病险水库大坝的除险加固- 大数跨境

科学出版社

2022-07-02

导读：水库大坝病险成因与除险加固效果案例分析

水库是调控水资源时空分布、优化水资源配置、保障江河防洪安全的重要工程措施，是经济社会发展、生态环境改善不可替代的重要基础设施。中华人民共和国成立以后，筑坝事业快速发展。截至2019 年底，全国共建有各类水库98 112座(不含港、澳、台地区)，总库容8983 亿m³，其中大型水库744 座、中型水库3978 座、小型水库93 390 座。

▲ 在水利部登记注册的水库大坝规模和坝型分布

▍水库大坝安全状况

由于经济技术条件限制，建于20 世纪50～70年代的水库大坝普遍遗留了较多工程安全隐患，同时，20 世纪80、90 年代修建的大坝运行已超过20 年，随着使用年限的增加，也逐渐出现一些老化病害。病险水库对下游广大人民群众的生命和财产安全构成重要威胁，成为国家防洪安全体系中的短板和薄弱环节。

我国历来十分重视水库大坝安全与病险水库除险加固工作。早在“75·8”大洪水后，就对65 座大型水库进行了以提高防洪标准为主要目的的除险加固。1986年和1992 年全国又分别确定了第一批43 座、第二批38 座需要除险加固的重点病险水库。1998 年特大洪水后，更是加快了病险水库除险加固工作的实施步伐，确定按轻重缓急的原则分期分批实施病险水库除险加固工作。2000 年以来，先后启动实施了多批次规划，开展了大规模的病险水库除险加固工作，累计投入2400多亿元。然而，由于我国病险水库大坝数量众多，截至2021 年6 月，尚有8699座存量病险水库未实施除险加固，已实施除险加固的小型水库中有16 472 座存在遗留问题，且每年还会新增一定数量的病险水库。

“十三五”时期，我国水库大坝安全状况得到明显改善，综合效益进一步发挥。主要表现为一是全面落实了安全和防汛责任制；二是高度重视病险水库除险加固，有效消除了水库大坝安全隐患，提高了水库防洪调控能力，保障了大坝和下游生命财产安全；三是健全了运行管理制度和标准体系，建立了涵盖水库大坝运行管理全过程的制度体系；四是不断增强科技支撑能力，监测预警、隐患探测、安全诊断、缺陷修补和除险加固等技术明显提升，应对突发事件能力显著提高。“十三五”时期我国平均溃坝率0.03‰，远低于低溃坝率国家水平的0.1‰，标志着我国进入了低溃坝率国家行列。

然而，我国水库大坝运行状况和管理能力区域不平衡问题仍然突出，与高质量发展要求存在一定差距。国家提出“十四五”时期要完善流域防洪减灾体系，全面提升水安全保障能力。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》明确提出要加快病险水库除险加固，2022 年底前完成已实施小型病险水库除险加固项目遗留问题处理，2025 年底前完成现有病险水库除险加固和新增病险水库除险加固。

▍水库大坝除险加固

为消除现有病险水库安全隐患，保障工程安全，《“十四五”水库除险加固实施方案》提出，2025 年年底前，全部完成2020 年前已鉴定病险水库和2020 年已到安全鉴定期限、经鉴定后新增病险水库的除险加固任务；对“十四五”期间每年按期开展安全鉴定后新增的病险水库，及时实施除险加固。2022 年年底前，按照轻重缓急，优先对病险程度较高、防洪任务较重的水库抓紧实施除险加固。

案例：石漫滩水库大坝的加固处理

▲石漫滩水库典型坝段坝面裂缝和渗漏分布

▲石漫滩水库大坝上游加固处理

▲石漫滩水库大坝下游加固处理

我国经过多年病险水库除险加固实践研究，提出了一系列科学实用的病害诊断方法，研发了一批先进的病险水库除险加固实用技术，积累了大量丰富的除险加固成功经验。

病险水库大坝除险加固现状

分类统计已实施除险加固的水库大坝及采取的加固措施，结果如下。

除险加固的病险水库大坝中，大型水库58 座，占2.5%；中型水库744 座，占32.2%；小型水库1509 座，占65.3%。按坝型分类统计，土石坝占93.3%，浆砌石坝占5.6%，其余为混凝土坝。其中，土石坝中均质坝最多，占66%；其次为黏土心墙坝，占30%；黏土斜墙坝占3.5%；混凝土面板堆石坝占0.5%。
在提高防洪能力加固处理方面，以坝顶加高为主，约占48%；增加防浪墙和增大泄流能力次之，分别约为29%和18%；采取坝顶加高和增加泄流能力并举工程措施的占6%。
在渗流隐患加固处理方面，土石坝坝体防渗加固中采取混凝土防渗墙的占52%，采用高喷防渗墙的占5%，采用土工膜的占3%；坝基采取帷幕灌浆防渗处理的占36%。对于混凝土及浆砌石坝坝体存在的渗漏问题，主要采用增设混凝土面板和灌浆等方法。
结构隐患加固处理方面，在坝坡加固中，对护坡加固采取拆除重建措施的占46%、采取部分改造的占20%，采取局部翻新的占12%，无处理措施的占22%。
在溢洪道加固中，采取部分拆除改造措施的占73%，采取废弃重建的占4%，未采取加固措施的占23%。在输水隧洞或涵管等建筑物加固中，对进水塔采取加固或拆除重建的占85%，洞身采取加固措施的占66%，对出口消能设施采取加固措施的占10%，金属结构、启闭设备改造或维修更换的占82%。

但由于我国的水库分布广泛、坝基条件复杂、水文特征差别很大，水库除险加固的技术也不尽相同。如果不加分析盲目使用，不满足工程的适用条件，其结果是除险加固效果有限。因此，有必要对大坝病害诊断方法、除险加固技术进行分析比较，筛选出既能实现除险目的、又经济合理的除险加固方案。

此外，尽管水库除险加固工作消除了一些病害隐患，但也应看出，目前我国病险水库除险加固还存在不甚完善和合理之处，甚至诱发重大险情或事故。如新疆生产建设兵团八一水库(2004 年1 月)、青海英德尔水库(2005 年4 月)、甘肃小海子水库(2007 年4 月)、内蒙古岗岗水库(2007 年7 月)、海南博冯水库(2009 年4 月)、吉林大河水库(2010 年7 月)、广西卡马水库(2009 年7 月)及青海温泉水库(2010 年7 月)等在加固过程中或加固后一段时期内溃坝或出现重大险情。这进一步说明目前的除险加固工作仍存在着一些不足之处，必须通过病害成因分析、除险加固效果评估工作等的总结分析，以指导今后的病险水库除险加固工作，杜绝类似事件发生。

病险水库安全诊断和病险成因分析是科学合理除险加固的前提与基础。大坝安全监测资料分析与性态评价、隐患探测与病害诊断是水库大坝安全鉴定、除险加固设计依据的重要手段。同时，总结典型土石坝、混凝土坝和砌石坝等常见坝型的典型除险加固方案及其效果，可为未来水库大坝建设和病险水库除险加固工作提供重要的指导和借鉴。

▍水库大坝病险成因与除险加固效果案例分析

《水库大坝病险成因与除险加固效果案例分析》从总结现有水库常见病害和除险加固技术入手，以多座水库大坝为案例分析研究大坝病害、成因及除险加固措施与效果，探讨病险水库除险加固项目溃坝原因，最后提出除险加固效果评价内容和模型。