摘要:水库对于我国的经济建设和农业生产起着重要的作用,尤其是小型水库的建设,一定程度上推动了我国经济的发展和农业的发展。但小型水库建设初期由于资金缺乏、技术落后、基础设备差,使得我国小型水库在建设中存在诸多的问题,随着时间的推移,这些小型水库病害逐渐严重,阻碍了其功能的发挥。本文就小型水库病害与垮坝进行了分析,并提出了相关的处理措施。
关键词:水库病害、垮坝、处理措施
水库垮坝事件的发生,除了与异常灾害天气、人为因素等有关,主要还是自身病害引起的,本人通过多年工作经验和查阅相关资料,通过分析就会发现垮坝与水库的病害及水库日常维护管理密切相关。漫坝是最主要的一种垮坝模式,所占比例已经超过50.2%,坝体质量问题引起的垮坝事件点34.8%,管理和其他形式引起的垮坝占15%。从美国垦务局的垮坝统计资料看,漫顶和管涌也是占第一、第二位的,和我国的情况基本类似。
一、水库病害与垮坝的关系
1.1漫顶导致垮坝
很多因素可以导致漫顶,进而发展为垮坝,一座水库大坝的漫顶往往是多种原因共同作用的结果。对于已垮坝的大量小型水库来说,集中暴雨、防洪标准低、上游水库垮坝、闸门故障、溢满道泄流能力不足是垮坝事件中经常出现的最普遍的原因。
1.2渗流破坏导致垮坝
渗流破坏是土石坝中最常见的病险病状之一,有四种破坏形式,即管涌、流土、接触冲刷和接触流土。但是无论是什么原因引起的渗流破坏,导致水库垮坝,总是表现为集中渗流,发展成为管涌、流土,冲刷周边通道不断坍塌、扩大,管涌发展到一定程度,无法控制而最终垮坝。
1.3结构破坏
结构破坏包括两大部分内容,一是坝体过度变形造成大坝裂缝;另一部分是大坝的整体稳定。
(1)大坝裂缝
对于大坝裂缝而言,几乎所有的水库大坝都存在,关键是这些裂缝的是否可能会发展成重大隐患,造成水库大坝垮坝。
裂缝发展都有个过程,一旦裂缝发展到一定程度,就可能成为水库大坝垮坝隐患。
如查裂缝是贯穿性的横向裂缝,就有可能发展成为集中渗流通道,导致大坝渗流冲刷破坏,可能造成水库垮坝。
如果是纵向裂缝,则有可能是坝体整体破坏的前兆,若裂缝两端向上游或下游方向发展,就有可能造成整体滑动;如果再遇到汛期雨水多,雨水进入裂缝,将可能加快滑动发生。
如果是水力劈裂的水平裂缝,属于深层内部裂缝,难于发现,危险性较大,即使没有发展成为贯穿性的,但已经使得渗径缩短,使坡降增大,较易发展成为集中渗流通道。在以往集中渗流破坏的水库实例中,由于水平裂缝难于发现,往往将其归结为坝体存在薄弱水平层。
(2)整体稳定破坏
引起大坝整体稳定破坏而滑动的原因很多,大致可概括成溢洪道闸墩失稳、溢洪道被冲毁,库水快速下泄,大坝失稳、大坝在洪水荷载下失稳滑动、渗流管涌破坏继而发生坝体失稳。
1.4溢洪道
溢洪道破坏是指溢洪道质量差,在泄洪过程中被冲毁或者由于溢洪道和坝体、坝基结合不好,接触冲刷而导致溢洪道冲毁。溢洪道上闸门和结构方面的问题、溢洪道岸坡滑塌引起垮坝部分已包括在漫顶部分。
1.5坝下埋管
由于历史的原因,我国坝下埋管的隐患特别严重。坝下埋管质量差,很多小型水库的坝下埋管是陶管的,有的甚至是大树中间掏空后用做输水管;有的没有衬砌,埋管周围填土碾压不密实,和坝体结合部无截渗环等防渗措施,还有的改变功能,用做压力管道。
1.6其他
除上述内容以外的原因,造成垮坝的因素均称为其他,主要包括设计不当、库区塌方、水库淤积、白蚁危害、鼠害等。
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1.7管理方面
水库管理设施、观测设备等不完善。多数病险水库的水主文测报、大坝观测系统不完善,特别是中型病险水库大部分没有水文测报及大坝观测系统;许多水库管理设施陈旧落后,防汛公路标准低,甚至没有防汛道路;许多水库位置偏僻,通讯不便,通讯设施不能满足防汛调度需要。不少小型水库无人管理、缺乏维护,当水库土坝坝体出现大面积渗漏导致形成管涌或流土时,由于管理不当没及时采取相应排险加固措施,造成坝体泥土流失多,形成过水通道最后导致垮坝。有的盲目蓄水、擅自抬高汛限水位、抬高溢洪道底板高程、在溢洪道上筑临时子堰挡水、洪水不能顺利下泄,导致水位急涨漫坝垮坝。有相当数量的小型水库无溢洪道或有溢洪道的损坏严重达不到防洪标准,洪水接近坝顶时人工扒口泄洪导致垮坝。有的无任何监测和巡视,水库盲目运用行导致垮坝等。
二、处理措施
2.1工程措施
水库大多修建于上世纪,当时由于受多方面条件影响,施工质量较差,存在大量病害,要彻底消除水库安全隐患,必须进行水库除险加固整治,从工程上彻底消除水库病害带来的安全隐患。首先要认真做好水库大坝安全鉴定工作,认清水库病因后针对病害提出相应整治方案,现简单介绍水库常见病害的主要处理措施。
2.1.1提高防洪标准工程措施
(1)适当加高大坝,增加调蓄能力
有条件的库区淹没土地不大的水库,适当加高大坝高度,可以较大的增加库容,加大调蓄能力提高防洪标准。
(2)加大泄洪设施,增加泄洪流量
对溢洪道进口段、泄水段、陡槽段、消力池等底板和边墙进行加固整治,以恢复其泄水功能,在原溢洪道基础上扩宽或加深溢洪道以加大水库泄洪能力。
(3)增加坝高和扩大溢洪道泄流量相结合,提高水库防洪标准。
2.1.2增加大坝稳定性
许多水库大坝存在坝体断面尺寸不足,坝坡过陡,坝坡或坝体抗滑不稳定,大坝稳定性差。在整治水库时加厚坝体,放缓坝坡以增强大坝稳性。
2.1.3防渗加固措施
土石坝常见病害主要表现在坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏、接触冲刷破坏、滑坡和裂缝、散浸、沼泽化、流土、管涌等,一般处理防渗的原则是“上堵中截下排。上堵中截:垂直防渗有混凝土防渗墙、坝体充填灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、坝基帷幕灌浆防渗、抓套井回填粘土防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和薄混凝土防渗墙等。水平防渗有粘土铺盖等。下排的措施有:在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗、修建排水棱体等。
2.2非工程措施
2.2.1建立基层水库工程管理单位,配套相应的管理人员,各级财政应保证水库管理人员的管理经费和水库日常维修养护费。
2.2.2建立水库管理自动化机制,随着科学技术的飞速发展,水库管理工作应逐步实现自动化。包括水工机电设备操作运行的自动化,大坝观测的自动化,管理手段先进化,如远程操作控制、各种记录资料的收集整理、技术档案管理的智能化和数字化等。
2.2.3完善水库对外的道路和通讯,水库对外交通道路和通讯设备,是抢险工作的根本保证。它能使抢险物资和人员送达水库,险情、灾情能及时向上级汇报,避免出现重大的灾害事故。在水库除险加固过程中把水库与公路干线连接的道路与水库建设同期修通;同时会同电信、防汛部门把通讯设备配套好,保证电讯畅通。
2.2.4加强对水库管理人员专业知识培训力度,努力提高其综合素质。具体做法是每隔一段时间(一般情况下就是在每年的汛期前)召集小型水库管理人员及各镇(街)的水利员,参加水利部门组织的水库运行及安全管理方面知识的培训班。
2.2.5水库管理单位应制定水库日常检查观测、维修养护、水库度汛方案、抢险应及预案、防汛值班、安全检查等制度并认真抓落实。
三、结束语
应当从工程措施将水库病害进行整治,从管理方面加强水库日常观测退以便及早发现水库病因加以维护,从工程和非工程措施两方面着手彻底根治病害,杜绝水库垮坝事故的发生。总之加强对水库日常管护及病害整治除水利工程管理单位外,更需要社会的关心和支持,只有这样才能使水利工程,特别是小型水库造福于人民,造福于社会。综上所述,大坝过大变形引起的裂缝,虽然是“多见病”、“常发病”,但是和渗流破坏或整体失稳相联系,应当引起充分重视。
论文作者:宋丽玲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/10
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