宁波市小型水库的安全管理与维修加固

摘　要：宁波地处东南沿海，50至70年代，宁波兴建了一批小型及山塘水库，根据浙江省水利厅的《关于实施全省千库保安工程建设的若干意见（以下简称〈意见〉）》要求，宁波于2003年开始对中小型水库进行安全鉴定和维修加固的工作，目的努力实现水库工程“安全、高效、美丽”。笔者通过近几年对水库安全鉴定以及加固的设计工作，总结了一些宁波小型水库主要存在的问题以及在加固中的经验。

关键词：水库；安全与管理；加固
0 引言
　　宁波地处东南沿海，50至70年代，宁波兴建了一批中小型及山塘水库，由于，当时各地经济发展水平较低，施工质量不均匀，各个水库工程的条件也不尽相同，一些水库建造时没有经过专业设计，现在也仍未进行加固改造，已发现的水库安全隐患未能得到全部消除，管理工作。
　　2003年浙江省水利厅的《关于实施全省千库保安工程建设的若干意见（以下简称〈意见〉）》千库保安的总体目标是：通过五年的努力，基本消除已发现的病险水库，将水库年病害发生率降到2%左右，结合水库防汛信息化建设，配套完善监测与管理设施，强化水库安全管理能力建设，初步建立起“工程安全、设施齐全、功能完备、管理高效、环境优美”的高标准水库安全管理体系，努力实现水库工程“安全、高效、美丽”的总体目标。
1 小型水库管理的基本任务
　　小型水库工程在提供村镇生活用水，农田水利灌溉以及改善水环境等方面将是不可缺少的基础设施。每个水库管理人员必须明确自己的管理任务，履行职责，不断提高管理水平，以适应社会经济的进一步发展。
1.1确保水库工程的安全
　　水库工程是保障人民生命财产安全和经济社会发展的重要设施。安全运行的水库可以产生巨大的物质财富，发挥显著的社会效益。但是，国内外水库垮坝事件也表明，水库工程一旦失事，后果不堪设想。经过“千库保安”工程的实施，宁波截止2002年底，已有各类水库12925座，其中大型水库5座，中型水库21座，小（一）型水库94座，小（二）型水库285座，山塘12524座，总库容达16亿立方米，每年可向城镇居民及工农业生产供水16.5亿立方米，发电总装机容量6.99万千瓦，年发电量达2.14亿千瓦时，灌溉农田350万亩，为宁波市的经济建设和发展，为改善农村生态环境和提高人民生活质量，为抗御自然灾害作出了巨大的贡献。但是，由于我市的水库大多建于上世纪五、六十年代，受当时财力、物力及技术条件的限制，这些工程尤其是小型水库和山塘普遍存在标准偏低、施工质量不高、设施老化破损或不完备等问题，并经过三、四十年的运行，许多水库隐患逐渐暴露出来，制约了水库效益的发挥，并严重威胁下游人民生命财产安全，宁波市一直把水库的安全问题作为防汛安全的重中之重来抓，特别是98年以来，在全市开展了大规模的安全普查和除险加固工作，至2003年共除险加固水库、山塘1744座，其中大型水库1座，中型水库10座，小型水库、山塘1733座，总投资达2亿4千余万元，基本排除了已发现的险情，水库的安全度有了一定的提高。虽经过多年的除险加固，但水库安全现状仍然不容乐观，一些小型水库、山塘经过三、四十年的运行，已到了经济运行寿命期和病害多发期，特别是在经济条件相对较差的山区和乡镇，水库安全状况仍未得到根本改变。因此，为确保水库的安全运行，必须建立健全水库的安全管理制度：首先，加强日常（每天）的检查巡视和观测工作，件事工程建筑是否异常；其次，进行定期（汛前、大洪水期，汛后）现查和安全鉴定；第三，进行日常养护和岁修、大修工作，以维持水库运用功能；最后，凡是建成的水库，针对工程老化失修状况进行除险加固、更新改造，使之成为复核安全标准的正常水库。要落实这些工作，需要水库管理人员和上级主管部门的共同努力。
1.2充分发挥水库效益
　　在确保工程安全的前提下，水库主管部门和水库管理职工，还应当根据当地经济发展水平，水库工程现有资源条件，积极利用水库工程管理内的水土资源和人员、设备潜力，因地制宜的开展经营活动，增加本单位财务收入，改善工程状况和职工的福利待遇。
2 小型水库加固
2.1 小型水库存在的问题
　　通过近几年对水库除险加固工作，宁波市小型水库普遍存在以下几点问题：
　　1、防洪标准不能满足原有设计标准，或者为没有经过设计计算的水库不能满足现行规范的要求。
　　2、通过安全鉴定阶段的工程地质勘察工作，基本查明坝体填筑土的物理力学指标，坝体的填筑质量、防渗性能。由于水库建设受设计，地质条件，管理水平和施工等影响，坝体土填筑质量不一，土质均匀性较差，压实度基本在85%~92%左右。由于施工条件的原因，坝体与心墙土渗透系数相差不大，渗透指标不能满足现行土石坝规范要求。
　　3、基于原有防浪墙年久失修，且坝顶多为泥结碎石路面，局部存在积水现象，防浪墙的基本未与心墙连接，大坝上下游干砌石护坡局部有破损塌陷现象，块石较小，表面不平整，树根杂草丛生。
　　4、由于施工条件和管理水平的限制，土坝在坝基或坝肩处存在不同程度的渗漏，或者没有明显的渗漏，但局部渗透系数不能满足现行规范的要求，存在一定的渗漏隐患。
　　5、水库建造年代久远，缺少渗流观测设施，且原有观测设施布置和精度不满足现行规范。日常观测没有详细记录。
　　6、水库溢洪道多为依山体上开挖，溢洪道泄槽内块石杂草较多，下泄河道多数不配套或经过没有必要的消能设施。
　　7、水库输水设施启闭设备多为螺杆式启闭机，由于建造年代久远，螺杆多已弯曲，闸门及排架均已老化。
　　8、宁波地处东南沿海，受土栖白蚁危害较为严重，而且宁波修建多为土坝，安全鉴定中查出很多土坝均已有白蚁危害，或大坝附近有白蚁活动迹象。
　　9、输水、放水及泄水建筑物老化破坏较为严重，不能满足水库输水、放水及泄水安全运用要求。
2.2 小型水库加固技术
　　1、提高水库土石坝防洪标准的工程措施；一是加高大坝，增加水库调蓄洪水的能力；二是扩建或增建泄洪设施，加大泄量；三是加高大坝与泄洪设施扩建或增建相结合。实践经验表明：采用加高大坝措施的水库最大泄流量一般为最大入库洪峰流量的40%以下；采用扩建或增建泄洪设施的水库最大泄流量一般为最大入库洪峰流量的70%以上。因此，对下游防洪有重要作用的水库，应通过技术经济综合比较，尽可能采用加高大坝与扩建 或增建泄洪设施相结合的设计方案。
　　2、土石坝的坝体与坝基以及绕坝渗漏问题：一是产生管涌、流土、大面积散浸及接触冲刷等形成的渗透破坏；二是渗透压力降低坝坡和坝基的稳定性。因此，要对坝基及坝体与坝基接触面采取防渗处理措施。一般采取的加固处理原则是“上堵下排”。“上堵”的措施主要是采取水平防渗与垂直防渗。水平防渗有粘土铺盖结合下排开挖导渗沟、减压井和水平盖重压渗等；垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填粘土防渗及土工合成材料防渗等。
　　3、土石坝坝体有害变形主要是水平变形和不均匀沉降。这两种变形可导致坝体产生有害裂缝。这些裂缝一般分布在坝顶和大坝的上、下游坝面，也有的分布于坝体内部。对非滑坡及滑坡性的裂缝可以采取翻松、夯实、开挖回填及充填灌浆等措施进行处理。滑坡及滑坡性裂缝非常复杂时需查明其原因，对症下药，一般可以采取开挖回填、放缓坝坡、抛石压脚、砌石固脚、镇压台增设防渗体等措施进行处理。
　　4、土石坝的加高措施一般采取“戴帽”加高和在大坝下游坝坡培厚加高两种措施。当大坝加高小于2m 时，可以采用“戴帽”加高，上游坝坡可以利用防浪墙直立加高，下游坝坡上部坡度可以放陡一些与原坝坡面相接。若大坝需要加高2～5m 时，可以采取在下游坝坡培厚加高的措施。
2.3土石坝加固新技术的应用
　　1．劈裂灌浆技术
　　劈裂灌浆技术是用一定的压力，使坝体沿坝轴线小主应力面劈开，灌注泥浆，形成10～15cm厚的连续泥墙，达到防渗的目的，同时泥浆使坝体湿化，产生沉陷，增加坝体密实度，加固坝体。利用坝基应力场分布规律，也可进行劈裂灌浆，形成竖直连续的浆体防渗帷幕。
　　2．高压喷射灌浆技术
　　高压喷射灌浆技术，是在高压旋喷灌浆技术的基础上发展形成的，施工时采用冲击钻带管钻孔，高压射流切割地层，同时灌入泥浆，形成按设计方向、深度、厚度和结构形式与地基紧密结合，形成帷幕防渗体。目前，已广泛应用于土、沙、细颗粒砂砾石层以及透水性较强的砂卵砾石、砂卵漂石和堆石渣层地基的防渗处理，其深度可达40多米。
　　3．土工合成材料防渗排水技术
　　80年代中期，土工合成材料在土石坝加固中得到广泛地应用，利用土工膜或复合土工膜代替防渗体，利用土工织物代替反滤料，效果良好。镇海石英坎水库土坝高12m，均质坝，渗透系数偏大，在大坝上游面铺设复合土工膜后，防渗效果显著。