張掖市平原洼地水庫病害與治理

尉光文 龍愛華

(1.甘肅省張掖市水務局 甘肅張掖 734000;2.中國水利水電科學研究院 北京 100048)

為調節地表水資源隨季節時空分布不均,建立與農作物需水規律相適應的供水體系,緩解水資源的供需矛盾,提高灌溉效益,改善農業生產條件,特別是建國以來的二十世紀50年代,張掖市在甘州區、臨澤縣、高臺縣三縣 (區)平原區共建成中、小型平原洼地水庫23座,總庫容5340.78萬m3,其中:中型 1座,總庫容 1048.萬 m3;小(一)型16座,總庫容 4027.68萬 m3;小 (二)型6座,總庫容265萬m3。這些水庫的建成,為抗御水旱災害,發展農業生產,解決工業用水和城鄉人民生活用水,促進國民經濟發展和新農村建設,發揮了重要作用。

1 平原洼地水庫的特點

由于平原洼地水庫不直接建在河道上,建在平原區,四面都有大壩圍成,通過渠道從河道引水蓄水,主要由大壩、引水口、引水渠、進水口、輸水洞等組成,所以平原洼地水庫的特點是:①大壩長,壩長在2～14.2m之間;②大壩矮;壩高在2.2～10m之間;③庫區占地多,集水面積大;④庫區蒸發、滲漏損失大;⑤水庫不直接建在河道上,在水庫設計和大壩安全評價中不考慮防洪問題;⑥水庫的主要作用是調蓄河道閑散水、棄水,以滿足農作物灌溉用水的需要;⑦蓄水靈活,蓄多少水,可引多少水,引水可隨時通過引水渠道進水口閘門進行控制;⑧可便于在庫區發展水產養殖;⑨可利于周邊生態環境保護與發展;⑩大壩安全監測任務重,管理難度大。

2 平原洼地水庫存在的病害、原因及危害

2.1 平原洼地水庫存在病害原因

大部分水庫建于二十世紀50年代,由于受當時社會經濟條件和技術水平的限制,特別是二十世紀50年代末期,掀起大規模的全民 “大辦水利,萬水歸庫”的運動,許多水庫在技術力量不足,來不及設計的情況下開工,邊規劃、邊設計、邊施工,這樣建成的 “三邊”工程,給水庫埋下許多“先天不足”的隱患,加之水庫經多年運行,設施老化失修和長期缺資金不能及時維修等 “后天失調”原因,致使水庫存在病害問題,長期帶病運行。

2.2 平原洼地水庫存在的病害問題

平原洼地水庫普遍存在壩體填筑質量差,填土密實度差,干密度不滿足規范要求;壩體、壩基滲漏嚴重;壩頂超高不足,遇大風存在風浪漫過壩頂的潛在危險;上游壩坡干砌石、砂礫墊層被風形成的水浪沖刷掏蝕嚴重;上、下游壩坡在設防地震工況下,抗滑穩定安全系數不滿足規范要求,壩坡不穩定;進水閘、輸水洞等建筑物設施老化失修;無大壩沉陷、位移、滲流觀測設施,照明設施、通訊設施、輸電線路、防汛道路、閘房及管理房屋等不完善,這些病害問題不僅嚴重影響著水庫安全運行和效益的充分發揮,而且嚴重威脅下游人民生命財產安全,成為懸掉在人們頭上的利劍。

2.3 平原洼地水庫病害危害

(1)危害人民生命財產安全。壩體填筑質量差、壩體壩基滲漏嚴重、壩頂超高不足等是平原洼地水庫存在的最主要病害,加之大壩上游壩坡干砌石、砂礫墊層長期被風浪沖刷掏蝕嚴重,在每年2月至6月,該時節既是水庫蓄水運行的關鍵時節,也是河西走廊大風突起的時節,水庫大壩隨時都面臨著壩體、壩基滲透破壞、大風引起的水浪漫過壩頂等,嚴重威脅著下游人民群眾生命和財產的安全。

(2)危害供水灌溉效益的發揮。平原洼地水庫大壩盡管未建在河道上,建在平原區,通過渠道從河道引水蓄水,水庫不存在防洪問題,但水庫的主要作用是引、調、蓄河道水,以滿足農作物灌溉用水的需要。由于病害的存在,水庫不能正常蓄水,不能按設計興利庫容運行,病害嚴重的水庫還要在蓄水期降低水位運行或空庫擱置,使水庫供水灌溉等效益不能得到充分發揮。

3 病害治理采取的技術措施

1999年以來,根據水利部 《水庫大壩安全鑒定辦法》和 《水庫大壩安全評價導則》要求,張掖市對23座平原洼地水庫大壩進行了安全鑒定,安全類別均為三類壩病險水庫。其中1座中型和15座小 (1)型平原洼地水庫先后列入 “全國病險水庫除險加固專項規劃”,進行了病害治理。水庫病害治理按照水庫安全鑒定問題,科學論證,對癥下藥,采取可行、適用、合理的技術措施進行加固治理。

(1)原壩體質量差加固。對壩體填筑質量差,填土密實度差,干容重達不到設計規范的壩段,采用拆除原壩體重新填筑。臨澤縣雙泉湖水庫東壩樁號1+300～1+500段,壩頂以下2～3m深度范圍內壩體為虛土,實測干容重,1.19g/cm3,在加固治理中,采用拆除原壩體,選擇合格土料,進行重新填筑。

(2)壩體、壩基滲漏處理。壩體、壩基滲漏是平原洼地水庫存在的最普遍、最嚴重的病害之一。對壩體、壩基都存在滲漏的,采用在近壩庫底和壩體上游壩坡連成一體鋪設土工膜;對存在壩基滲漏的,采用在近壩庫底鋪設粘土 (壤土)鋪蓋或土工膜;對存在壩體滲漏的,在壩體上游壩坡上鋪設土工膜。從目前全市已完成加固治理的10座小 (1)型平原洼地水庫看,臨澤縣雙泉湖水庫東壩1+163～2+017段、西壩0+260～0+610段、北壩全段和平川水庫西壩全段,為解決壩基滲漏,在該壩段均采用在壩前鋪設壤土鋪蓋防滲,壤土鋪蓋長10～15m,厚度由壩坡腳處1.5 m漸變到庫區末端的0.6m 。其余8座水庫和平川水庫南壩西段均采用在近壩庫底和壩體上游壩坡連成一體鋪設0.3 mm厚、600g/m3(150/300/150)兩布一膜的土工膜。土工膜在壩坡上鋪至正常蓄水位以上0.8～1m,庫區內由壩腳向庫區延伸8～15m。布設時,先清除壩坡表層干砌石及以下0.3～0.6m壩殼料淤泥和植物根須,再鋪設土工膜,壩坡土工膜上分層覆蓋厚度不同的中細砂、砂礫石混合料、礫石、干砌石;庫底土工膜上分層覆蓋厚度不同的中細砂、砂土混合料。

(3)壩頂超高不足加固。對壩頂超高不足,采用在水庫原正常蓄水位不變的情況下,加高壩頂或在壩頂設置防浪墻。全市已加固治理的 10座小(1)型水庫中,有3座采用了壩頂設置防浪墻,7座采用了加高壩頂,解決壩頂超高不足的問題。防浪墻采用L形或倒T形結構,墻基礎為細粒砼砌石、寬0.8～1m、高0.6m,墻體用砼預制塊或加氣砼預制塊或上部為混凝土預制塊、下部加氣混凝土預制塊砌成、墻厚0.4m,高度視壩頂超高布設。

(4)上游壩坡風浪沖刷掏蝕處理。對上游壩坡被風浪沖刷掏蝕嚴重的壩段,采用重新填筑或補充、更換壩坡表面砂礫墊層和干砌石砌護層。全市已加固治理的10座小 (1)型平原洼地水庫,均建于上世紀50年代,上游壩坡被風浪沖刷掏蝕嚴重,加固中對每座水庫被風浪沖刷掏蝕壩坡均進行了更換壩坡表面砂礫墊層和干砌石砌護層,重新填筑和補充整修。

(5)壩坡不穩定加固。對上、下游壩坡在設防地震工況下不穩定問題,采取放緩培厚上、下游壩坡。

(6)對于進水閘、輸水洞等老化失修問題,采用改建進水閘、輸水洞等建筑物和更換或配套閘門和啟閉機。

(7)對水庫大壩無管理設施或 管理設施不完善、不配套問題,在加固中補設大壩沉陷、水平位移、滲流觀測設施,配套通訊設施、輸電線路、防汛道路、閘房及管理房屋等。

4 存在的問題與建議

(1)地方財政困難,配套資金比例較大,難以落實。我市是一個傳統農業地區,地方財政十分有限,靠轉移支付維持穩定職工隊伍,病險水庫除險加固工程時間緊、任務重,施工比較集中,按30%以上的比例配套地方資金,配套額度大,省、市、縣都有一定困難,地方財政根本無力解決。如果讓灌區群眾承擔勢必加重農民負擔。懇請國家有關部門加大國家投資力度,減少地方配套資金比例,保證工程按期完成。

(2)小型水庫投資額度過小,水庫除險加固不夠徹底。2008年我市列入“全國第三期病險水庫除險加固專項規劃”的8座小(Ⅰ)型平原洼地水庫,建于二十世紀50年代,大壩長,填筑質量差,病害多,除險加固耗用投資多。但在除險加固中,每座水庫總投資都控制在500萬元以內,實行限額設計、限額加固,每座水庫只對部分病險嚴重壩段進行了加固,其余壩段仍存在病險,水庫除險加固不徹底。建議有關部門適當放寬投資額度,按照實際需要確定工程投資,徹底消除水庫病險問題。

(3)部分病險水庫,因缺資金,長期帶病運行。我市尚有6座小(Ⅱ)型平原洼地水庫,均建于上世紀50年代,對當地經濟發展起著不可替代的作用,是群眾賴以生存的基本條件,但因水庫修建時,受當時社會經濟條件和技術水平限制,為“三邊工程”,加之運行多年,設施老化失修嚴重,水庫長期帶病運行。建議國家加快實施小型病險水庫除險加固工程,爭取這些水庫早日列項,早日加固,早日除險。