商南縣縣河水庫除險加固后安全觀測設施存在問題解析

賈小軍

（商南縣縣河水庫管理處陜西商南726300）

商南縣縣河水庫除險加固后安全觀測設施存在問題解析

賈小軍

（商南縣縣河水庫管理處陜西商南726300）

通過介紹商南縣縣河水庫除險加固后的大壩安全觀測設施情況，以及近年觀測運行管理過程中發(fā)現(xiàn)的問題。文中提出了小型水庫觀測設施應結合實際、突出重點、經(jīng)濟合理、操作簡單、維修方便的觀點，以及大壩安全觀測設施的要求和觀測資料整理、分析、存檔制度的完善。

病險水庫加固；安全觀測；資料管理

近年來，中央提出了對全國的大中型和重點小型病險水庫進行除險加固處理，商南縣縣河水庫按照病險水庫加固工作的要求，在1999年12月聘請西安理工大學水利水電學院對縣河水庫大壩進行安全鑒定，鑒定結論為縣河水庫大壩為“三類壩”水庫為“病除水庫”。縣河水庫在2005年完成除險加固工程任務，在除險加固設計中水庫新增觀測設施有：大壩侵潤線觀測、大壩滲透流量觀測、大壩沉陷位移觀測。工程完工至今經(jīng)過10年的大壩安全觀測從中發(fā)現(xiàn)大壩觀測設施存在的問題及觀測資料管理不規(guī)范，觀測制度不完善等問題。

1 縣河水庫觀測設備現(xiàn)狀及存在問題

1.1 工程概況

縣河水庫于1969年12月動工興建，至1973年12月建成，歷時四年，投入運行至今42年，是一座具有防洪、抗旱、城鎮(zhèn)供水、發(fā)電等綜合效益為一體的小（一）型水庫。水庫總庫容667萬m3，允許最高洪水位131.47m；主汛期限制蓄水位123.90m，相應庫容397萬m3；非主汛期限制水位125m，相應庫容438萬m3；正常蓄水位128m，相應庫容525萬m3；死水位105m，死庫容65萬m3。目前水庫已淤積46萬m3。

水庫灌溉設施面積1.04萬畝，水電站裝機容量2×250kW，年平均發(fā)電量100萬度。年均向縣城供水約200萬t。正常庫水面約300畝。水源涵養(yǎng)林區(qū)面積約0.3萬畝。

樞紐結構：水庫樞紐由攔河大壩、側(cè)堰溢洪道、放水洞及臨時泄洪閘等組成。壩區(qū)地質(zhì)以片麻巖和片巖為主。

大壩為粘土斜心墻堆石壩，壩高46m，壩頂寬7m，長160m，設計高程132m，實際高程均低于設計高程，壩右肩頂高程約131.56m，防浪墻頂高程不足133m，壩體上游平均坡比為1：2.78，原下游平均坡比為1：1.396，除險加固后為1：1.5。

側(cè)槽式開敞溢洪道位于大壩右肩，由側(cè)堰、側(cè)槽、灣道調(diào)整段及泄流槽組成，全長245米。側(cè)堰頂高程128米，側(cè)槽后接彎道調(diào)整段、泄流槽段,泄流槽穿越大壩右岸山脊，開挖形成高邊坡。

放水洞位于左壩肩，全長116.55m，為無壓明流洞，洞底高程105m，消力池前為巖石隧洞，城門洞型，寬1.3m,高約1.8m。消力池后為矩形砌石鋼筋蓋板明涵，寬1.3m，高1.5m。設計放水流量2.5m3/s，最大泄水流量3.3m3/m。臨時泄洪閘位于溢流堰右側(cè)，閘底高程123.5m，閘門寬、高均為2m，為平板鋼制螺桿手動啟閉門。水位128m高程時泄洪流量為20m3/s。

縣河水庫運行至今已達42年，水庫原防洪標準為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核，防洪標準偏低。在工程運行中逐漸出現(xiàn)了病害、如大壩背坡鼓包，壩頂沉陷和位移；溢流堰不均勻沉陷，裂縫逐年加大，并有傾斜失穩(wěn)跡象；輸水涵洞發(fā)現(xiàn)七條環(huán)向裂縫等等。截止2009年，共進行了3次大的維修加固。

1.2 存在問題

縣河水庫于1969年修建，由于當時設計技術落后,經(jīng)濟條件差,水庫邊設計,邊施工,造成大壩安全觀測設施不完善。水庫投入運行后由于技術力量不足，間斷地進行過不規(guī)范的安全觀測，而且觀測資料沒有進行規(guī)范整理存檔，在水庫除險加固前幾乎沒有完整的觀測設施和觀測資料。水庫除險加固后經(jīng)過近10年的安全觀測，發(fā)現(xiàn)大壩安全觀測設備及觀測資料管理存在如下問題：

（1）安全觀測設施不完善；

（2）安全觀測設施重點不突出，易損毀，維修成本高；

（3）重要觀測數(shù)據(jù)自動化程度低；

（4）觀測制度不完善；

（5）觀測資料整理、分析、存檔不規(guī)范。

1.3 安全觀測設施的布設

1.3.1 大壩加固觀測設施布置原則

（1）大壩安全觀測設施布設遵循國家或行業(yè)技術標準的要求。

（2）觀測系統(tǒng)布設要先進適用，要在技術性能上達到國家規(guī)定的標準，運行平穩(wěn)，操作簡單，經(jīng)濟適用。

（3）應采用故障率低，可靠性好，并經(jīng)過長期現(xiàn)場考驗的觀測系統(tǒng)及儀器設備。大壩安全觀測能為汛期科學調(diào)度提供準確可靠的數(shù)據(jù)。

（4）在大壩原有安全觀測設施基礎上更新改造，系統(tǒng)經(jīng)濟、合理適用、方便觀測管理及日常維護。

1.3.2 觀測設施內(nèi)容

縣河水庫處于陜南山區(qū)，屬于粘土斜心墻土石壩，安全觀測除變形觀測、滲流觀測、侵潤線觀測外還應考慮雨量觀測、上游來水觀測和洪峰流量觀測以應對山區(qū)洪水來的快走的快的特點，滿足科學調(diào)度的要求。

（1）變形觀測

變形觀測主要包括上下游壩坡變形觀測壩體位移沉陷觀測。

縣河水庫在除險加固前下游壩坡局部出現(xiàn)鼓包凸起，原有大壩觀測設施在2005年除險加固中被毀壞，在除險加固安全觀測設施布設時，在大壩上游壩坡布置一排三個位移沉陷觀測點、下游壩坡共布置三排9個位移沉陷觀測點，工作基點及校核基點分別布置在大壩左右兩岸穩(wěn)定基巖上。沉陷觀測用水準儀進行四等水準測量觀測，位移觀測用經(jīng)緯儀或全站儀采用基點、覘標觀測法進行水平位移觀測。

（2）浸潤線觀測

浸潤線觀測采用滲壓計進行壩體內(nèi)滲透壓力觀測，在大壩下游壩坡共布置兩排6個觀測點，所有滲壓計引線集中在大壩右側(cè)的觀測房內(nèi)，每次觀測時由讀數(shù)儀讀出滲透壓力值，然后繪出浸潤線圖整理存檔。

（3）滲透流量觀測

大壩滲透流量采用三角形量水堰進行觀測，在大壩下游坡腳設一集水池，在集水池后接三角形薄壁量水堰。由于量水堰接在下游坡腳集水池后，處于室外受天氣影響較大，每次觀測時對于水庫水位、過壩渠道放水流量和天氣要進行詳細記錄，經(jīng)過長期觀測科學分析才能使用觀測數(shù)據(jù)。

（4）其他觀測項目

其他的觀測項目主要包括對水位觀測、降雨量觀測。

縣河水庫分別在大壩、放水塔、溢流堰設立水尺觀測水位，在管理處院內(nèi)設置了一套人工觀測雨量器進行降雨量觀測。

（5）水庫的自動化觀測

水庫建設年代較早，觀測手段落后，本次工程加固中列入了觀測自動化的內(nèi)容，主要是大壩浸潤線自動觀測，滲壓計讀數(shù)由讀數(shù)儀自動讀出，數(shù)據(jù)準確觀測方便。

2 縣河水庫觀測設施存在問題解析

縣河水庫除險加固工程已完成，雖然大壩的安全觀測設施進行了增加和更新，但在近幾年的觀測運行中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，對于發(fā)現(xiàn)的問題有以下幾點認識：

（1）縣河水庫建于1969年，年代較早，由于設計技術落后、建設標準較低等各方面原因，監(jiān)測設施或無、或者不完善、或損毀。水庫除險加固對原有觀測設施補充更新時，應結合工程的具體功能、水庫運行管理能力、加固工程的設計方案、安全鑒定意見等進行全面考慮。同時還需參照現(xiàn)行的有關監(jiān)測設計規(guī)范規(guī)定，對相應等級的工程進行觀測項目的布設。縣河水庫下游3公里處有5萬人口的縣城和鐵路、國道、高速路等重要設施，對加固后的水庫防汛安全提出了更高的要求。不但加固工程質(zhì)量要過關，而且對于后期的安全運行管理也提出了更高的要求。水庫安全觀測只考慮了工程運行的安全觀測，確忽略了對雨情、水情的快速準確的觀測，只有及時準確的數(shù)據(jù)才能科學地進行調(diào)度保證下游人、物的安全撤離。

（2）由于小型水庫經(jīng)濟效益差，運行管理困難，對于有限的人力和經(jīng)費要用在重點觀測項目上。安全觀測項目要突出重點，符合水庫自身的運行管理能力，否則再先進的技術沒人會用，再好的設備沒有后期的維修保養(yǎng)經(jīng)費也不能發(fā)揮應有的作用。縣河水庫大壩已安全運行30多年，大壩變形已趨于穩(wěn)定，對于大壩變形觀測在原有的基礎上進行補充完善即可，重點應放在大壩滲流觀測和上游的雨情、水情觀測上。量水堰觀測大壩滲透流量，技術簡單操作方便后期維護費用少適合小型水庫觀測使用。縣河水庫大壩下游壩坡為堆石壩體，大壩滲透壓力對壩體安全影響不大，而且滲壓計施工成本高，日常維修困難一但損環(huán)很難維修，縣河水庫滲壓計觀測在工程完工后不到3年時間滲壓計就損環(huán)停止使用了。對于小型水庫安全觀測設施應當突出重點，操作簡單，維護管理方便。

（3）手段先進，符合現(xiàn)代水利工程管理的需求。選擇的儀器成熟可靠，對于重要觀測數(shù)據(jù)最大程度實現(xiàn)觀測自動化。縣河水庫地處偏遠山區(qū)交通、通訊都不方便，對于雨情、水情的觀測和信息傳遞都比較困難。應利用衛(wèi)星傳輸技術和先進的電腦技術、軟件技術對上游的雨情、水情自動觀測、衛(wèi)星傳輸、自動報警。自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)有利于觀測數(shù)據(jù)的整理、分析和傳遞，同時也有助于運行管理水平的提高，也能為科學的決策，下游人員的安全撤離提供保貴的時間。自動化觀測設備的選擇需遵循以下原則：①切合本工程實際符合本工程的需要，重點觀測對象保證數(shù)據(jù)自動化采集、傳遞。②性價比最優(yōu)，所選擇的自動化設備與所接入的儀器最匹配，同時其設備功能簡潔、投資最節(jié)省。③運行維護成本最低、維修簡單、操作方便，即能方便日后觀測操作，又能減輕運行管理單位費用支出。

（4）大壩安全觀測要制定規(guī)范完善的觀測制度，對于儀器的購買、保管、維修、養(yǎng)護都要安排專人負責，觀測工作要做到儀器觀測和人工巡視檢查并重。儀器的觀測對工程的運行固然重要，但也不能忽視巡視檢查這個重要環(huán)節(jié)，巡視檢查分為日常巡視檢查和年度巡視檢查。日常巡視檢查按照工程的實際情況，劃分為若干個巡視檢查責任區(qū)。每個責任區(qū)建立由專人負責的巡查小組，按照制訂的日常巡視檢查程序，對大壩安全檢測范圍進行例行檢查。年度巡視檢查應在每年汛前、汛后及高水位、低氣溫時，按規(guī)定的檢查項目，對整個樞紐工程進行較為全面的檢查。施工期應按建筑物的施工情況進行重點檢查。檢查的時間和次數(shù)按照規(guī)范規(guī)定進行制定，如遇特殊情況需加強儀器觀測和巡視檢查次數(shù)。

（5）水庫大壩安全觀測延續(xù)時間長，資料種類多，收集、整理、分析、存檔難度大，而且沒有專人管理，在水庫的慢長運行管理中，安全觀測資料很容易出現(xiàn)斷檔和丟失。現(xiàn)在管理單位重建設輕管理，對于安全觀測資料也同樣存在重觀測輕整理現(xiàn)象，縣河水庫在大壩除險加固以前間斷的觀測資料也沒有完整保存下來。由于沒有專人管理檔案和觀測技術人員的工作調(diào)動，致使每任技術員觀測的資料都不能很好地交接完整的保存下來。水庫加固后要想建立長期的安全觀測資料，必須要對觀測資料管理存檔引起足夠的重視，無論人力、物力、設施、設備都要配備到位。制定完善規(guī)范的檔案管理制度，安排專職檔案管理人員，平時加強對管理人員的業(yè)務能力培訓，只有齊全的設備、充足的人員、完善的管理制度才能保證大壩安全觀測資料完整規(guī)范地保存延續(xù)下去。

3 結語

水庫安全觀測已經(jīng)成為了水庫日常運行管理不可或缺的一部分，在除險加固工程中對原有的觀測設施進行補充、更新、升級應注重與工程實際相結合。安全觀測要重點突出、重要數(shù)據(jù)要提高觀測精度和觀測自動化程度，儀器觀測與巡視檢查并重，不能重觀測輕管理，要對觀測資料及時進行整理、分析、存檔，才能使觀測數(shù)據(jù)為日后的水庫安全運行提供保障。為了使大壩安全觀測工作充分發(fā)揮作用并得以延續(xù)，建議水庫運行管理單位提高對于觀測工作在工程運行中重要性的認識，爭取加大觀測設備維護經(jīng)費，結合工程實際，培養(yǎng)安全觀測專業(yè)技術人員和專職檔案管理人員，以便更好地發(fā)揮大壩安全觀測的作用，為大壩安全管理和汛期科學調(diào)度提供強有力的技術保證。陜西水利

[1]《商南縣縣河水庫除險加固設計說明書》

[2]白萍麗、《馮家山水庫水利工程檔案管理存在的問題及對策》[陜西水利]2014.4、189期

[3]曹林順、《水庫除險加固工程中安全監(jiān)測設計的幾點認識》[陜西水利]2014.1、186期

[4]張慧勇、《橫山縣大川溝水庫大壩病險問題分析》[陜西水利]2014.6、191期

（責任編輯：唐紅云）

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