小型病险水库的治理问题与解决措施

严楚 吴贤孝

(兰溪市水务局 浙江兰溪 321100)

1 小型病险水库的特点

1.1 输水泄洪结构落后

现阶段，大多数病险水库的构造强度和稳定性指数不能达到标准规定。主要因素是：通水隧道或混凝土管衬砌构造施工质量差、缝隙、筋、脱离、浸蚀、泄露，尤其是坝体埋管泄漏，严重影响建筑构造的一致性，非常容易出现冲刷毁坏，是对坝安全性的严重考验；无能工或能工不健全，不利于正确引导洪水安全性泄漏。

1.2 管理设备落伍

大部分病险水库欠缺健全的大坝观测和水文监测系统，没法对水灾开展合理有效的监控和预警，尤其是小型水库，在设计之初没有升级堤坝观测和水文气象检验设备。很多水库的防汛道路不标准，管理设计老旧落伍，导致这种情况的首要因素是水利部门一味注重水库自身建设，而忽略了水库的日常运作管理。

2 我国病险水库现况

2.1 水闸稳定性不足

影响水库安全隐患的最直接要素是水利闸门工程项目欠缺稳定性。我国绝大多数病险水库长期性应用，水利闸门年久失修，水利闸门两边渗流能力下降，主体工程无法抵御大地震和水灾，不符合当代水库抗震等级防洪标准。另外，通过长期的流水冲洗，水利闸门的混凝土基础和墙面构造非常容易产生腐蚀和风化层，造成水库总体构造稳定性降低[1]。

2.2 病险水库水闸建设不符合要求

闸门的稳定性是造成水库在使用期间出现问题的主要因素。主要原因在于水库防洪能力标准有所下降，闸室结构的稳定性越来越差，闸室所使用时间比较长，导致老化现象出现的同时，两侧渗流的能力也并不稳定，主体结构也没有办法满足抗震风险的要求。闸室的结构大多数都属于混凝土结构，因此如果长时间受到水流侵蚀，最后也会导致损坏风化现象严重，最终造成水库的整体结构无法稳定下来。闸室下游的能量消除以及冲洗设施也会进一步遭到损坏，导致排水能力下降，最终造成河流出现淤积现象。对闸门、水库电气设备、启闭设施、防洪通道等方面若是出现损坏现象，也就没有办法及时获取补充电源，最终造成严重的影响。

2.3 病险水库建设标准不符合要求

水库建设前期，过多考虑水库的大小及功能因素，让施工水平受到了限制，最终造成水库防洪抗震功能较弱，对水库进行长时间的使用之后，水库病险隐患大大提高。危险性主要体现在建筑水库结构的不稳定，整个水库坝体和坝基出现严重的渗水现象，大坝的安全也受到了严重威胁，水库整体质量不合格，缺乏泄洪能力[2]。再加上水库设备设计位置不合理，设备在长期使用下开始出现老化、泄漏、损坏等问题。对于长时间没有修理的电气设备来说，在运行期间也会出现运行不良的现象，在之前的设计以及施工期间，施工人员对于水库的维护设施安全检测都没有考虑到位，在运用期间很容易出现问题，最终造成危险水库的出现。

3 小型病险水库导致的原因分析

形成小型病险水库的主要原因具体如下。

（1）小型水库水量不够稳定，水库土壤也十分松软，导致水库两岸的岸坡出现移位及滑坡的可能性也进一步增大，水库施工过程中，施工人员没有关注到岸坡的变形，造成水库无法顺利的运行下去。如果一旦出现岸坡不稳定的现象，小型水库的大坝接触面对于强大的水压无法承受下去，最后也会导致大坝基地出现渗透的现象，使小型水库的危险性增高。

（2）小型水库出现老化情况如果不得到及时解决，一些水库建设时间十分长久，当水库在经受风吹日晒等自然因素的冲击后，水库当中的建筑结构也会出现老化，政府部门也没有对水库设备进行有效管理。所以，尽管大部分小型水库存在很多问题，依旧没有足够的人力物力来对整个水库进行一个维修和改造，最终造成小型病险水库出现老化问题。

（3）小型水库建设质量达不到标准，我国大多数小型水库，基本上都是在20 世纪60 年代建造的，当时中国社会水平还达不到要求，技术发展尚不成熟，大多部分的水库质量都无法得到保障。同时多数水库建设项目没有得到专业人员有效规划，因此水库在施工期间所出现的问题也越来越多，再加上当时历史因素影响，管理人员往往想要尽快完成水库建设项目，施工队伍也为了赶进度，同时进行地质勘探、规划设计和施工[3]。这种急功近利的做法在不知不觉中为一些小型水库埋下了许多安全风险。

4 工程案例分析

浙江省某水库大坝的面积目前已达到0.45 km2，水库设计容量总共有20.8 m3，水库中能储存的水容量是15.8万m3，库容是4.4万m3，这种小型水库主要所发挥出来的作用就是灌溉，整个灌溉面积可以达到1 000亩左右。在整个施工期间所参与到的一共有400 人，该水库建立时间是1970 年10 月，于1972 年10 月的时候完成工作。其中水库内部结构材料包含中厚石灰岩砂岩、砂质石灰岩和页岩。

坝体及坝肩存在的问题评价如下。（1）坝体贯通安全评价。经过实际调查发现，这一水库的高水位低于海拔1 249 m时能够渗入到坝面，盛水面积已经达到了200 m2，渗水量约1.0 L/s，施工人员精准计算之后，整个水库的水位在1 253 m3，坝体入渗流量计算为5.96×104m3/s·m，整个过程中，计算逃生海拔是1 246.4 m3，在此期间如果水位为1 249.5 m3，整个坝体的入渗宽度流量已经达到2.42×104m3/s·m，所计算出来的逃生海拔是1 243.31 m3。根据分析可以发现，整个下游坝坡坝体的逃生点和实际相比较，前者高于理论值，所以水库大坝渗透具有不稳定性。（2）坝料和填筑质量评价。根据实验数据发现，水力传导率是2.03×10-4～4.03×10-5cm/s，整个坝体的防渗性能无法得到要求，从现场检查及测试数据可以看出，整个坝体所运用的材质是粉质砂质粘土，这一材质的含水率达到了25.3%～28.2%，塑性指数9.0～9.5，液限29.0%～30.5%，0.005 mm粘土含量14%～23%。从以上指标可以看出是满足土坝的实际需求。当海拔1 249 m 以下的坝面出现了渗漏现象，整个面积大约是200 m2，渗漏量约1.0 L/s。在对水位进行测量的过程当中，接触区有一个泄漏点WI（高程l 236 m），泄漏量约为2.0～4.5 U/s，下游47 m 处有泄漏点。可以发现整个大坝的基底并没有清理干净，大坝的受压不均匀，大坝填筑质量达不到要求。（3）水库大坝抗淹没的能力无法达到要求，淹没排放设施的量不够，经过准确计算，每5年能够应对洪水只有一次。（4）当排水管进水的结构出现损坏现象，整个管道是无法正常排水的，管道展现出来的优势也无法体现出来。

根据上述所提到的问题，水库长时间的蓄水受到了一定的限制，没有办法正常发挥出来，给居民带来了安全隐患，需要提出有效解决方案。2009 年期间，相关人员就实施了水库加固工程，其主要的建设内容包括以下几个方面：（1）大坝的上下游面，坝顶出现修复工作，让整个坝体的适应性以及稳定性可以达到要求；（2）改造一个能够让洪水流量满足的管道；（3）整个坝体的防渗工作要处理到位，通过坝体灌浆来进行有效解决；（4）排水管的出入口，需要及时修复，以此来解决排水设施出现漏水问题；（5）水库以及其他防汛设备需要重新建立，在2013 年期间，这一工程开始运行，在2014 年的时候，高水位运行，整个工程的洪水以及运行顺利。小型水库建设是影响着国民经济及人们生活质量的主要保障，如果水库出现问题，造成的后果十分严重。所以对于危险的水库，需要进行及时维护。

从以上的案例中可以发现，所存在的主要问题有以下几个方面。

第一，大坝稳定性问题。大部分小型和危险水库，由于自身缺乏建筑材料，泥沙堆积水库淹没的现象频繁出现，大坝安全只能通过现场实际调查及数据来进行设计。在此情况下如果施工没有出现失误，在进行开挖之后，是需要根据基本情况来确保大坝的稳定性。

第二，坝体与坝基之间的渗漏问题。（1）坝基与坝肩之间的渗漏。通常情况下，出现渗漏的主要因素是地质条件连接不当所引起的，在这期间需要使用幕墙化学灌浆法。（2）排水设施有泄漏。主要指的是由于设施启闭比较缓慢，排水涵洞断开或塌陷等因素造成的泄漏，这会影响到整个坝体的安全。（3）坝体渗流。出现这一问题的主要因素是由于下游坝坡超出上游坝高位线，实际值和理论值差距较大，坝体渗漏和坝体的材料也有着很大的关系。

5 小型病险水库的治理措施

5.1 注意材料的选择

5.1.1 坝壳材料的选择

坝壳建筑质量是确保水库质量得到保证的一个前提和基础。所以，对于其材料的挑选必须要谨慎起来，水库管理期间，必须要按照国家的要求来进行挑选，在挑选材料的过程中，也需要考虑到水库自身的主要功能，选择一些排水性能比较好的坝壳材料是能够确保整个水库的质量，让水库的使用寿命也可以延长起来。

5.1.2 选择反滤材料

在对病险水库进行处理的过程当中，反滤材料也要谨慎挑选，整个材料的挑选过程中要根据水库的真实状况来进行筛选，选用的反滤材料尽可能坚硬紧密，要确保水库处理符合标准。

5.2 提高防洪和标准施工技术

水库治理过程中，施工技术的提高可以保证其质量。对施工技术也要进一步完善起来，要使用科学技术来对病险水库进行有效治理，只有这样才能够确保水库发挥出最大价值和作用。水库施工期间，需要提高坝体的高度来让调洪能力有所提高，同时也可以加深扩大管道来提高其泄洪能力。

小型病险水库治理过程中，溢洪道在施工初期没有按照相关要求进行施工，导致溢洪功能无法发挥作用，导致风险隐患的增加。对此要求施工人员需要了解当地的特征以及水库的防洪能力，要确保建设溢洪道的进一步加深[4]。除此之外，对于洪道施工的真实状况，需要在水库的内部增加闸门，确保水库的防洪能力可以得到有效控制。

5.3 提高水库防渗施工措施

水库出现渗漏情况是造成灾害来临的主要因素，防晒工作一定要做到位，从目前来看，我国病险水库的治理水平还达不到标准，水库大坝裂缝现象也频频出现。从过去的中低土坝一直发展到现在的高坝，整个发展过程中，在对大坝裂缝进行修复期间，填充灌浆所采用的都是粘土和水泥混合的泥浆[5]。同时防渗板墙的修复，也需要采取先进的技术，要确保板墙能够进行无缝链接，以此来确保防渗性能的提高，板墙填料为沙土和黏土，修复深度可达20 m左右。

5.4 水库排水施工技术

通过对危险水库进行排水功能的有效控制，可以让坝体在水中的渗透线能够有所减少，在此期间坝体所需要承受到的压力也会减少，就让整个水库更加稳定起来。

5.4.1 贴坡排水

不管水库是什么状态，只要渗透线足够高，水库下游的坝壳是土还是砾石，坝基是否透水，可采用坡排水处理，坡顶高度必须高于水库渗透线溢出点。

5.4.2 坝内排水

坝内排水技术的应用，主要是处于水库下游没有水的情况之下，这一技术能够让坝体内部排水系统和堆石进行有效的结合，之后再进行一个反向包装，整个水库的下游，需要从坝脚进行，让坝体和坝基之间的接触面能够连接起来，使其水平深入整个坝体内部中，而对于具体的长度，也需要根据坝体的真实情况来进行有效计算[6]。

5.5 小型病险水库细节治理策略

小型病险水库的改造环节中，还必须留意一些详细的处理因素，其中最重要的内容有以下几个方面：（1）维护堤坝构造，针对必须维护的堤坝，在挑选土壤层时，需要挑选与其他原材料相同的土壤层，以防止一些不匀称的地基沉降；（2）坝前水平遮盖，在水库上层有砾石层的地区，应铺装黏土，避免这种沙石随水流冲击；（3）防渗墙的作业主要选用浇筑混凝土的操作，在工程施工流程中有很多要点须留意，从主导孔的生产制造到导向性墙的基坑开挖和混凝土浇筑，再到各槽段的工程施工，而最后的混凝土浇筑要求施工人员严格执行操作方法，保证每步都能达到现阶段水库的防水层要求，加强最后的防渗墙检验，避免后面应用中产生更严重的问题。

5.6 提升水库防洪标准的工程对策

防汛是大坝的主要作用，小型水库也是如此。针对一些防汛问题不利的水库，必须提升水库防洪标准，具体做法是：（1）提升堤坝；（2）提升溢洪道。这两种对策都各有优点和缺点。

提升堤坝需要充足时间和精力，但成效却并不显著，中下游水库的防汛压力仍较大[7]，具体作业方式有两种，一种是在目前堤坝的基础上直接提升，另一种是在原堤坝背面复建，可依据实际情况提出具体措施。改建溢洪道的方式操作比较简单，工程施工量并不大，但会提升中下游水库的防汛压力，乃至导致中下游水库安全事故，对此应仔细挑选。根据现阶段情况分析，这两种方式主要是根据严格的设计来增强的。

5.7 提升水库工程施工质量的对策

小型水库存有的产品质量问题，工程施工操作比较复杂，小型水库存在问题可能是坝基或坝体。因此类型不同选择的应对策略也是不同的，具体包含水平层防护对策、垂直防水层对策及输水管道改造对策等，都是水库工程施工质量水平提高的重要途径。

垂直防水层是现在较常用的水库工程项目对策之一，具体方式包括以下几点。

（1）混凝土截渗墙。该办法适用于不稳定的基础坝，或易渗漏基础施工，主要选用浇筑混凝土到基础上的孔，产生全部防水层基础设施建设，提高抗渗等级性。（2）高压喷出注浆防水层。该办法主要是适用由砂砾卵石构成的坝基，这类坝基不但防渗特性差，非常容易塌陷和脱落，所以必须采用一些对策结构加固，高压喷出注浆可以切实解决这个问题，选用高压转动喷出的方式喷出基础下的砂砾卵石，使其凝固产生较强、密实度高的桩，加强防水层效果。该方式还具备工程施工简易、相对性划算的优势。（3）抗拨注浆防水层。该办法主要是适用以上两类方式无法处理的粉细砂和黏土层基础。首要目标是土壤层和地质构造，随后注浆，并将其相互连接，以做到防水的目标。除此之外，因为抗拨全过程中的压力，整个基础获得了结构加固[8]。

6 结语

总体而言，我国许多小型病险水库的治理形势相当严峻，常见的病险类型包含水库两岸仓库案例不稳定、水库运行管理落后、水库初期施工质量差等现象，不仅容易导致小型水库存在洪水排放和防涝功能的局限性，水库设施老化还会带来严重水库隐患，威胁到人们生命财产安全。相关水利行政管理部门必须及时解决这些问题，农业是我国的基本产业，水库对维持农业的稳定发展具有重要意义，有关部门必须加强水库管理，采取多种方法逐一解决小型病险水库的治理问题，提高水库工程整体施工质量，为实现水库健康平稳运行奠定基础。