水库大坝运行管理与病险处理

水库大坝运行管理与病险处理

陈永华

广东四会市贞山水利水电管理站广东肇庆526200

摘要：水库作为我国社会经济发展的重要组成部分,从过去到现在都一直发挥着重要作用,保证水库的正常运行,能够最大程度地提高经济效益与社会效益。本文讲述了当前水库大坝运行管理的概况，指出现今水库所存在的病险问题，并提出针对性的建议，希望能保障水库的运行安全。

关键词：水库大坝；运行管理；病险处理

前言

我国是拥有水库最多的国家，水库对国民生产生活用水具有十分重要的意义。在涝雨季节,水库可以蓄水防洪,减小下游河道洪峰流量；在干旱季节,水库可以对下游用水用户进行补给,缓解水资源缺乏压力,进行饮用水补给、农田灌溉等,并且在一定程度上可以调节当地气候。但我国水库大多建于20世纪50~70年代,受当时经济、技术、资料的限制,很多工程建设标准低,质量较差,加上多年来水库运行管理水平参差不齐,许多水库都存在病险问题。有效提高水库运行管理，并解决水库现存的病险问题是当前重点。

1.水库大坝运行管理概况

1.1水库安全管理机构设置

某水库是自收自支水管事业单位，副科级编制，定编25人。当前在职职工23人，退休17人。科级领导职数3名，其中副科级3名;专业技术人员共10名，其中中级职称6名，初级职称4名。长期外调3人，实际在岗18人，实际一线工程技术人员6名。从现有人员组成和年龄结构上看，存在老龄化趋势严重，工程技术人员和机电操作人员缺乏的问题，需要及时补充新鲜血液，确保水库运行管理安全。

1.2防汛抢险应急预案

1.2.1汛情及抗洪抢险措施

水库管理单位做好一切抗洪抢险准备工作，通讯设施完好畅通，备用电源试运行良好，泄洪设施设备启动灵活，防汛物资储备充足。改防汛指挥部组织300人的保坝抢险民兵队伍，水库处于非常状态时，能够及时上坝抢险，抢险力量不足时可申请部队参与。保持输水洞畅通，配合排沙洞及溢洪道泄洪，未经上级批准，任何人不得随意关闭输水洞平板闸门。水库管理人员严格坚守工作岗位，加强水情观测，密切监视工程设施运行情况，及时与上游取得联系，掌握雨情、水情信息，认真分析，及时传递。若遇超标洪水发生，水库大坝处于危险状态，又与外界失去联系，由现场防汛领导人负责制定方案，采取紧急措施以保大坝安全。

1.2.2工程险情

(1)当坝体出现异常渗漏时:采取“上截、下排”的方法。在坝后设导渗沟，沟内设滤水体，在渗水出露的适当范围内，先铺设滤料垫层，然后填石料或土料盖压。当查明上游渗水部位时采用抛黏土的方法封堵渗漏入口。

(2)当坝体产生滑坡时:采取上部减载，下部压重的方法，即首先在滑动体下部用砂石料、土袋等压重固脚，防止险情恶化。

(3)当坝体出现漏洞、管涌时:还是采取“上截、下排”方法，并根据实际情况迅速降低库水位，当危及坝体安全时要迅速打开溢洪道和排沙泄洪洞，迅速降低库水位，防止溃坝。

(4)迎水坡水下部分坝面发生沉陷、空洞时:采取抛块石、石笼、土袋的方法进行临时加固处理。

(5)启闭机故障由水库管理所排除，非技术故障请示敦煌市防汛抗旱办处理。

(6)泄流建筑物故障由现场抗洪抢险领导小组组织抢险队伍处理。

2.水库病险问题及处理

水库虽然经过2003年的除险加固及后期的工程维修，但是除险加固初步设计阶段因工程投资额的限定，设计深度不够，有些存在问题的工程未曾考虑周全，还留有尾巴，少部分工程隐患未能得到彻底的根除。除险加固主体工程结束后10a多的运行中，曾经历了2007年、2011年、2012年和2015年4次较大洪水考验，最高洪水位达1430.91m，最大泄量180m3/s，枢纽工程未发生重大险情，但未加固过的工程隐患，依然影响着水库汛期防汛调度运行，主要工程项目有:

2.1溢洪道存在问题及处理

该水库溢洪道中心线位于2号副坝0+215m处，原溢洪道是一座自溃式溢流堰挡水土堤，堰顶高程1428m，低于水库最高蓄水位1431.1m，严重影响水库安全蓄水，特别是水库在冬春季长时间高水位运行中出现了堤后大面积渗水的危险情况，经甘肃省水电设计院专家现场勘测，报上级主管部门批准，于1998年到1999年对溢洪道进行了改建。现溢洪道为净宽2m×8m，闸门高度5.2m，堰顶高程1427m的闸门控制式溢流堰。堰后自由消能段底部未作浇筑处理，岩石外露，高低不平，库水位达到1426m左右时就会在石头缝隙中出现渗流，库水位继续上升时堰后八字墙和连接的渠道浆砌石护坡上会陆续出现渗水点，同时在溢洪道上游两侧发现坝坡、防浪墙和坝顶路面有塌陷、裂缝和错位的现象，采用红土跟踪法观测分析，是原溢洪道溢流堰侧墙与水库大坝心墙接触面未处理好，在改建时仅做了简易的混凝土防渗墙，没有彻底解决接触面的渗水问题，渗流通道依然存在。因该段位于整个大坝的最右端，与山体相连，坝体较低，目前尚未发生不安全事故，但始终是个隐患。建议对现溢洪道两侧闸墩与坝体心墙接触面进行防渗处理，消除安全隐患。

溢洪道尾水渠泄洪水流切割砂砾石层后垂直冲向河道，正好与前洞口泄水渠泄洪水流、排沙洞泄洪水流相碰撞，溢洪道切割砂砾石层带来的大量沙石瞬间就会在3处水流交汇处形成淤堵坝，导致前洞口泄水渠水流倒灌，直接威胁前洞口总干渠首枢纽工程、一号涵洞和电站安全严重影响行洪河道正常排洪。除险加固工程对溢洪道尾水渠做了改道和延伸护砌处理，但不彻底，未能完全解决这一隐患。建议对溢洪道尾水渠继续做改道和关键段护砌处理。

2.2水库大坝存在问题及处理

水库大坝为沥青混凝土心墙砂砾土石坝，全长818m、主坝顶宽7.0m、副坝顶宽5.0m，坝顶高程为1432.3m、最大坝高56.8m，防浪墙高程1433.5m、墙高1.2m。2003年除险加固工程对主坝迎水坡左右两侧坝体，即输水发电洞进口和排沙泄洪洞进口处坝体进行了加宽加厚处理，在输水洞进口段右侧做了高档墙，向前延伸了排沙泄洪洞进口，消除了这两段坝坡坡比不稳定的安全隐患。但在坝体加宽加厚和原坝面砌石拆除过程中，对坝体原有稳定产生影响，在重新砌筑坝坡时又有重型施工车辆在坝顶通过，对坝体稳定夜造成一定影响。2004年底除险加固工程主体完工后水库开始正常高水位运行，大坝安全监测数据发生了突变，经过1a的调蓄运行后，大坝安全监测数据变化重新趋于稳定。2016年5月在水库长期高水位运行的情况下，坝体表面出现了防浪墙和安全护栏前倾，后坝坡顶部同步前倾的细微变化，安全监测数据也出现了波动，对大坝的安全影响难以作出判断，在此次安全鉴定中希望能够得到专家的分析判定，同时提出处理方案和运行管理方面的意见建议。

2.3排沙泄洪洞所在的独立山体存在问题及处理

排沙泄洪洞所在的独立山体岩石裂隙较多，弧形工作闸门竖井四壁混凝土表面长期有水渗出，随着库水位上升越来越大，甚至形成孔流，设备和人员工作环境极度潮湿，对闸门和机电启闭设备用电安全、防腐安全造成影响。位于该山体西侧，主坝右坝肩的a19、a15两个测压管管水位在库水位上升到某一段时变化幅度较大，与其它测压管变化趋势形成强烈对比，经长期跟踪观测分析，与山体岩石裂隙有关，目前尚未对绕坝渗流和坝体安全产生影响，但长期不处理会不会形成安全隐患也很难判定，建议对该段山体进行固结灌浆或其他工程措施进行处理，及早消除可能存在的安全隐患。

2.4输水发电洞出口锥形阀存在问题及处理

输水发电洞出口锥形阀是水库一般性洪水调度、兴利调蓄调度、排沙运行调度和发电及灌溉供水调度的关键性控制阀门。在二期扩建工程结束后，随着全球气温不断升高，冰川融水和暴雨形成的洪水频率越来越高，入库泥沙越来越多，严重影响了水库防洪兴利调度，引起了上级主管部门和敦煌市政府的高度关注，制定了水库年度排沙计划和任务指标。因输水发电洞进口比排沙泄洪洞进口低8m，水库空库排沙的泥沙水流只有通过锥形阀泄出，泥沙水流像高速旋转的砂轮机打磨锥形阀阀体和阀套，对锥形阀整体结构安全造成极大破坏，局部变形严重还影响正常操作运行。在除险加固工程前的1999年和除险加固工程中的2008年分别两次对锥形阀进行了原样更换。没有按照除险加固工程初步设计报告中提出的对锥形阀及闸室进行整体拆除，改建为弧形闸门控制的处理方案。造成2008年更换的锥形阀在运行六七年后就出现了严重磨损，存在重大安全隐患。目前锥形阀带病运行，安全隐患随时爆发，急需尽快解决。建议恢复除险加固工程初步设计报告中提出的处理方案，改建为弧形闸门控制。

2.5排沙期间泥沙水流通道存在问题及处理

水库空库排沙水流出锥形阀后经泄流明渠陡坡挑入消力池(龙涡)，泥沙水流在龙涡沉淀后进入一号涵洞，再经前洞口总干渠首泄水闸导入泄水渠排入河道，与排沙泄洪洞排沙泄流汇在一起。存在的问题是:泥沙流在水库排洪或排沙期间会造成前洞口泄水渠淤堵，从而引起1号涵洞底部淤积抬高，使涵洞过水断面减小，过流不畅，最终导致输水发电洞出口泄流明渠陡坡消力池(龙涡)不断淤积抬高，泥沙水流随时都会倒灌进入发电站厂房，对人员和设备安全造成极大威胁，同时极大地影响了防洪调度安全和水库排沙效果。建议在泄流明渠陡坡上游弯道处修建分水闸，在闸后新建排洪渡槽或绕行排洪渠道。灌溉和发电水流经陡坡或电站尾水渠进入龙涡，然后经1号涵洞进入灌溉渠道或排入河道;泄洪或排沙水流经新修建的渡槽或排洪渠道直接投入河道，彻底消除排洪或排沙水流对电站、龙涡、一号涵洞，前洞口总干渠首枢纽等工程设施的安全隐患和重大威胁，同时又能提高水库防洪调度和排沙运行调度的安全性，扩大水库排沙效果。

2.6水库淤积存在问题及处理

淤积问题是水库运行管理的顽疾，该河是一条多泥沙河流，二期工程前统计的多年入库泥沙年均167万t，在二期工程结束后，特别是近10a较大洪水频率增加，入库泥沙大幅度增加，造成实际库容越来越小，现已侵占了部分调洪库容，对水库防洪兴利调度产生重大影响。水情汛情预测报受泥沙淤积影响，使用的1992年库容特性曲线反推算计算出的入库流量和水量不够准确，不能正确反映该河实际的多年平均流量和年径流量等关键信息。建议通过工程措施恢复部分调洪库容，重新测定水库实际库容，经有关部门审核认定后立即投入使用。

2.7大坝安全自动化监测系统存在问题及处理

水库大坝安全自动化监测系统是除险加固工程中的建设内容，因未按原设计进行建设，导致建设标准降低，采用的设施设备技术落后，现已全部瘫痪报废，失去维修价值。建议重新建设采用技术含量高的电气元件和传感器、性能稳定的传输光纤、技术先进的信息处理器和软件处理系统为主的大坝安全自动化监测系统，提高水库大坝安全监测水平和监测成果的时效性、准确性。

3.结束语

水库大坝在防范洪水、发电以及水利灌溉方面发挥着良好的效益，其安全是我国政府高度重视的问题之一。科学、安全的水库运行管理与有效地治理水库病险的问题能延长水库使用的寿命,增强其蓄洪防洪能力使水库下游人民的生命及财产安全,以及农田灌溉等方面得以可靠的保障，进而促进水库工程的可持续发展。

参考文献:

【1】杨世江,张祺,赵环宇,石达,李欣.辽宁省病险水库治理规划[J].科技资讯.2008(02)

【2】颇俊.浅谈小型水库的除险加固措施[J].企业技术开发.2015(17)