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湖北省小型土石坝存在的主要问题及其处理建议(何姣云 胡天舒 龙振华)

时间:2011-08-29来源:中国水利水电

 

1 湖北省小型水库的总体情况

湖北省有小型水库1700座左右,其坝型大部分属土石坝,其中又以心墙坝最多。但由于这些水库多数建于20世纪5070年代,受当时人力、物力、财力、技术、材料等方面的限制及社会环境的影响,水库基本上是由当地政府组织农民群众投工兴建的。致使水库工程在勘察、设计、施工方面存在先天不足,许多工程留有隐患。加之多年运行,管理不善,工程老化失修,大部分水库存在坝体、坝基、坝肩、放水涵管、闸门等多处渗漏;坝体不规则,坝坡坡比不符合规范要求,排水反滤体不规范或没有设置,坝坡、坝脚排水不畅;无溢洪道或过流断面不足且未护砌、无消能设施;放水启闭设施简易、缺乏等问题,严重影响水库安全运行。其中以坝体、坝基渗漏所占比例最大。在汛期高水位作用下,渗流对土石坝的危害:一是产生管涌流土和接触冲刷危及大坝安全;二是产生渗透力,降低土坝边坡和地基的稳定性,导致滑坡破坏;三是损失水量影响蓄水效益。

2 全省小型水库存在的问题

2.1 设计施工不达标,安全隐患明显

大坝坝体施工质量没有达到规范要求,存在严重的质量问题。上下游坝坡及坝顶有不同程度的凹陷,没有完整的护坡。

溢洪道消能防冲设施未建,泄水直冲下游山体和坝脚。溢洪道底板及两岸均未衬砌,两岸开挖坡度较陡,由强风化的粉砂质页岩组成,裂隙较发育;溢洪道底板为强风化的粉砂质页岩,抗冲刷能力较差。

输水涵管进水口斜卧管及水箱老化破损,输水涵管的地基承载力能够满足要求,但输水涵管与坝体接触部位结合不好,且地基渗透性较强,存在有渗漏及接触冲刷的安全隐患。

2.2 管理机制不健全,缺泛运行费用

管理经费基本没有,没有专门的管理机构,只能实行乡镇主管,村组负责,水利服务中心作技术指导。这样无经费的粗放管理,直接导致工程积病成险、效益衰减、运管艰难。水库无进坝公路,无管理用房。近几年由于坝体与坝基结合部漏水严重,常年死水位运行,基本丧失功能,影响当地农业生产。

2.3 防洪设施不合格,影响大坝运行

由安全评估可知,坝顶和心墙均欠高,大坝抗洪能力不满足要求。由于溢洪道未完建,无泄洪陡槽及出口消能设施,不具备泄流条件,不能将洪水安全泄入下游河道。

2.4 防渗处理不到位,坝体渗流严重

(1)坝外坡长期散浸

小型水库大坝下游排水滤层级配不符合要求,甚至未做反滤排水体,且坝体填土不均,土料分布不合理,这些均能造成坝体散浸。

2)坝体渗透变形破坏

坝体的集中渗漏对土石坝安全威胁最大。坝体集中渗漏除白蚁、生物洞穴引起外,由于小型水库坝体填筑质量差。如分层填筑时,有漏压的松土带.或在坝体内填筑有砂土层或雨后施工、冻土层未清理等形式的软弱夹层,都将成为坝体的集中渗漏通道。

3)坝体与刚性建筑物接触处渗漏破坏

此种渗漏主要发生在坝端溢洪道侧墙接触部位及坝下涵管与土体间的接触渗漏。

4)坝基渗漏破坏

由于坝址工程地质条件不良,没有进行有效的渗流控制,如有的已进行水平防渗,但长度不够而被击穿;施工时库内取土挖去天然的铺盖,更多的是清基不彻底或截水槽深度不够未嵌入相对不透水层等因素,都可产生坝基渗漏,在坝后地面出现沙沸、沙环、泉涌或沼泽化等现象。  

5)绕坝渗漏破坏

当土坝两岸坡山体节理裂隙发育或透水的第四纪堆积未妥善处理,蓄水后,水流绕过土坝两端渗向下游,远离坝端逐渐减弱,这种渗漏破坏较为普遍。若两岸山体单薄、岸坡陡竣、有抗剪强度指标较低的透水土料夹层,则绕坝渗漏还可能引起山体滑坡或造成山坡逐渐坍塌。

3 对全省小型水库问题处理的几点建议

3.1加强组织领导力度,落实行政保障措施

明确责任主体,落实安全责任。各级政府是辖区内水库安全管理的责任主体。建议小型水库安全管理实行政府行政领导责任制。每座小型水库都要确定1名相应的政府行政领导为安全责任人,对水库安全负总责,协调有关部门做好水库安全管理工作,包括建立管理机构、配备管理人员、筹措管理经费、组织抢险和除险加固等。县级以上水行政主管部门负责对本辖区内的所有小型水库安全管理实施监督,管理单位(或主管机关)和集体组织负责小型水库安全管理的日常工作。

积极探索共同参与的管理机制。小型水库库容虽小,但作用很大,特别是为丘陵山区提供了防洪安全、灌溉和饮水保障,与周边群众的生产生活息息相关。对此,水库主管部门应抓住利益相关者关注水库安全的有利条件,积极探索有效形式,充分调动他们参与管理的积极性,逐步形成建立共同参与管理的有利机制,保证各项规章制度顺利推行。

3.2加强法制建设力度,落实法制保障措施

首先是根据国家现有水利法律法规的约束,结合湖北省自身的特点,制定出相关的法规,如《湖北省小型水库管理办法》、《湖北省小型水库安全巡查办法》等,为小型水库安全管理工作的正常开展提供政策支撑,力争做到从微观上具有可操作性,真正把中小型水库的管理工作落到实处。

其次是省、市、县三级要以水利部门为核心,成立相应的管理机构,做到目标明确、责任明确、人员明确,实行库库有人管,事事有人管,彻底杜绝中小型水库目前管理滞后的被动局面,力争实现中小型水库管理质的飞跃。

3.3加强经济管理力度,落实经济保障措施

1)健全管理机构,落实管理经费

(1)型水库和对村镇、交通干线、军事设施、工矿校区等人口集中区有重要影响的重点小(2)型水库必须建立专门的管理机构,并按规定配备相应的专职管理人员,其他小(2)型水库应根据需要,落实专职管理人员。同时,按照“分级管理、分级负担”的原则,积极筹措管理经费。国家所有的水库,水费收入不能满足管理经费需要的,同级财政应足额拨付。农村集体组织所有的水库,应积极推行租赁、承包等管理方式,拓宽管理经费渠道,保证管理工作正常开展。

2)多渠道筹集资金,加快除险加固实施步伐

按照“分级管理、分级负担”和“谁受益、谁投资”的原则,多渠道筹集小型水库除险加固建设经费。建立小型水库除险加固前期工作专项经费滚动运转机制,保证前期工作质量,同时依据“突出重点,确保安全,兼顾效益”的原则,对本地区小型病险水库分类排队,分期分批进行除险加固。坚持按照“前期工作到位、配套资金到位、管理体制到位”的要求,重点安排除险加固年度实施计划。严格执行项目法人制、招投标制、监理制和竣工验收制,确保工程建设质量,尽早发挥水库效益。

3.4 加强安全整治力度,落实工程技术保障措施

有了明确的管理措施并能长期坚持,才能使水库安全保坝的技术措施得以实施,而有了有效的技术措施才能解决水库隐患。

1)设计施工问题处理建议

①重做上游坝面护坡,完善坝面排水系统。下游坝脚增建反滤排水体系,保证渗水逸出处不产生渗透破坏。②输水建筑物按标准重新设计并翻新加固。

2)防洪问题处理建议

①翻修坝顶,加高心墙至设计高程。上下游坝坡适当放缓确保坝坡稳定。②完建溢洪道,增设消能防冲设施。

3)渗流问题处理建议

土石坝的各种异常渗漏无论发生在什么部位,都应视其产生的原因进行处理,处理的原则应以防渗为主,防渗与排水相结合,常用灌浆法处理。用灌浆法处理土坝渗漏隐患的工程较多,效果好而且施工容易、节省劳力、不影响蓄水。

①坝体灌浆法。坝体灌浆法有充填灌浆和劈裂灌浆两种:a.充填灌浆法。即用较小的压力或自重将泥浆灌入坝体隐患处,以堵塞裂隙。适用于处理性质和范围都已确定的局部隐患,如坝体非滑坡性裂缝处理、坝下涵洞漏水处理、坝面管涌塌坑开挖回填处理后周围细小裂隙充填、及白蚁危害的漏水处理等。b.劈裂灌浆法。适用于处理范围大、隐患位置不能完全确定的坝体。如土坝下游坡大面积散浸或坝体有较多的隐患而坝体无滑坡现象时,均可采用劈裂灌浆。  

②坝基灌浆法。坝基灌浆处理有以堵漏为主的定孔位灌浆和减小渗漏坡降的帷幕灌浆:a.定孔位灌浆。即用电测找水仪、γ射线测井仪等探测岩层漏水途径,并结合分析破碎带和裂隙发育带的水平位置、岩层漏水裂隙深度等,找出漏水位置进行布孔灌浆,可大大节省钻孔进尺。b.坝基帷幕灌浆。适用于坝基绕坝渗漏较为严重、集中渗漏逸出点多、范围宽的坝基及绕坝渗漏处理。

③对白蚁及鼠害进行防治。

4 结语

(1)修建于5070年代的小型土石坝由于当时条件的限制,存在的隐患较多,各种异常渗漏是其主要隐患,千万不可忽视,需及时采取相应措施,及早处理。

(2)大坝灌浆法是治理土坝各种渗漏隐患的一种费省效好的控制措施,但仍需结合适当排水设施,确保地基渗流安全。

参考文献

[1]吕金保,张领见等.江苏省小型水库安全管理现状及对策[J].人民长江,20083916

[2]刘杰.土石坝裂缝防止与渗流控制[J].水利水电技术,1991

[3]孙爱军.余姚市小型土石坝渗流破坏的几种形式及其处理[J].浙江水利科技,20011

作者简介

何姣云(1975),女,博士研究生,讲师,主要从事水利水电建筑工程和爆破技术的研究和教学工作。