2018小型水库除险加固设计探讨
摘要：由于水库的运行，容易受到老化、侵蚀和人为破坏的因素的影响，为使其长期安全地运行，就必须对水库进行除险加固处理。本文通过以往小型水库设计中存在的不足，对小型水库除险加固设计的原则和思路进行了论述。http://
关键词：小型水库；设计问题；除险加固
0前言
近年来，大量的小型水库工程为各地区的经济发展，特别是农业生产做出了很大的贡献，然而由于历史原因，这些水库中不同程度地存在着防洪标准偏低、工程质量差或工程年久失修、设备老化等问题。因此安全状况十分令人担忧，也造成了水库不能正常运行，不能充分发挥其效益，而且还严重威胁到下游人民生命财产的安全。根据已经进行消险加固设计的部分水库设计资料看，小型水库主要存在以下问题：
设计质量先天不足。由于一些水库的建设时间早，有的小型水库的建设质量都存在严重的先天不足，根据已经进行消险加固设计的部分水库设计资料看，有的小型水库基本上没有准确的设计资料；有的小型水库的设计都非常简单，设计精度不足，同时缺乏必要的前期勘测工作；有的水库由于设计标准一般都偏低，水库抗洪能力达不到标准要求，不能满足现行标准要求。
1小型水库加固设计依据和原则
小型水库除险加固设计的主要依据一般有以下几点：①国家及行业有关的规程规范；②水库安全鉴定报告及审批部门的鉴定意见；③水库原设计文件以及与本工程有关的文件、资料等。
原则上按照不加高坝顶高程、适当加大枢纽泄洪能力的方式，使水库防洪能力达到设计标准。小型水库建筑物除险加固，应基于安全经济、施工简单、易于质量控制的原则，针对具体情况综合分析比较，选择适用的措施。
2小型水库加固设计要点
小型水库除险加固设计包括如下内容：水文水利计算、工程地质、工程任务和规模、工程加固设计、施工组织设计、水库淹没处理和工程占地、环境影响(保护)和水土保持、工程管理及投资概(估)算等。根据省内有关规定，小型水库除险加固设计分初步设计和施工图设计两个阶段。其中施工图设计是在初步设计成果基础上进一步细化，与其它新建工程的设计无异。初步设计的工作内容和深度要求执行现行的编制规程。下面仅对与新建项目设计差异较大的水文水利计算、工程地质、工程任务和规模、工程加固设计等的设计要点作简要说明。
2.1水文水利计算
在安全鉴定洪水复核成果的基础上，根据水库设计阶段洪水计算的水文资料和运行期延长的水文资料，考虑建坝后上游地区人类活动的影响和水库工程现状，进一步复核有关的水文数据，进行设计洪水的复核和调洪计算。确定主要水文参数和成果，确定水库特征水位。设计洪水包括设计洪峰流量、设计洪水总量和设计洪水过程线。对难以获得流量资料的小型水库，可采用雨量资料或经验公式推求洪水的方法，但应对其计算成果进行合理性检查，调洪计算应考虑不同典型的设计和校核洪水，计算前应做好调洪计算条件如起调水位的核定工作，说明本工程洪水调节方式、洪水调度原则和泄洪方式，洪水调节计算条件包括：水库库容曲线、泄流曲线、汛期限制水位(起调水位)等，复核泄水建筑物规模、特征库容及相应水位。调洪计算采用静库容水量平衡法。水库除险加固原则上不抬高原批准的正常蓄水位和限汛水位。
进行水库洪水复核和调洪计算工作需收集下列基本资料。①水库原设计文件中的设计洪水计算部分；②运用期流域内相关雨量站降雨资料；③运用期流域内相关水文(位)站历年实测洪水资料及人类活动对水文参数的影响资料；④水位库容曲线；⑤水位泄量曲线；下游洪水淹没区社会、经济、人口等资料；⑦水库集水面积及其范围内分、蓄、调水工程的有关资料；⑧工程运行资料；⑨水库竣工验收及安全鉴定资料。在进行复核计算前，应对收集到的上述资料进行审查和评价。
2.2工程地质
小型水库枢纽主要建筑物一般包括拦河大坝、溢洪道及输水建筑物，因此，除险加固工程地质勘察的重点也是该三大建筑物。对小型水库而言，拦河大坝型式大都属于土坝或混凝土重力坝，而病险水库大坝大部分为土坝。根据工程除险加固的特点，设计要求的工程地质勘察工作至少应包括如下几部分内容：
①收集原工程地质资料，并对其进行分析整理，根据除险加固各设计阶段深度要求，进行现场补充地勘工作；②对各建筑物进行钻探取样，查明各建筑物的工程地质条件及水文地质条件；③查明除险加固所需各种天然建筑材料的产地位置、数量、质量和运输开采条件。
2.3工程任务和规模
工作的重点是根据安全鉴定的结论意见、工程各建筑物存在的安全隐患以及国民经济部门近期和远景计划对该工程的要求，论述工程除险加固的必要性；通过洪水调节，选定水库特征水位。
设计论证工作至少应包括如下两方面内容：①分析研究各部门对本项目综合利用方面的要求；②分析工程现状的效益结合本工程任务、现状、洪水调节计算成果等，进行工程安全复核计算与分析评价，应包括以下内容：大坝坝顶高程复核、大坝渗流安全性复核或分析评价、大坝结构安全性复核或分析评价；泄洪建筑物泄洪能力复核，泄洪建筑物结构和下游消能防冲设施安全性复核或分析评价；放水建筑物过流能力复核和结构安全评价。根据以上复核与分析，提出加固措施和建设内容。
3小型水库主要建筑物加固设计
小型水库主要建筑物加固设计主要包括拦河大坝、溢洪道、输水建筑物及其机电设备、金属结构的加固设计(电站部分一般不列入水库除险加固)。在确定主要建筑物加固设计方案以前，首先应在安全鉴定报告的基础上，根据除险加固设计阶段的地质勘察成果，对水库各主要水工建筑物及其机电设备、金属结构等进行再次复查，详细查出水库工程不安全的因素及存在的主要工程隐患。
3.1工程等别、建筑物级别及洪水标准复核
说明原设计工程等别、建筑物级别及洪水标准，按水库总库容(经论证规模变化的，应采用新数据)，根据《防洪标准》GB50201-94及《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，复核并确定除险加固后工程等别、建筑物级别，确定除险加固设计各水工建筑物的洪水标准。
3.2加固设计方案的比较与选择
病险水库存在的主要问题往往是水库防洪标准低、坝顶超高不足或坝体渗漏严重、坝坡不稳定、溢洪道无消能设施及归河设施、输水涵管断裂沉陷漏水或几种情况兼而有之。原则上按照不加高坝顶高程、适当加大枢纽泄洪能力的方式，使水库防洪能力达到设计标准。小型水库建筑物除险加固，应基于安全经济、施工简单、易于质量控制的原则，针对具体情况综合分析比较，选择适用的措施。
3.3拦河大坝加固设计
依据复核计算成果、地质资料，结合工程现状和历史险情，拟定大坝除险加固方案，通过方案比较选择合适的加固措施。大坝的除险加固措施应结合溢洪道整治方案综合考虑；坝体防渗、坝坡抗滑加固措施应结合上、下游坝坡整理等措施统筹安排。小型水库大坝除险加固一般地可采取以下工程措施：背水侧坝坡增加戗台或放缓下部坝坡、坝脚填塘、坝脚排水体等，以增加抗滑、抗渗稳定性；迎水侧坝坡增加粘土斜墙及铺盖、坝坡现浇混凝土防渗护坡、铺设置土工膜等。大坝迎水坡护坡一般采用混凝土护坡，背水坡护坡采用草皮护坡。
3.4泄洪建筑物加固设计
依据复核计算成果对建筑物结构及消能防冲设施进行除险加固。对防洪标准不足的险库，应比较扩大泄洪能力和加高大坝的方案；宜优先采用维持现状坝顶高程、整治溢洪道以扩大泄洪能力的方案。小型水库泄洪建筑物尽量采用开敞式，山区水库溢洪道堰顶不宜设隔墩；不得在溢洪控制段设置拦鱼设施。
3.5输水建筑物加固设计
对钢筋混凝土涵洞，一般采用加固方案，如拆除重建，应进行论证；对场工涵洞，一般可拆除重建，且土石坝体内原则上不保留场工结构涵体，对拆除有困难且工程量较大的也可研究可靠的封堵或加固措施。新建及拆除重建放水涵采用现浇钢筋混凝土箱涵，净孔高度应满足进孔检查的要求，涵节间设可靠止水及包箍；对于孔径小、水头低的放水涵，在条件许可的情况下，可采用虹吸管方案。涵洞控制段应设在大坝上游侧。
4结语
小型水库除险加固是水利工程建设的重要内容之一，是民心工程。水库除险加固设计的关键是要查明工程的现状及存在的安全隐患，根据工程存在的主要问题，有针对性地提出工程除险加固方案。只有这样，才能达到工程除险的目的，既能确保水库安全运行，同时又可控制工程投资，提高经济效益。
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