时，部分设计过程出现地勘记录粗陋、坝型和坝体选型选材错误的情况。如果错误选用参数，计算结果将会偏离实际情况，给大坝带来严重的安全隐患。所以准确掌握坝体的实际状况，合理选用计算参数显得尤为重要。

在设计施工图中，没有清晰区分形式不同的坝体及其所填筑材料的类别和性能要求，施工单位也未能认真对待工程，任意取土填筑，导致渗流堵塞等恶性状况。所以在初始设计时，必须要对坝体填筑的料场开展取样研究试验，在施工图中要提出上、下游坝体的填筑土料参数技术要求，并在施工过程中根据填筑土料的实际检测结果进行校核计算，发现问题及时纠正，杜绝后患。

在坝内埋涵加固设计过程中，常出现以下问题：未明确规定涵底的地质条件要求；未在涵身处设置刺墙；未对涵身的回填土施工制定标准。设计人员必须认真计算涵基的承载力，并对涵底的地质条件提出严格要求。在对涵身进行设计时，刺墙要参照涵管的长度并设置1～2道，并在管节间设置止水以免渗漏。涵身回填土在回填前要对连接坝体表面进行清理，并刨松20～30 cm。涵壁要进行泥浆涂刷处理，以强化回填土和涵壁、坝体的连接性能。回填土质必须具有防渗性，回填后再进行人工夯实。

2.4 溢洪道加固设计

溢洪道加固设计过程中出现问题较多的是纵横断面设计、平面与纵坡布置阶段。主要有：未对现有的溢洪道进行有效衬护，在泄洪时产生冲蚀现象，对大坝安全带来重大危害；陡槽末端与坝脚距离太短，坝脚易被横流冲刷；平面弯道处收缩过剧或半径过大，不利于泄流，并在与其衔接下游平直段处形成折冲水流，冲击溢洪道衬砌墙；底板衬护处没有设置止水，陡坡比降过大，当发生渗水或泄洪时就会发生滑坡或底板被冲毁现象；横断面处两侧山坡的开挖坡度太陡，衬砌厚度过薄，无法满足抗倾抗滑的性能要求，边坡容易发生坍滑。

溢洪道加固设计的重点是平面布置，进口平顺。弯曲段要充分利用地质条件使其尽量平缓；在掌握实际地质、地形状况后，再对纵断面进行设计，合理选择缓坡、多级跃水等形式。在确保纵断面安全和质量的前提下，要经济合理。因为小型水库溢洪道的工程量相对较小，其衬护范围可参考地质状况进行确定，可选0.2～0.3 m厚的混凝土或0.3～0.5 m厚的浆砌石作为衬护材料，陡坡视实际情况判断是否需要增加锚固筋。当混凝土衬护施工面积较大时，要结合实际地质条件和当地气温变化情况，合理设置沉陷缝和伸缩缝。

（责任编辑 张玉燕）

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2014-02-17

岳潇静（1979—），女，助理工程师