引言
上世纪50年代以来,我县兴建了一大批小型水库,现注册登记的小型水库共216座,其中小一型水库26座,小二型水库190座。这些工程的兴建,在灌溉、防洪、发电、供水、生态等方面发挥了巨大效益,确保了我县的粮食安全生产,有力地促进了我县国民经济和社会的可持续发展。然而这些工程建设时因受各方面的条件限制,施工采用大兵团作战方式修建,工程设计标准低,有的甚至没有进行设计,而且大部分工程以群众运动方式修建,工程质量差。加之经过30—40多年的运行,工程设施普遍老化和损坏,存在诸多安全隐患,严重影响工程的安全运行和效益的发挥,威胁着水库下游人民群众的生命财产安全。现就我县小型水库土坝工程及设施方面存在的主要安全问题和解决对策作如下探讨。
一、存在的问题
1、大坝:为粘土心墙坝或均质粘土坝。建设时,一些小型水库工程只进行过规划,没有设计就进行了施工,或者虽然进行过设计,也因施工原因,工程设施建筑物没有达到相应的级别标准。具体来说,存在以下主要问题:
1)坝体高度或坝顶宽度不够,坝坡过陡,坝体单薄,有的无反滤体,坝坡稳定安全系数低。甚至有些水库在坝坡上修建了上坝公路,增加了坝体荷载,降低了坝的稳定安全系数,存在局部失稳现象。如龙潭脑水库正常库容265.3万m3,于1976年9月开始动工,施工采取人海战术,由老甘棠区组织施工,从15个村抽调劳力,上阵2000多人,高峰时达2500人;1996年对大坝加高3.5m,坝顶高程173.88m。施工过程中,由于当时条件限制,工程质量检测、控制手段落后,对心墙填筑土料没有进行严格选分,就地选材,土料质量不一,造成心墙土料质量差、局部存在砾石、碎石与块石集中现象,土体碾压采用的是人工夯压,且存在漏压区段,造成心墙内存在局部松散,同时由于大坝加高时,对结合面未采取有效的处理措施,由此导致库水沿坝体中的结合面产生坝体渗漏。在1998年在坝外坡左右端高程160m处出现集中漏水3处, 1999年在坝内坡高程170m的轴线上进行了黄泥劈裂灌浆和局部水泥灌浆处理,运行以来,仍然存在漏水,效果不理想。大坝设计、校核所要求的坝顶高程为174.06m和171.17m,均高于实际坝顶高程173.880m。又如花门镇的青华水库总库容10.96万m3,大坝于1959年规划兴建,鉴于各种原因,中途停停打打,直到1969年才建成,由于受历史条件限制,急于求成,坝体没有按设计完成,实际是一处半拉子工程,坝体单薄,外坡坡比只有1:1.2,1:2。每逢汛期满库运行时提心吊胆,年年如此,但资金又短缺,灌区无力筹资加宽加厚,所以不安全隐患继续存在。
2)上坝土料控制不严,填土质量较差,碾压不密实。其次是有些水库心墙单薄,心墙土料和坝壳土料没有严格区分,加之碾压不密实,以及有些水库在加高过程中,结合层面没有处理,从而引起坝体渗漏,出现了散浸漏水和浸润线出逸点过高现象。如龙潭脑水库正常库容265.3万m3,于1976年9月开始动工,施工采取人海战术,由老甘棠区组织施工,从15个村抽调劳力,上阵2000多人,高峰时达2500人;1996年对大坝加高3.5m,坝顶高程173.88m。施工过程中,由于当时条件限制,工程质量检测、控制手段落后,对心墙填筑土料没有进行严格选分,就地选材,土料质量不一,造成心墙土料质量差、局部存在砾石、碎石与块石集中现象,土体碾压采用的是人工夯压,存在漏压区段,造成心墙内存在局部松散,同时由于大坝加高时,对结合面未采取有效的处理措施,由此导致库水沿坝体中的结合面产生坝体渗漏。1998年在坝外坡左右端高程160m处出现集中漏水3处, 1999年在坝内坡高程170m的轴线上进行了黄泥劈裂灌浆和局部水泥灌浆处理,运行以来,仍然存在漏水,效果不理想。三塘铺镇柳村水库坝体由于筑坝土质差,且碾压不实,坝体散浸严重,外坡高程185m至195m段,散浸面积达280m3,其中有2处小管涌,严重威胁水库大坝的安全运行。
3)坝基清基不彻底,坝体与基础及两岸山坡无截水齿槽,又没有进行基础加固处理,存在坝体与基础接触漏水,坝基础和绕坝渗漏。如井字镇的增加洞水库修建于上世纪六十年代末、七十年代初,总库容146.6万m3,坝址地质属风化破碎的花岗岩地质,风化层厚5—10m,透水层厚10—25m,由于清基时去表不彻底,导致坝体基础和坝两端山体接触带严重漏水,且逐年增大。坝体筑土料采用的是水库两岸山体的花岗岩风化表皮土,含沙量大,透水性强,且夯压不实,整个坝身散浸严重。1998年春,因坝体漏水导致了大坝左端高程140m处的外坡有80m3产生蠕动,在高程130m和134m处的坝中段分别有一股管涌,管口直径为2cm。当年冬季,对坝左端山体进行了基础水泥帷幕灌浆,坝体10m深进行了黄泥劈裂灌浆处理,最近几年运行险情有所缓解,但尚未完全除险。
4)坝的上游坡面无块石或砼块护坡,或块石护坡质量差,风化破损严重,受水库风浪影响,上游坝坡冲刷严重,下游坝坡无草皮护坡和排水沟,受降水的影响,冲蚀严重。特别是坝体与两岸山坡交接处,没有排水沟,山坡集水冲刷坝体。
5)有些水库坝体受到白蚁危害,引起坝体渗漏。
2、溢洪道:我县小型水库均为开敞式宽顶堰溢洪道,一般在原山坡上开挖而成。有的没有进行衬砌,也没有消能设施,底板冲刷破坏严重;有的虽然进行了衬砌,但大多数为三合泥砌石或干砌石,已破损。另外,溢洪道宽度和导墙高度不够,堰顶高程与坝顶高程偏小,不能满足设计洪水过流要求。遇到特大暴雨时,水库最高水位几乎接近坝顶,甚至个别的超过坝顶(如杏子铺镇双溪水库),严重影响大坝的安全运行。
3、放水涵卧管和启闭设施:涵管一般为坝下方形浆砌体结构,且大多数为三合泥砌石涵,个别的为三合泥瓦涵,极个别的为树木做成的木涵。断面尺寸均较小,一般在0.4×0.6m以下,圆涵直径为0.2m左右。管基一般座落在山脚处,有的甚至座落在坝体填土上,且多数未做截水环。由于清基不彻底,在坝体填土的作用下,涵管变形断裂漏水,三合泥砌石涵或三合泥瓦涵,由于年久运行,三合泥开裂剥落泥化,木涵腐朽,均漏水严重,渗漏水不断带走或冲刷涵管周围的坝体土,造成坝体空洞,形成坝体塌陷。没有做截水环的涵管出现了沿涵管周边渗漏水现象。有些水库在运行过程中,虽然新建了隧洞,但原放水涵管因封堵不严而漏水,新建设的隧洞衬砌后,没有进行回填固结灌浆而漏水。
卧管一般为浆砌石结构,但大多数为三合泥砌石,由石塞或木塞控制分级取水,也存在漏水。
有些水库取水虽然安装了金属闸门和启闭设备,但大多数没有安装通气管,加上闸门在启闭过程中不当的运用,使得涵管遭到破坏而漏水。同时存在闸门磨损,止水老化漏水,钢丝绳包锈蚀和启闭力不够而引起闸门不能正常运用等问题。
二、解决问题的对策
1、认真做好小型水库除险加固工程项目前期工作。对每一座病险水库均要认真搞好安全论证或安全认定工作,找准工程存在安全隐患的症结所在。针对工程所存在的问题,对症下药,搞好其除险加固设计工作。
2、要加大投入,加快病险水库除险加固工作的步伐。加大对病险水库除险加固项目的投资力度,是解决我县小型水库安全问题的关键。作为水利工程管理单位,我们一方面要利用各级政府和有关部门非常重视水利工作,加大了水利基础设施的投资力度的这一难得的机遇,选择一批效益好,存在安全问题严重、治理投资大的病险水库工程项目上报,争取中央、省和市对我县病险水库治理的支持。另一方面要广泛发动群众,多方筹集资金,加快对病险水库进行治理。
3、除险加固的工程措施
1)对不满足洪水标准的水库,要根据水库工程级别,重新进行水文计算、复核设计洪水,确定坝顶高程;按校核洪水的最大泄洪流量,确定溢洪道的宽度和最大过水深度;按消能防冲洪水标准,确定消能方式及其断面尺寸。如坝高不够的,采取加高或建防浪墙处理;对溢洪道宽度和导墙高度不满足要求,拓宽其宽度和加高导墙;对无消能设施或不满足要求的,要新建或改造加固消能设施;对溢洪道堵塞的,要疏通,以确保大坝安全。
2)对不满足结构稳定要求的水库,要通过坝体抗滑稳定分析复核,确定坝体断面尺寸。如坝顶宽度不够,坝坡过陡,要通过坝体整修加固,加宽坝顶,培厚坝体,使坝坡达到规范要求;对坝内坡进行块石或砼块护砌,坝外坡进行草皮护坡和建排水沟。对溢洪道不满足结构稳定要求的,如没有衬砌或衬砌破坏的,要进行衬砌或加固。溢洪道衬砌,一般可采取水泥浆砌块石导墙,砼或钢筋砼底板,但必须注意分缝止水和排水。
3)对不满足渗流稳定要求的水库,要进行防渗处理和新建或改造反滤体。可通过帷幕灌浆、高喷、接触灌浆、基础固结灌浆等解决坝基、接触漏水和浇坝渗漏问题;通过坝体冲抓套井回填、铺设防渗膜、高喷和建塑性墙等方式或几种方式的结合解决坝体渗漏问题;通过新建或改造反滤体解决坝体浸洞浅出选点过高的问题。
4)对涵管(或放水隧洞)漏水和启闭设备存在问题的水库,要根据各水库工程的特点,采取相应的处理方案,进行加固。涵管(或隧洞)断面尺寸较大、可进人的,可采取回填固结灌浆,增设防渗截水环,解决渗漏问题。对涵管断面过小或断裂漏水严重的,在坝高15米以下的,可采取开挖重建或对原涵管封堵,新建虹吸式放水设施。当坝高大于15米时,应对原涵进行封堵,新建输水隧洞。对取水卧管漏水的,可采取拆除重建或加固处理。对闸门磨损严重漏水的,要更换闸门;对止水老化的更换止水橡胶;对钢丝绳锈蚀严重的要更换钢丝绳,无通气管或通气管断面不满足要求的,要新建通气管;对启闭力不满足要求或不能使用的启闭机的,要更换启闭机。
5)对存在白蚁危害的水库,要对坝体白蚁危害程度进行一次彻底的普查,通过开挖蚁穴、药物处理等方式解决白蚁危害问题。
三、结束语:
小型水库工程管理上存在的问题多是历史遗留的,工程设施方面存在的问题是主要和急需解决的。这些问题一旦解决,就能够确保水库安全度汛,正常蓄水,发挥其应有的社会防洪效益和经济效益,大大保证了水库下游广大人民群众的生命财产安全,对发展农村水利和农业现代化具有积极意义。