小型水库除险加固工程设计案例分析

中图分类号：TV697 文献标识码：A

引言

小型水库在我国水利工程体系中占据着重要地位，它们为农业灌溉、农村供水、防洪减灾等方面发挥了关键作用。然而，随着时间的推移，许多小型水库面临着各种安全隐患，如坝体老化、渗漏、溢洪道损坏等问题，这些隐患不仅影响水库的正常运行，还可能对下游地区的生命财产安全构成威胁。因此，对小型水库进行除险加固设计具有十分重要的现实意义。本文将通过具体的工程案例，对小型水库除险加固工程设计进行深入分析。

1 工程概况

水库大坝为水泥白灰色浆砌石重力坝。现状坝顶高程 441.00m ，河底高程 420.20m ，最大坝高 20.80m ，坝顶长 63.50m ，坝峰宽 1.84m ，最大断面底宽 20.82m ，坝顶防浪墙宽 0.84m ，高 0.87m ，右侧挡水坝长 23.25m ，左侧长 17.95m ；大坝上游坡比1:0.11，下游坡比1:0.81。

2 小型病险水库除险加固设计存在的问题

2.1 水库基础资料缺失

由于缺乏准确详细的水库基础资料，如水库的地质构造、水文历史数据、坝体原始设计参数等，设计人员难以全面了解水库的实际情况。在地质方面，不清楚地下岩层分布和土壤特性，就无法精准评估坝体基础的承载能力和稳定性，可能导致加固方案在基础处理上出现偏差。对于水文数据，缺少长期的水位、流量、洪水频率等记录，就难以合理设计溢洪道和泄洪设施的规模，可能使水库在遭遇较大洪水时无法有效泄洪，增加漫坝等风险。而且原始设计参数的缺失，使得难以判断坝体的老化程度和潜在薄弱环节，加固措施可能无法有的放矢，影响除险加固的效果和质量。

2.2 水文资料欠缺

由于缺乏精确的水文数据，对水库的来水情况和洪水特性难以进行准确的评估。这导致在进行水库设计时，难以精确计算出水库的设计洪水位和校核洪水位，进而无法合理地确定坝顶的高程。这种不确定性可能会导致坝顶高程设置不足，在洪水来临时，水库面临漫顶的风险[1]。另一方面，对枯水期的流量估计不准确，这将直接影响到水库的蓄水和供水调度计划。如果估计偏低，可能会导致在枯水季节无法满足下游地区的用水需求，从而影响到下游居民的正常生活和工农业生产。此外，由于缺乏详尽的水文资料，在设计泄水建筑物时，无法精准地确定其泄流能力。这可能会造成泄水不畅或过度泄水的情况，进而影响水库的正常运行，甚至可能对周边地区的安全造成威胁。

3 大坝除险加固设计

3.1 溢流坝设计

首先，要确定溢流坝的合适尺寸和形状，这需要结合水库的预计来水量、泄洪要求以及周边地形地貌等因素。合适的尺寸和形状能够保证在洪水期间有效泄洪，避免出现泄水不畅的问题。其次，溢流坝的建筑材料选择至关重要，应选用高强度、抗侵蚀的材料，以确保其在长期的水流冲击和环境作用下仍能保持稳定。再者，要设计合理的消能设施，减少水流对坝体和下游河道的冲刷。可以采用挑流消能、底流消能等方式，根据实际情况选择最适合的消能方案，保障溢流坝的安全和周边地区的稳定。同时，还要做好溢流坝的防渗处理，防止水库水通过坝体渗漏，影响坝体的稳定性和水库的正常蓄水。

3.2 坝体补强灌浆设计

在开始对大坝进行加固工作之前，首要任务是对整个坝体进行一次全面而细致的检查和评估。这一步骤包括了对坝体上所有裂缝、孔洞以及其他潜在缺陷的详细定位，精确测量这些缺陷的尺寸大小，并且记录它们在坝体上的具体分布情况。通过这些检测数据，可以明确灌浆工作的具体范围和深度，以确保修复工作的针对性和有效性。选择合适的灌浆材料对于整个修复过程来说至关重要。在选择材料时，必须综合考虑其流动性、粘结性以及耐久性等关键性能指标，以确保所选材料能够有效地填充坝体中的所有缺陷，并且与坝体材料紧密结合，形成一个坚固的整体。在制定灌浆工艺时，需要科学合理地确定一系列关键参数，这包括灌浆压力的大小、灌浆速度的快慢以及灌浆的顺序等[2]。在实际的灌浆过程中，实时监测是不可或缺的环节，通过监测可以及时发现并调整灌浆参数，从而确保灌浆工作的质量。灌浆工作完成后，对坝体进行再次的检测和评估是必要的步骤，这有助于了解灌浆效果是否达到了预期目标。如果检测结果表明某些部位的灌浆效果不理想，不符合要求，那么就需要进行补充灌浆或其他必要的处理措施。通过这些后续工作，可以进一步提高坝体的整体性和稳定性，从而增强坝体的抗渗能力和承载能力，确保大坝的安全运行。

3.3 输水洞改造设计

首先要对现有输水洞进行全面细致的检测，了解其结构完整性、水流状况以及存在的病害问题。基于检测结果，制定科学合理的改造方案。改造过程中，对于洞身结构的加固是关键环节，可以采用衬砌加固、锚固等技术手段，增强洞身的承载能力和稳定性。同时，要优化输水洞的过流能力，通过合理调整洞径大小、改善洞内表面粗糙度等方式，减少水流阻力，提高输水效率。在输水洞的进出口部位，要做好防护和衔接设计，防止水流冲刷和渗漏，确保与上下游水利设施的良好配合。此外，还需考虑改造工程的施工安全和可行性，制定详细的施工计划和安全保障措施，以确保改造工作能够顺利实施，提升输水洞的性能和可靠性，为小型水库的安全运行和水资源调配提供有力保障。

3.4 大坝观测及管理设施设计

在对水库大坝进行安全监测时，应当全面考虑多个关键的观测领域，包括但不限于变形观测、渗流观测以及水位观测等方面。对于变形观测，可以通过设置一系列的位移观测点，运用高精度的测量仪器，如全站仪或GNSS 设备，定期对大坝的水平位移和垂直位移进行精确监测。这样的做法有助于及时发现并掌握大坝的变形情况，确保其结构的稳定性。至于渗流观测，需要在坝体、坝基以及绕坝渗流区域合理布置测压管和其他监测设备，以实时监测渗流压力和渗流量。通过这些数据的分析，可以及时发现潜在的渗流问题，防止可能的渗漏风险。水位观测方面，安装精确的水位计是至关重要的，它们能够准确记录水库水位的实时变化，为水库的运行调度提供必要的数据支持，确保水库的合理蓄水和放水。同时，为了保障观测数据的及时传输和准确分析，必须建立一套完善的管理设施。这包括观测房、通信线路、数据处理系统等关键组成部分，它们共同确保观测数据能够被及时、准确地传输和分析。

结束语

小型水库除险加固工程意义重大，不仅关乎周边地区的防洪安全，也对农业灌溉、水资源调配等起着关键作用。通过本文对小型病险水库除险加固设计存在问题的分析，以及大坝除险加固设计各方面的阐述，尤其是大坝观测及管理设施设计这一保障水库安全运行的重要环节，认识到只有综合考虑各项因素，采取科学合理的设计方案，才能有效解决小型水库存在的隐患。

参考文献

[1] 简从义.某水库枢纽大坝工程除险加固设计要点［J］.河南水利与南水北调，2023（10）：77-78.

[2] 冯 晓 娟 . 小 型 水 库 除 险 加 固 工 程 要 点 探 讨 [J]. 珠 江 水运,2021,(03):17-18.