小型水庫除險加固設計中存在的主要問題及其對策

劉紅勝

（信陽市水利勘測設計院，河南 信陽 464000）

楊大塘水庫位于信陽市固始縣趙崗鄉平樓村境內，系淮河流域急流澗河支流。水庫于1977年建成，是一座以防洪、灌溉為主，結合水產養殖等綜合利用的小型水庫。它不僅體現了政府對民生用水問題的重視，還為人們提供了生活與工作上的便利。但從目前的狀況來看，該水庫至今已經建立了40多年，隨著時間的推移，在使用的過程中水庫所顯現出的問題越來越嚴重，不僅對周圍的生態環境造成了一定的影響，還嚴重威脅到人們的生活及身體健康。因此，為了實現小型水庫更加具有安全性與可靠性，就必須要對水庫進行除險加固工作。在設計的過程中，設計人員還應當仔細考慮每一個施工環節的安全性，合理安排工期，從而保障小型水庫除險加固工作得以順利實施。

1.小型水庫除險加固設計的重要性

從古至今，水利工程的建設都會與民生問題有著緊密的聯系。對于早期建設的楊大塘水庫來說，在其建設的過程中，無論是在建筑物結構形式與建筑材料選取方面，還是在設計與施工方面，都受到了當時技術水平的影響，在技術比較落后的情況下所建設出來的水利工程有著非常嚴重的安全隱患，比如：壩體填筑質量差、壩后坡存在散浸，壩頂凸凹不平，雨天通車困難，上游未護砌、沖刷淘蝕嚴重；無溢洪道，影響大壩安全泄洪；輸水洞進口漿砌磚閘房破爛不堪，無閘門控制，無法運用，出口護坡毀壞；大壩無監測設施，管理設施不完善等嚴重問題，給人們的生產、生活帶來了不便，還威脅到下游人們的生命財產安全。所以說小型水庫除險加固工程設計是非常有必要的，它既是水庫正常運行的有力保障，還是提高人們生活水平，滿足人們生產需求的重要支持。同時，水庫除險加固工程實施后還能夠在一定程度上有效增加水庫運行中所帶來的經濟效益。

2.小型水庫除險加固設計原則

楊大塘水庫除險加固設計工程建設時，應當充分遵循以下幾個方面的原則：第一，除險加固工程重點是解決危及水庫的險、病等突出問題。第二，在建設除險加固工程措施的過程中，盡可能做到技術先進、經濟合理、安全可靠，這樣能夠更加有利于工程運用管理。第三，需要深入工程現場去了解現有建筑物的原設計條件、工程質量及存在的主要問題，并根據這些實際情況做出對工程的合理分析，從而提出合理的除險加固工程設計方案。第四，除險加固工程在施工時，要盡量做到不影響水庫正常運行，特別是汛期度汛，要確保度汛、施工兩安全。

3.楊大塘水庫除險加固工程分析

3.1 大壩加固工程分析

3.1.1 對壩體滲漏問題進行處理

小型水庫在運行的過程中，往往會隨著時間的推移，出現一些壩體滲透問題，為了能夠有效解決這種現象，楊大塘水庫除險加固工程防滲采用單頭小直徑水泥土攪拌樁防滲墻，施工長度達181m，處理范圍主要是樁號0+000～0+181。在工程建設過程中，防滲透墻頂部高程為61.60m；底部高程至壩基低液限粘土2.0m，在輸水洞處距洞頂2.0m。

3.1.2 對大壩上游處進行護坡重建

楊大塘水庫除險加固工程對大壩上游護坡重建時，所使用的材料為C20混凝土，其高程控制在57.00～61.80m之間，重建范圍樁號是0+000～0+181，填方段清基厚0.4m，在進行回填時主要是采用分層回填碾壓方法，壓實度應當要大于0.96，護坡的設計坡比為1：3，厚度為0.12m，下鋪設0.15m厚粗砂墊層。通常情況下，護坡將會分為不同的塊狀，每一塊的尺寸為2.9m×2.9m（寬×高），分布的形態主要是以交錯的形式分布。

3.1.3 對大壩下游處進行護坡整修

對大壩下游護坡整修，主要是按照1:2的設計坡比進行整修，采用形式為草皮護坡，其高程控制在57.00～61.80m之間，重建范圍樁號是0+000～0+181，對于回填方式來說，與大壩上游處護坡重建有著相似性，所采用的方法也是分層回填碾壓方法。

3.2 新建溢洪道工程分析

針對楊大塘水庫無溢洪道的現狀，在本次除險加固設計中，計劃新建溢洪道工程，通過對該水庫工程進行分析與研究，勘查了壩區的地形地質條件，發現該大壩的右外坡腳的位置處有一條渠道，這條渠道非常有利于作為本次泄洪通道的建設，所以將該溢洪道的中心線的位置放在了位于樁號0-036處，其設計的形式主要是寬頂堰。此外，由于溢洪道中心線與原灌溉渠道之間為垂直布置，所以，在使用原灌溉渠道作為溢洪道出水通道時，相關設計人員還必須充分考慮溢洪道在進行泄洪的過程中，會不會對渠道造成垂直沖刷。

3.3 工程施工條件分析

楊大塘水庫位于固始縣趙崗鄉境內，系淮河流域急流澗河支流。大壩與村級公路進行相連接，交通也相對比較便利。

對于楊大塘水庫除險加固工程所用到的土料來說，是比較豐富的，由于與農村地區距離將近，因此可以在大壩下游附近農田上取土。

砂料主要通過固始城關陽關砂場進行購買，從購買地到施工地的距離為37.5km。石料主要是通過固始陳集石場購買，在儲存上比較豐富，能夠很好地滿足于施工的需求，從購買地到施工地的距離為64.5km范圍內。水泥、鋼筋等其他建材主要通過在固始縣城進行購買，材料貨源充足。

楊大塘水庫水源較為豐富，在除險加固工程施工過程中，如果需要用水，可設置水泵進行抽取。

3.4 工程節能設計分析

在對楊大塘水庫除險加固工程進行節能設計的過程中，必須要遵循相關規范文件的規定，采取合理有效的節能措施。首先，節能方案應當要與相關建設標準、技術標準相符合，對于工藝和設備的合理使用，必須要參照國際先進水平作為設計依據。

在楊大塘水庫除險加固工程節能措施中，主要包含了三個方面的內容。第一，楊大塘水庫除險加固工程在勘察設計的過程中，首先要對設計方案進行優化，并根據所勘查出的資料，制定出更加優越的方案，使能源的消耗降到最低。第二，在施工的過程中，只有一少部分設備需要使用柴油，因此，在進行施工工作時，可以根據工程量的大小以及工程負荷來選擇不同功率的施工機械設備，有效規避空負荷運轉、空載現象的出現，從而達到有效減少能源消耗的效果。第三，水利在正常運行的過程中，能源的利用主要包含了發電機運行、照明電器等設備。因此，在選擇照明設備時盡可能極選擇日光；選擇大電機設備時盡可能選擇國家推薦使用的節能產品。

4.小型水庫除險加固設計中存在主要問題

4.1 設計方案不合理性

對于小型水庫除險加固工程設計而言，是一項系統性比較強的工作，設計人員在設計的過程中，必須要根據水庫所存在的病險問題進行具體分析，然后根據問題所產生的原因有針對性地進行設計。在這個過程中無論哪一個環節考慮得不夠全面，都將會影響到整個除險加固工程建設質量。從目前的情況來看，在水庫除險加固工程設計時，還存在較多的設計人員沒有引起足夠的重視性，僅僅是依靠于自己的設計經驗對小型水庫進行除險加固設計。也沒有去結合各個水庫病險的實際情況，更沒有全面分析造成水庫病險的原因，所設計出的除險加固方案缺乏一定的科學性，其實用性與適用性也是比較差的。除此之外，設計方案中除了要有基本的設計架框、建設流程以及建設內容外，還應當對施工所需要的建筑材料與設備進行合理設計，但從目前的情況來看，設計人員在水庫除險加固工程設計時這方面考慮得還不是太充分。

4.2 不能準確計算溢洪道的泄洪能力

在小型水庫除險加固設計中，為了能夠有效提高水庫的防洪能力，必須要精確計算出水庫溢洪道的泄洪能力，從而使加固工程發揮出它自身的價值。但是在計算的過程中，如果出現不嚴密與不科學的現象，那么就會很容易造成計算數值出現偏差，從而直接影響到整個除險加固工程投資和工程效益?，F階段，在水利設計單位中，仍然有部分設計人員的綜合素質較低，專業知識能力不足，在工作中還缺乏一定的責任心，對于水庫的實際情況也沒有深入調查與分析，這些問題都將有可能影響到小型水庫除險加固設計中溢洪道泄洪能力計算的準確性，嚴重的情況下還會影響到施工的安全，給施工人員的生命財產安全造成一定威脅。

4.3 未建立檢查考核監督體系

在小型水庫除險加固設計中，所設計的內容與流程是復雜且多樣化的，設計人員必須要有認真負責的態度，加強設計過程的監督與考核工作。一般情況下，檢查考核監督體系的建立能夠使設計內容與施工的匹配度更高，能夠及時發現在施工中所存在的施工安全問題，在必要的情況下還要進行復查審核，只有這樣才能夠保障小型水庫除險加固設計更加具有合理性與有效性。但是在實際的工作中，設計單位還沒有真正建立檢查考核監督體系，管理制度的不完善，也導致設計人員的工作積極性不高，嚴重影響了工程的安全與質量。

5.加強小型水庫除險加固設計水平的對策

5.1 合理設計除險加固方案

為了使楊大塘水庫除險加固工程設計方案更加具有科學性，首先要做的就是對該水庫進行全面的勘查與測量，對工程的實際情況進行了解，正確查找水庫所存在病險問題，根據勘查與測量的參數來合理設計除險加固方案。除險加固方案的設計是保障后期工程順利實施的重要基礎，其設計內容是否合理，將會直接影響到整個水庫除險加固工程的質量。在傳統的除險加固工程設計中，設計人員往往會根據以往工程設計的成功經驗，直接應用到小型水庫除險加固工程設計中去，但是這種方法并沒有對工程建設起到很好地幫助作用，工程所存在的病險問題也沒能得到有效地解決。其主要的原因是每個水庫都有著各自的特點，在設計的過程中，需要設計人員根據水庫的實際情況來做出合理的設計。在楊大塘水庫除險加固工程設計中，設計人員可以參照一些成功的設計方案，從中引用一些比較好的部分，但是絕對不可以全盤照搬。為了能夠有效解決楊大塘水庫所存在的壩體填筑質量差、壩后坡存在散浸，壩頂凸凹不平，雨天通車困難，上游未護砌、沖刷淘蝕嚴重；無溢洪道，影響大壩安全泄洪；輸水洞進口漿砌磚閘房破爛不堪，無閘門控制，無法運用，出口護坡毀壞，大壩無監測設施，管理設施不完善等嚴重問題，在實際的設計過程中，需要對該水庫實際情況進行全面分析，準確地找出病險根源后，科學合理進行設計，從而使其從根本上解決楊大塘水庫的病險問題。

5.2 精準計算溢洪道的泄洪能力

溢洪道是水庫的重要建筑物之一，它不僅可以起到宣泄洪水作用，還能夠在一定程度上有效保護工程的安全。在楊大塘水庫除險加固工程設計中，由于新開挖的溢洪道中心線與原灌溉渠道兩者之間是一種垂直關系，采用原灌溉渠道作為溢洪道出水通道，考慮到溢洪道泄洪時對渠道垂直沖刷，在設計時可以把溢洪道作為中心，對渠道上、下游各4.0m范圍內全段面C20砼護砌，護砌厚度為0.2m，上、下游護坡坡比1:1.5，護坡及護底四周均設齒槽。對于設計人員來說，首先要依據《防洪標準》《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的規定，確定水庫工程等別及水庫主要建筑物級別，然后通過水文氣象資料、水庫幾何特征值、庫容曲線、水庫多年徑流量等推求水庫泥沙淤積計算及水庫容復核，利用溢洪道調洪確定水庫最高庫水位、相應庫容和溢洪道最大泄流量，最后推求壩頂在水庫靜水位以上的超高，超高包括波浪爬高和安全加高，最終確定壩頂高度。

5.3 完善檢查考核監督體系

在楊大塘水庫除險加固工程設計中，所設計的流程具有一定復雜性與長期性。為了能夠有效提高工程的建設質量，從根本上去解決水庫所存在病險問題，設計人員需要嚴格按照工程標準與規范要求，提高設計質量與水平，同時還應當隨整個工程的施工過程與施工結果進行客觀性的分析。并建立起完善檢查考核監督體系，使相關工作人員能夠嚴格按照施工流程與制度來開展相應的復核工作。在這個過程中，若發現工程出現一些質量問題或者是其他病險問題，要及時地采取補救措施，將安全隱患與風險控制到最低。同時，相關單位還應提高設計人員的技術水平，加大對他們的培訓工作，使設計人員能夠真正認識到水庫除險加固設計的重要性，從而真正提升他們的綜合素養。對于施工人員來說，單位也應當加大培訓力度，構建更加高質量的施工隊伍，進一步提高整個除險加固工程施工質量。為使水庫運行更加具有穩定性與有效性，就必須要建立科學的監督體系，通過監督體系的建立，實現工程的高質量建設。

結論

綜上所述，為了能夠有效改善小型水庫存在的病險問題，小型水庫除險加固設計已經成了社會所關注的重點內容，只有保障除險加固設計的科學性與合理性，才能夠有效保障小型水庫給人們帶來的效益。因此，這就需要設計人員在設計過程中要做到因地制宜、實事求是，結合水庫的實際情況，對問題進行有針對性地分析與設計，為恢復小型水庫除險加固的工程保障提供有力的支持。