關于小型水庫大壩安全評價的技術要點

徐毅帆

摘 要：上世紀五十到七十年代，我國大規模建設了一大批中小型水庫，由于早期施工技術和經濟條件有限，加之經過多年的運行，工程暴露出一定的質量缺陷及安全隱患。本文對水庫大壩安全評價過程中經常發現問題進行總結，并提出常用的工程措施。

關鍵詞：水庫；安全評價；技術要點

近年來，我國的經濟水平發展迅速，經濟及社會結構變化也日新月異。水庫的功能不再是簡單的調蓄、供水，諸多水庫兼顧了景觀功能。因此，保證水庫的安全運行關系重大，不僅會影響防洪安全，還會對周邊經濟產生巨大的影響，一旦發生安全事故，后果十分嚴重。所以，在進行水庫大壩安全評價時，一定要對其進行綜合全面的分析、計算以及評價。

1 小型水庫大壩安全評價常見問題

在進行水庫大壩安全評價時，需要從工程質量、運行管理、防洪能力、滲流安全、結構安全和金屬結構安全等方面進行全面評價。

（1）工程質量

由于早期施工技術和經濟條件有限，工程質量尤其是土石壩的壓實度等易出現問題。但由于早期建設的水庫施工資料多不齊全，無法進行定量計算，由于水庫已運行多年，壩填筑土固結基本完成，大壩變形趨于穩定，故可通過對其工程質量進行評價。

（2）管理運行

隨著近年來“河長制”、“一湖一策”等政策的開展，水庫運行管制制度相對完善，但大壩安全監測方面易出現遺漏。

（3）防洪能力

在進行防洪能力評價時，需先根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》等規范對主要建筑物進行定等定級，然后對設計洪水進行復核。由于我國城市化發展較快，區域地形地貌、保護對象的重要性在幾十年間多出現較大的變化，因此，在進行設計供水復核及調洪演算時，需進行綜合考慮。常見的問題有：壩頂高程不足、溢洪道泄流能力不足、消能防沖設施不滿足規范要求等。

（4）滲流及結構安全

滲流安全評價可通過觀察背水坡是否有滲漏或濕坡等現象進行初步判斷，然后結合地質勘察成果，對大壩的滲流穩定進行系統全面的分析評價，常見的問題有：壩基滲漏、壩肩滲漏、繞壩滲流等。

結構安全評價可通過大壩的外觀質量進行變形分析，結合穩定分析成果對其進行判斷。常見的問題有：大壩出現變形或裂縫、排水棱體變形、防浪墻等結構出現變形。在進行穩定分析時，需考慮地震工況的影響。

（5）金屬結構安全

小型水庫大壩多不具備發電功能，其金屬結構主要為閘門、啟閉機、放水涵管等。常見的問題有：金屬結構老化、銹蝕，閘門啟閉故障或漏水等。

2 小型水庫大壩安全評價技術要點

一般來講，在對小型水庫大壩出現的問題進行排查后，需提出相應的治理措施，包含工程措施和管理措施。

（1）工程措施

①壩頂高程不足：導致該問題的原因一般有兩種，一是防洪標準偏低，二是壩頂超高不夠。在進行壩頂高程復核前，應先通過調洪演算推求水庫的設計、校核水位等，需先搜集流域面積等資料，然后結合測量資料以及流域內的水文資料進行計算。在進行設計洪水和設計暴雨計算時，應采用兩種或兩種以上的方法進行比較，對比分析后采用安全值。華東地區推求設計洪水一般采用推理公式法和華東特小流域法進行比選。另外，若水庫與周邊水庫有串聯、并聯的關系，應結合相關水庫的調度方案進行綜合考慮。

推求出設計及校核水位后，則可根據相關規范要求進行壩頂高程安全評價。一般情況下，若壩頂迎水側設有防浪墻，且防浪墻閉合，可采用防浪墻頂高程作為壩頂高程進行復核，即各工況下計算所需壩頂高程的最大值應低于防浪墻頂高程，但該情況下，壩頂高程應高于設計洪水位0.5m，且不低于校核洪水位。若需對壩頂進行加高，常用的方法有培坡加高和戴帽加高法。在選擇壩頂加高方案時，應結合不同工程的實際條件，在技術性、可靠性、經濟可行性等方面進行方案比選，選擇最為合理的方案。在水庫大壩運行安全的情況下，兼顧經濟和美觀。

②泄流能力不足：一般采用的措施有加寬溢洪道、降低堰頂高程和增加溢洪道側墻高度等。

溢洪道陡坡段水面線一般采用《溢洪道設計規范》（SL253-2018）中的“分段求和法”計算，泄槽水面線計算公式為：

需要注意的是，在進行溢洪道復核時，不僅要計算溢洪道的泄流能力，還要注意流速，若流速過大，水庫泄洪時，會對溢洪道造成沖刷破壞，同時危及大壩的安全，后果不堪設想，因此，應采取工程措施以降低流速。另外，溢洪道底部一般設有排水溝或排水管，這是為了防止滲流破壞，在進行水庫大壩安全評價工作時容易忽略。

③消能防沖設施不滿足規范要求：可根據放沖消能計算結果對消力池進行加寬或加長等，也可通過改變消能設施的結構來達到設計目的。常見的小型水庫消能方式多為底流消能，計算時不應出現遠驅式水躍。

在進行消能工計算時，應將通過泄水建筑物的最小流量到最大流量范圍內的各級流量，計算出相應的hc和hc”，并定出相應的ht，則（hc”-ht）的最大值所對應的流量，即為消能工深度或高度的設計流量，消能工長度的設計流量為最大流量。

④滲流及結構安全問題：滲流問題的處理原則是“上堵下排”，主要工程措施有：設置防滲設施，延長滲徑，降低滲透坡降，可在大壩上游側設置土工膜或粘土防滲墻、帷幕灌漿等；設置排水溝或減壓井，降低出口處的滲透壓力；下游設置排水棱體反濾層等。對于結構安全問題，多進行加固處理措施。

在進行滲流和結構計算時，應選取各種可能出現的工況的不同組合，包括水位驟降及地震工況。計算時應選取一個或多個大壩的典型斷面，計算程序可采用Autobank等軟件，在進行建模時，應根據地質勘察成果分層進行，各土層的滲流系數等參數應進行嚴格論證，以保證計算結果的準確性。

⑤金屬結構安全問題：對于閘門或啟閉機銹蝕、老化等問題，一般需對其進行除銹或更換；放水涵管多采用內部襯砌等工程措施。

（2）管理措施

可通過控制大壩的運行管理措施，來保證大壩在現有條件下安全運行，此情況下，需認真做好雨情水情觀測工作，及時掌握水情、雨情，通過汛前提前泄洪或相關調蓄建筑物的聯合調度，以保證大壩的運行安全。這對運行管理部門的調度能力有較高的要求，需配備足夠的管理人員，并編制完善的運行管理制度、應急預案等。

①在進行水庫運行管理時，應注意水庫的景觀應與周邊景觀相協調。

②應加強對工程維修養護工作（如設備的維修、白蟻的防治、壩坡草皮養護和雜草的清除等），確保水庫安全和可靠的運行。

③加大水庫管理力度，建議對基層水庫管理人員進行培訓，進一步提高其業務水平。

④進一步加強對大壩的日常巡視監測和安全監測工作，并做好檢查和監測資料的記錄、整編和保管工作（尤其是沉降、位移及滲流觀測資料的記錄和保管）。

⑤按《綜合利用水庫調度通則》要求完善水庫防洪和興利調度運用規程，及時做好水庫防洪應急預案報備工作。

3 結束語

綜上所述，水庫作為與人民生活及生命財產安全息息相關相關的工程，在調蓄、灌溉及景觀等方面發揮著重要的作用，因此，水庫大壩的安全尤為重要。進行水庫大壩的安全評價，不僅是工程的需要，還是保證水庫正常運行、排查安全隱患并防患于未然的需要。因此在進行水庫安全評價工作時，要嚴格按照編規進行，從工程及運行管理等各個方面進行評價，并得出最終結論。同時，還應就出現的問題，提出合理可靠的技術措施，為后期的出險加固工作提供指意見，只有這樣，才能從根本上保證水庫的安全運行，進而保證人民的人身財產安全，同時，在一定程度上，為區域社會經濟的發展起到推動作用。

參考文獻

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