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湖南小排吾水库蓄水安全鉴定关键问题与思考

2021-11-28董成会张敏沈细中

科技资讯 2021年21期
关键词:除险帷幕蓄水

董成会 张敏 沈细中

摘  要:蓄水安全鉴定是水利工程阶段验收的一项重要工作,该文从水库蓄水安全鉴定工作入手,通过总结鉴定工作,深入分析典型问题,提出相应的思考与建议。结合工程实际和工作经验,总结细化的蓄水安全鉴定工作程序可为水库蓄水安全鉴定工作提供支撑;针对该次水库蓄水安全鉴定存在的一些典型问题引起的思考,可为水库管理工作提供参考。

关键词:小排吾水库   渗漏   蓄水安全鉴定   地下暗河

中图分类号:TV697                         文献标识码:A文章编号:1672-3791(2021)07(c)-0068-04

Abstract: Water storage safety appraisal is an important work in the stage acceptance of water conservancy projects. This paper starts with the water storage safety appraisal of reservoirs, summarizes the appraisal work, deeply analyzes the typical problems, and puts forward corresponding thoughts and suggestions. Combined with the engineering practice and work experience, the detailed water storage safety appraisal procedure can provide support for the water storage safety appraisal of the reservoir; In view of some typical problems existing in the reservoir storage safety appraisal, this paper can provide reference for reservoir management.

Key Words: Xiaopaiwu Reservoir; Leakage; Water storage safety appraisal; Underground river

1  绪论

水库蓄水安全鉴定是新建或除险加固工程下闸蓄水阶段验收的必要依据[1-2],其工作的重点是依据相关规程规范、技术文件和合同规定的安全、质量标准,检查设计、施工、监理等方面是否存在影响工程安全蓄水的问题,并提出工程蓄水安全评价意见。

小排吾水库位于湖南湘西自治州花垣县境内,控制集雨面积50.6 km2(其中外引402 km2),总库容1 208.1万m3,水库设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准为1 000年一遇[3],是一座以灌溉为主,兼顾防洪、供水、发电、养鱼等综合效益的中型水利工程。水库始建于1966年9月,渗漏问题一直存在,经建库初期的坝内铺盖、20世纪80年代的重点地段防渗帷幕灌浆及2001—2003年主坝坝体劈裂灌浆、坝基的帷幕灌浆等除险加固工程处理,取得了较好的防渗效果,并发挥了显著的经济和社会效益,但工程处理不全面,防渗帷幕不成整体,工程处理措施未能从根本上解决水库渗漏问题,而且随着水库运行年限的增长,在长期高水头作用下,防渗帷幕逐渐失效,溶洞充填物被击穿产生渗透破坏,水库渗漏现象日趋严重[4]。2015年3月至2018年5月开展了新一轮的除险加固工作,主要内容包括:大坝坝基、坝体、坝肩防渗处理、坝顶与坝坡整治,溢洪道新建平板钢闸门闸室、增设闸门,侧墙拆除重建,输水隧洞闸阀更换,库区溶洞封堵等。

2  蓄水安全鉴定内容及程序

2.1 工作内容

水库蓄水安全鉴定的主要内容包括:工程防洪与度汛评价、工程地质条件评价、坝体(除险加固)设计与施工安全评价、输泄水建筑物安全评价、金属结构安全评价、安全监测系统评价、水库蓄水、防洪抢险等方案评价。对于除险加固工程,实际工作过程中重点关注除险加固内容以及对工程安全可能造成的影响。

2.2 工作程序及细化

根据《水利水电建设工程验收技术鉴定导则》(SL670-2015)鉴定工作程序分为4个阶段,即工作大纲编制、自检报告编写、现场鉴定与鉴定报告编写、鉴定报告审定,结合工程实际及工作经验,总结各阶段的工作程序及方法如下[5-6],工程流程见图1。

(1)鉴定单位组织成立专家组。收集(除险加固)初步设计、施工图设计及设计变更、工程建设相关资料等,明确工作范围和主要内容,编制蓄水安全鉴定工作大纲。

(2)鉴定单位组织专家第一次现场查勘及会议。布置蓄水安全鉴定工作,召开各参建方现场座谈会,在听取项目法人、设计、监理、施工安装等參建单位意见的基础上,完善工作大纲内容,提出鉴定工作所需资料清单、参建各方自检报告编制要求和蓄水安全鉴定所需补充工作。

(3)参建单位提交自检报告。设计、监理、施工、设备制造与安装、安全监测等单位应根据蓄水安全鉴定工作大纲要求,分别编写蓄水安全鉴定自检报告,项目法人编写工程建设管理工作报告。上述报告经各单位审定后提交蓄水安全鉴定单位。

(4)鉴定单位第二次工程现场核查及与参建各方交换意见。听取项目法人、设计、施工、监理、质量监督等单位的情况介绍,查阅各类工程资料,全面了解工程建设情况。

(5)复核与评价水库鉴定工作内容。对现场鉴定中发现的有关设计、施工、设备制造及安装等方面的质量问题,进行水文复核计算、大坝结构安全复核、输泄水建筑物结构安全复核、度汛及蓄水方案复核、金属结构安全复核、安全监测资料分析复核等工作。必要时可要求有关单位补充资料或现场检测[7-8]。

(6)编制蓄水安全鉴定报告初稿。在上述工作的基础上,与参建各方交换意见后,鉴定单位组织编制蓄水安全鉴定报告初稿。

(7)鉴定单位召开专家评审会,提交成果报告。专家集体讨论,形成工程蓄水安全鉴定修改稿,经评审和专家签字后,提交建设管理单位。

3  主要问题与思考

3.1 新建闸门抬高水库正常蓄水位

水库设计正常蓄水位581 m,因水库长期渗漏,1975年为了确保水库安全,大坝溢洪道堰顶高程从581 m高程降到目前的578 m运行,近年来汛限水位一直低于578 m,581 m高程以下被附近村民侵占为农田或建房居住。由于地方财政困难,搬迁安置工作在本次除险加固完工前难以解决。该次除险加固的主要任务之一就是将水库正常蓄水位恢复至581 m。为解决这一矛盾,建设单位和设计单位提出了常开式闸门设计变更方案,溢洪道堰顶高程仍保持578 m,增设3 m高的闸门,以备在搬迁完成后,恢复水库正常蓄水位至581 m。此项为设计重大变更,蓄水安全鉴定项目组查阅了湖南省水利厅专题会议专家审查意见,一致同意该方案,并对设计变更进行了批复,符合程序规定。

思考:小排吾水库采用新建闸门后期抬高正常蓄水位的方式,虽具有一定特殊原因,暂时解决了移民安置与水库蓄水的矛盾,但给水库防汛抢险带来挑战。闸门保持常开,就需要启闭机长时间带荷载运行,汛期若闸门无法正常开闭,会给水库安全运行带来严重威胁。后期移民搬迁完成后,采用闸门长期挡水,其密封性和稳定性也将面临挑战。作为水库蓄水安全鉴定单位,評价该方案在蓄水安全上符合规范要求,但建议管理单位积极推进水库管理范围内的移民搬迁工作,尽快恢复设计堰顶高程为宜。

3.2 大坝渗漏问题处理

库区范围有暗河相通,夯彩垭口地下暗河出口位于大坝左岸下游约300 m,以岩溶泉的形式排泄。出口高程为544.6 m,洞口宽约2 m,高1.5 m,发育于清虚洞组薄层灰岩中。据已有水文资料,最枯流量为0.105 m3/s、常年实测渗流量为1.38 m3/s,在最高库水位时,其渗流量可达2.4 m3/s。已基本查明夯彩泉主要有3条补给通道,呈树枝状,集中排泄于夯彩泉。其一为库内干洞—叫化子洞—无名洞—夯彩泉地下暗河补给,其他两个途径是来自水库左岸地表分水岭的直接补给,与水库无水力联系。由于夯彩岩溶泉是水库一处集中渗漏点,渗漏量大,1984年曾对夯彩垭口一带进行了防渗处理,设防渗帷幕以封堵夯彩垭口地下暗河通道,防渗帷幕深度在77.5 m左右。通过防渗堵漏灌浆,有效地封堵了垭口一带地下暗河以上的与暗河连通的岩溶洞穴,减少库水向夯彩泉水渗漏量。但在长期库水作用下,地下暗河充填物被库水水头或来自左岸山坡内的较高水头击穿而产生渗透破坏,导致地下暗河成为库水新的集中渗漏通道。根据连通试验,其流速在0.03 m/s以上,溶洞规模大,充填物较多,排泄通道不畅通。空库期暴雨时由于大觉雾后山一带地下水的补给,通道内排泄不畅由此溢入库内,在水库蓄水后呈羽状补给此岩溶渗漏通道。此外,在夯彩垭口近库内侧分布有较多的岩溶塌陷、消水点,其形态为溶蚀裂隙和小溶洞,通道沿垭口小排吾断层下盘的牵引背斜轴部发育,排泄较顺畅,流速0.21 m/s以上,在夯彩垭口库外汇集于干洞—叫化子洞—无名洞—夯彩泉地下暗河集中排泄于夯彩岩溶泉。该次除险加固处理情况如下。

(1)主坝左岸坝肩渗漏,在夯彩垭口一带的沿干洞—叫化子洞—无名洞—夯彩泉地下暗河发生集中渗漏,渗透下限高程为510 m。除险加固工程对主坝左坝肩进行了防渗处理,灌浆帷幕设计最深高程为510 m,实际帷幕灌浆量7 299.1 m3。

(2)主、副坝坝基面状渗漏,以及沿岩溶管道—涵洞顶泉、副坝左坝肩段坝基490 m高程以下的溶洞或地下暗河及左岸汇集到夯彩泉的集中渗漏问题。除险加固工程对主副坝连接处及副坝坝基进行帷幕灌浆处理,灌浆帷幕设计最深高程为460 m。右坝肩帷幕灌浆量1 606.8 m3,主副坝连接处帷幕灌浆量837.4 m3。经自检及第三方检测,满足规范和设计要求。

(3)针对库区存在的地下暗河问题,共封堵包括干洞、叫花子洞、无名洞在内落水洞15处,土方回填超3 000 m3,浆砌块石超1 000 m3,封堵C20混凝土超4 500 m3,有效地解决了落水洞及库区地下暗河问题。

思考:由于库区存在地下暗河、溶洞及泉眼等不良地质条件,对主坝、副坝及溢洪道的渗漏影响较大,虽经除险加固工程减少了各通道的渗漏,经检测满足了设计和规范要求,但坝下渗漏通道及地下暗河仍将继续发育,水库蓄水后难以被发现。因此,建设管理单位仍需加强坝后量水堰的渗漏量及夯彩泉流量的观测,确保水库安全运行。

3.3 水库管理技术力量传承问题

在开展小排吾水库蓄水安全鉴定工作中,得到了水库管理单位和地方水行政主管部门的大力支持。该水库设有专门的管理所,岗位设置齐全。但水库管理技术人员配备不足,目前仅有一退休返聘人员系统掌握水库资料及详情。由于工程地处偏僻山区,交通不便且工资待遇较低,缺少青年技术人才扎根水库一线管理工作,青年人“不愿来、留不住”问题突出,出现人才断层现象。由于我国中小型水库众多,且多为公益属性,经济效益不足,人员工资及福利多为地方财政托底,和大城市工作就业岗位待遇差距较大。这也是我国水利基层单位所面临共性问题,值得水利行业共同关注。

思考:建议水利行业关注基层单位青年人“不愿来、留不住”的问题,从政策和经济上向水利基层单位人员适当倾斜,吸引和留住青年人才,确保我国水利事业稳定、健康和可持续发展。

4  结语

水库蓄水安全鉴定是一项系统工作,关系工程蓄水安全和人民群众生命财产安全,责任重大,需鉴定单位和各参建单位、质量监督、水行政主管部门的配合下才能顺利完成。及时掌握水库运行状态,对加强水库质量管理,保证水库安全运行,保障工程及上下游人民生命财产安全具有重要意义。水利工程具备特殊性,研究各工程存在的典型问题,有利于掌握不同工程特性,针对性地发现问题、提出问题和思考,同时可为水库蓄水安全鉴定和水库管理工作提供参考。

参考文献

[1] 水利水电建设工程蓄水安全鉴定暂行办法[J].水利技术监督,1999(3):1-2.

[2] 中华人民共和国水利部.水利水电建设工程验收技术鉴定导则:SL670-2015[S].北京:中国水利水电出版社,2015.

[3] 中华人民共和国水利部.水利水电工程等级划分及洪水标准:SL252-2017[S].北京:中国水利水电出版社,2017.

[4] 邹秋野.阜新市佛寺水库除险加固设计研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2019.

[5] 胡少翔.水利水电工程移民档案管理研究[D].郑州:华北水利水电大学,2020.

[6] 胡国平,刘斌,周永门.水库除险加固后蓄水安全鉴定问题分析及对策探讨[J].江西水利科技.2017,43(6):446-448.

[7] 杨继宇,张玉飞,鲍宏兴.中叶水库蓄水安全鉴定及评价[J].河南水利与南水北调,2019,48(8):85-86,90.

[8] 武菲.三峡工程决策研究[D].北京:中共中央党校,2019.

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