小型水庫除險加固設(shè)計常見問題探析

岳瀟靜，高新政

（1.濟南市水文局，山東濟南 250014；2.濮陽市節(jié)約用水辦公室，河南濮陽 457000）

小型水庫除險加固設(shè)計常見問題探析

岳瀟靜1，高新政2

（1.濟南市水文局，山東濟南 250014；2.濮陽市節(jié)約用水辦公室，河南濮陽 457000）

對小型水庫除險加固技術(shù)設(shè)計時容易產(chǎn)生的問題進行歸納和分析，并提出解決辦法及質(zhì)量控制措施，以期為同類項目提供借鑒。

小型水庫；除險加固；設(shè)計

在小型水庫除險加固工程建設(shè)過程中，項目設(shè)計階段是非常重要的環(huán)節(jié)，一點偏差將會給整個工程的建設(shè)和運行埋下重大的安全隱患。

1 小型水庫現(xiàn)狀基礎(chǔ)資料分析

1.1 水庫流域面積及參數(shù)資料錯誤

在除險加固設(shè)計過程中，小型水庫的流域面積和參數(shù)信息通常會出現(xiàn)以下問題：未對水庫的實際信息進行考證，而直接使用注冊登記資料，存在較大誤差；對水庫基礎(chǔ)信息進行復(fù)核時，錯誤劃分水庫的流域分水嶺；未準(zhǔn)確判斷出主河道，且河道坡降計算錯誤。

流域的面積和參數(shù)不僅決定水庫工程的規(guī)模，還影響洪水計算結(jié)果的精確性，所以，設(shè)計人員要充分認(rèn)知該基礎(chǔ)信息的重要性，利用萬分之一航測圖對記載的水庫流域面積和參數(shù)信息進行復(fù)核。還要了解是否存在外流域引水現(xiàn)象，避免過小的計算流域面積。對河道的坡降進行復(fù)核時，首先要依據(jù)控制面積和河道的長度來確定主河道，再根據(jù)主河道等高線的距離差加權(quán)平均計算。1.2庫容曲線偏差較大

小型水庫通常都是由各村村委會進行管理，但某些地方為了引起上級部門重視，在申報水庫注冊登記資料時，故意擴大水庫庫容，如果在設(shè)計過程中參照其申報的庫容資料，設(shè)計結(jié)果將會出現(xiàn)較大偏差，增大水庫的滯洪庫容量，帶來安全隱患。所以，要實地測量并復(fù)核水庫的庫容曲線，準(zhǔn)確判斷工程的規(guī)模和壩頂?shù)母叱獭?.3地勘資料較少

在小型水庫除險加固設(shè)計時，對壩體和壩內(nèi)建筑物的結(jié)構(gòu)進行地勘尤為重要。在實際工作中，對地質(zhì)勘探工作的投入很少，僅是開展一些地質(zhì)地表的描述工作，未能充分摸清水庫的壩體、壩基、建材分布等地勘資料，導(dǎo)致壩高、壩型設(shè)計錯誤，在制定除險加固方案時發(fā)生重大偏差。

1.4 測量資料精確度不高

在實地測量時，壩區(qū)和建筑物的測量精度偏低，是測量工作的主要問題。例如壩體的測量結(jié)果與實際地形偏差大、溢洪道斷面偏少或無縱橫斷面等。避免上述問題的方法就是根據(jù)國家規(guī)范的要求開展測量工作，增加工作認(rèn)知度和積極性，提高測量結(jié)果的精確度。

2 設(shè)計過程中存在的問題及處理方法

2.1泄流曲線計算錯誤及解決辦法

1）選擇溢洪道控制段錯誤。因為小型水庫的溢洪道幾乎都不設(shè)置堰體，所以設(shè)計的計算結(jié)果就很容易發(fā)生錯誤，導(dǎo)致這類問題的主要原因體現(xiàn)在以下兩點：在未將進水渠的水力坡降作為影響因素的條件下，將陡坡或壩頭設(shè)置為控制斷面；在未充分考慮泄量與泄槽之間的關(guān)系，即泄量受泄槽限制影響的前提下，控制段選擇進口而直接計算出泄量與庫水位的關(guān)系曲線。

2）選擇計算公式錯誤。在部分水庫的泄量和庫水位關(guān)系曲線的計算過程中，有些設(shè)計人員未認(rèn)識到部分溢洪道的結(jié)構(gòu)形式是不設(shè)堰體的河岸側(cè)槽式溢洪道，仍然套用河岸正流式溢洪道的進口段水力計算公式，而陡槽段則套用渠道流量公式計算水深。

以上兩個環(huán)節(jié)計算錯誤，將會導(dǎo)致溢洪道泄流量的計算結(jié)果偏大，調(diào)洪后的水庫洪水位下降，壩高設(shè)計高度不足，最終給水庫工程埋下安全隱患。在設(shè)計時，要注意此類溢洪道如果存在陡槽泄流，通常將控制段設(shè)置在側(cè)槽的末端，同時要考慮進口段的行近流速和側(cè)收縮的影響，所以可采用查爾諾門斯基方法反推出水面曲線；緩坡泄槽處要考慮泄槽對泄量的影響。當(dāng)泄流段的陡槽底寬固定時，可采用查爾諾門斯基法或BⅡ型降水曲線法計算，當(dāng)泄流段的陡槽底寬為漸變型式時，采用查氏方法進行分段計算；引流段進口處的計算要在計算出水位壅高后，再計算出泄洪時庫水位高度，最終取得庫水位和泄量的關(guān)系曲線。

2.2 設(shè)計計算洪水及調(diào)洪時段

一般情況下，小型水庫處于河流集水面積較小、山腳的地段，缺乏水文資料，設(shè)計計算如果采用簡單的合理化公式，匯流時間的計算結(jié)果普遍偏長；如果采用推理公式法，則是在考慮了流域地形、植被、河道糙率等相關(guān)匯流參數(shù)的同時，又考慮了流域的特征參數(shù)，以此計算出的設(shè)計結(jié)果才會更加合理實際。

很多設(shè)計人員在計算小型水庫調(diào)洪時，將計算時段設(shè)置為0.5 h或1 h，計算時段偏長，不符合實際。因為河道長度短、流域面積小、洪水匯流快、庫容量小、坡降陡、洪水位上升速度較快是小型水庫的普遍特征，而一旦調(diào)洪時段設(shè)置過長，必將錯過洪峰，壩頂高程將會不足，所以，設(shè)計計算時段不應(yīng)大于10 min。

2.3 壩體設(shè)計及填筑

在土壩加固設(shè)計時，部分設(shè)計過程出現(xiàn)地勘記錄粗陋、壩型和壩體選型選材錯誤的情況。如果錯誤選用參數(shù)，計算結(jié)果將會偏離實際情況，給大壩帶來嚴(yán)重的安全隱患。所以準(zhǔn)確掌握壩體的實際狀況，合理選用計算參數(shù)顯得尤為重要。

在設(shè)計施工圖中，沒有清晰區(qū)分形式不同的壩體及其所填筑材料的類別和性能要求，施工單位也未能認(rèn)真對待工程，任意取土填筑，導(dǎo)致滲流堵塞等惡性狀況。所以在初始設(shè)計時，必須要對壩體填筑的料場開展取樣研究試驗，在施工圖中要提出上、下游壩體的填筑土料參數(shù)技術(shù)要求，并在施工過程中根據(jù)填筑土料的實際檢測結(jié)果進行校核計算，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，杜絕后患。

在壩內(nèi)埋涵加固設(shè)計過程中，常出現(xiàn)以下問題：未明確規(guī)定涵底的地質(zhì)條件要求；未在涵身處設(shè)置刺墻；未對涵身的回填土施工制定標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計人員必須認(rèn)真計算涵基的承載力，并對涵底的地質(zhì)條件提出嚴(yán)格要求。在對涵身進行設(shè)計時，刺墻要參照涵管的長度并設(shè)置1～2道，并在管節(jié)間設(shè)置止水以免滲漏。涵身回填土在回填前要對連接壩體表面進行清理，并刨松20～30 cm。涵壁要進行泥漿涂刷處理，以強化回填土和涵壁、壩體的連接性能。回填土質(zhì)必須具有防滲性，回填后再進行人工夯實。

2.4 溢洪道加固設(shè)計

溢洪道加固設(shè)計過程中出現(xiàn)問題較多的是縱橫斷面設(shè)計、平面與縱坡布置階段。主要有：未對現(xiàn)有的溢洪道進行有效襯護，在泄洪時產(chǎn)生沖蝕現(xiàn)象，對大壩安全帶來重大危害；陡槽末端與壩腳距離太短，壩腳易被橫流沖刷；平面彎道處收縮過劇或半徑過大，不利于泄流，并在與其銜接下游平直段處形成折沖水流，沖擊溢洪道襯砌墻；底板襯護處沒有設(shè)置止水，陡坡比降過大，當(dāng)發(fā)生滲水或泄洪時就會發(fā)生滑坡或底板被沖毀現(xiàn)象；橫斷面處兩側(cè)山坡的開挖坡度太陡，襯砌厚度過薄，無法滿足抗傾抗滑的性能要求，邊坡容易發(fā)生坍滑。

溢洪道加固設(shè)計的重點是平面布置，進口平順。彎曲段要充分利用地質(zhì)條件使其盡量平緩；在掌握實際地質(zhì)、地形狀況后，再對縱斷面進行設(shè)計，合理選擇緩坡、多級躍水等形式。在確保縱斷面安全和質(zhì)量的前提下，要經(jīng)濟合理。因為小型水庫溢洪道的工程量相對較小，其襯護范圍可參考地質(zhì)狀況進行確定，可選0.2～0.3 m厚的混凝土或0.3～0.5 m厚的漿砌石作為襯護材料，陡坡視實際情況判斷是否需要增加錨固筋。當(dāng)混凝土襯護施工面積較大時，要結(jié)合實際地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)貧鉁刈兓闆r，合理設(shè)置沉陷縫和伸縮縫。

（責(zé)任編輯 張玉燕）

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2014-02-17

岳瀟靜（1979—），女，助理工程師