水庫大壩常見病害及危險因素和防治措施

　　摘要：水庫大壩在防洪、灌溉、發(fā)電、分洪、蓄水等方面發(fā)揮著巨大的效益，但水庫的安全隱患時有存在，加強水庫安全監(jiān)督和管理，規(guī)范水庫大壩安全工作，保障大壩的安全運行，保證人民生命財產(chǎn)安全具有極其重要的意義。

　　關(guān)鍵詞：水庫病險，白蟻危害，預警系統(tǒng)，監(jiān)測信息

　　目前我國是世界上水庫大壩數(shù)量最多的國家之一，水庫大壩在國民經(jīng)濟建設中具有重要的地位，水庫大壩常見病害及危險因素的防治對于保護大壩安全具有重要的意義，尊重、保護、合理利用自然，與自然和諧相處，走可持續(xù)發(fā)展的道理是社會主義經(jīng)濟建設的必由之路。

　　一、水庫大壩的重要作用

　　水庫大壩在國民經(jīng)濟發(fā)展中有著重要的作用，對農(nóng)業(yè)發(fā)展、工業(yè)建設以及百姓的生產(chǎn)生活影響舉足輕重影響。主要作用可以歸納為以下幾點。

　　1.防洪：中國是一個洪水危害嚴重的國家，從最早的大禹治水傳說，到后來的九八大水，在中國的幾千年歷史長河中，勤勞勇敢的中國人民一直和洪水做著斗爭。著名的黃泛區(qū)，歷史上黃河的幾度泛濫，一度使這條母親河成為災害河，一段時間里海河、淮河都是有名的災害河，九八長江洪水更是千年一遇，給中華民族帶來沉痛的災難。水庫大壩最重要的一個功能就是防洪，據(jù)統(tǒng)計我們主要的七條江河上共分布著245座大型的水庫大壩，控制著一百五十萬平方公里的流域面積，占七大河流域面積的三分之一。很起到很好的防洪作用，著名的葛洲壩水利工程、岳城、昭平臺等大壩在當?shù)氐姆篮楣こ讨型�往起著決定性作用。

　　2.灌溉：據(jù)2003年統(tǒng)計全國因水庫水灌溉的農(nóng)田超過2.4億畝，占全國耕地面積的百分之三十，造就了三江平原、河套平原等一個個魚米之鄉(xiāng)。旱時放水，汛時蓄水，調(diào)劑水源，環(huán)節(jié)旱情，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的抗災能力得到了很大的提高，一改過去的靠天吃飯的情況。

　　3.發(fā)電：水庫大壩的另外一個功能就是蓄水發(fā)電，水力發(fā)電占全國發(fā)電總量的近四分之一，相比于火力發(fā)電，水力發(fā)電更環(huán)保，更符合生態(tài)保護環(huán)境，更符合可持續(xù)發(fā)展的方針。

　　4.供水和航運：水庫大壩為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供保障的同時也是當?shù)鼐用裼盟�的主要來源，例如北京的十三陵水庫，密云水庫供給著北京一千多萬居民的用水，除此之外水庫的航運、養(yǎng)殖等功效也逐漸被人們所利用。

　　二、水庫大壩常見的病害及危險因素

　　正如任何事物都具有兩面性一樣，水庫大壩作為一個龐大的工程建筑也隨時面臨著許多病害的威脅，一旦出現(xiàn)問題也會給當?shù)鼐用駧�來災難性的后果，常見的危險大壩的因素有以下幾個。簡單說有人為因素和自然因素，人為因素主要是水庫大壩在設計選址時對當?shù)氐淖匀磺闆r缺少勘察，經(jīng)驗不足，缺乏科學的態(tài)度水庫大壩設計不合理，施工時管理不善，建筑材料不合格等等。在這里我們主要說下自然方面的原因。

　�。ㄒ唬┌紫�、千里之堤毀于蟻穴，這是中國人熟知的一句成語，可見白蟻對大壩的毀壞古來有之，白蟻危害江河堤壩，常常造成管涌、滑坡和牛皮脹等險情，白蟻對土壩的本質(zhì)性威脅是在土壩內(nèi)挖掘的四通八達的蟻道和主巢腔及眾多的菌圃腔，嚴重者會釀成塌堤垮壩的重大事故。

　　（二）地震、水庫的建設是人類改變自然的一個創(chuàng)舉，但同時也會帶來一些問題，最常見的，在設計水庫的時候最優(yōu)先考慮的就是地震問題，由于水庫的蓄水引發(fā)的地震我們稱之為水庫地震，其原因是當?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)比較活躍，與斷陷盆地及活動斷層有關(guān)，直接原因是由于水庫的蓄水引起巖體應力的集中和能量的釋放，水體載荷產(chǎn)生的壓應力剪應力破壞地殼應力平衡，引起斷層的錯動，引發(fā)地震。多發(fā)生在蓄水一段時間后，在水庫下游或者壩區(qū)附近。

　�。ㄈ�）滲透、滲透是破壞平原區(qū)水庫大壩發(fā)生破壞的主要形式，從滲透破壞發(fā)生機理的角度將滲透破壞形式分為流土、管涌、接觸流土、接觸沖刷四種類型：

　　1.流土是在滲透水流作用下，土體中的顆粒群同時起動而流失的現(xiàn)象。流土在粘性土和無粘性土中均可發(fā)生.當無粘性土發(fā)生流土時,土體中所有顆粒同時起動懸�。划斦承酝涟l(fā)生流土時,土體膨脹,隆起,浮動,斷裂。流土常見于壩閘下游滲流出逸處。

　　2.管涌是在滲透水流作用下,土體中的細顆粒在粗顆粒的孔隙通道中移動或被帶走的現(xiàn)象。管涌主要發(fā)生在砂礫石土層中,常見于壩閘下游滲流出逸處,也可以發(fā)生在地基內(nèi)部。

　　3.接觸流土是當滲透水流垂直于土層面運動,水流由細粒土進入粗粒土時,細粒土被水流帶進粗粒土中的現(xiàn)象。

　　4.接觸沖刷是當滲透水流平行于土層面運動,細粒土沿兩層接觸面流動并被帶走的現(xiàn)象。對粘性土,只有流土,接觸沖刷和接觸流土三種滲透破壞形式,不可能產(chǎn)生管涌破壞。對無粘性土,則四種滲透破壞形式均可發(fā)生。尤其是平原區(qū)的水庫大壩，時刻受到這種危害，這與當?shù)氐耐临|(zhì)有一定的關(guān)系，也有建設過程中施工不合理、偷工減料的原因，滲透的危害極大，尤其是在汛期，容易造成決口后果十分嚴重，而且不易察覺給人們防范工作帶來很大的難度。

　　另外近十年的歷史看，我國大壩發(fā)生垮壩事件中有將近十分之一是由于管理落后，管理不到位，措施不得當造成了，簡單說就是大壩管理制度落后，管理者素質(zhì)不高造成的。這屬于人為因素，技術(shù)力量薄弱，安全管理水平低。雖然有些水庫設有專人管理，但是嚴重缺乏懂管理、懂技術(shù)的專業(yè)人員，還有些水庫甚至出現(xiàn)沒有專人管理，沒有專業(yè)技術(shù)人員的情況。更嚴重的是由于缺少專業(yè)維護，導致很多水庫都是帶病工作和限制運行狀態(tài)，更有甚者一些小型水庫自建立以來從未進行過專業(yè)維護，只是在汛期或者出現(xiàn)問題時才進行補救，根本沒有辦法防患于未然。

　　三、水庫大壩的安全防治措施

　�。ㄒ唬�對于白蟻的病害危險，水庫大壩維護人員要嚴格執(zhí)行大壩安全管理制度，做到經(jīng)常巡視，定期大檢，時刻警惕，對于白蟻的來源通常有以下幾個：1、大壩周圍植被茂盛，給白蟻的生存提供了良好的條件，周圍的土壤濕度和植被很適合白蟻繁殖。2、由于白蟻有趨光性，水庫大壩的照明設備將白蟻引到大壩上。

　　可以從幾個方面重點檢查判斷有沒有白蟻危害：1、壩型設計和建筑用料。2、庫容水位的升降幅度。3、有無滲漏位置及其變化。4、觀察壩頭山坡的植物生長情況，和周圍的山地情況。5、壩頂?shù)恼彰髟O備和堆積物。6、細查白蟻活動跡象，主要是看泥被泥線的闊步范圍，石塊下，浪渣枯葉枯莖上有無跡象。7、還要注意“泥被”土質(zhì)的色質(zhì)、粗細、厚薄、鮮老等。

　　對白蟻的防治辦法很多，在與白蟻的長期斗爭中人們積累了豐富的經(jīng)驗，如挖巢法、灌漿毒土法、熏煙法、施藥法等，具體說來有以下幾個最常用的。

　　1、噴施滅蟻靈粉劑。當土壩上白蟻數(shù)量多時，可挑開泥被泥線，用噴粉球直接向白蟻身上噴灑滅蟻靈粉劑，因為白蟻在傳遞信息時互相接觸，而且有交哺吮舔的特性，這樣就可以使藥物在白蟻群中迅速傳播，達到消滅白蟻的目的。

　　2、投放誘餌。用白蟻喜歡的食物做主要成分，加入適量的化學藥劑，引誘白蟻來吃，使其食用后中毒死亡。一般根據(jù)各地白蟻的特點自己配制誘餌，將誘餌放在白蟻經(jīng)常活動的地方，又草木或者石頭覆蓋上，這個方法最為簡單使用，效果也可以。

　　3、灌漿毒土。為了加固水庫有些地方往往都采用灌漿法來施工，在施工中我們可以在每立方米的泥漿中加入一定量的有機陵磷類藥品，這樣就使得大壩具有了預防和滅治的雙重功效。其原理也很簡單，一方面是殺滅蟻道、螞蟻巢、菌圃內(nèi)的白蟻,同時又可以毒化大壩土壤，防治白蟻繁殖早巢，在迎水坡和背水坡間形成隔離墻，可以有效組織白蟻向迎水坡修筑白蟻道，避免管漏現(xiàn)象的發(fā)生。

　　（二）對于地震的危害，首先要摸清壩區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，土質(zhì)結(jié)構(gòu)等，針對水庫大壩的等級、可能地震引發(fā)的危害，通過事件樹，F(xiàn)MECA等方法識別地震對水庫大壩工程的危害，分析地震作用下的水庫大壩破壞概率以及潰決模式。估算地震潰壩給下游帶來的影響，提出水庫大壩地震風險監(jiān)測及應對原則，大壩地震風險實時分析及預警體系的思路與方法，進行預警并指導工程安全管理有效降低大壩地震風險。隨時監(jiān)控，防患于未然。

　　（三）滲透的破壞對大壩的破壞同樣是不容小視的，尤其是在平原地區(qū)，是破壞大壩的主要形式。防范滲透的首要問題就是監(jiān)測，主要是對壩區(qū)降雨強度和雨量監(jiān)測、大壩浸潤線及壩基滲壓監(jiān)測、大壩上下游水位監(jiān)測、大壩體移位監(jiān)測。主要的儀器和方法是采用智能“數(shù)字翻轉(zhuǎn)式雨量計”作為降雨量和降雨強度的可靠測量。通過埋設滲壓計來觀測大壩體的滲流壓力分布情況以及壩基滲流壓力分布情況。而對于大壩上下游水位的監(jiān)測則需要分別設置振弧式通氣水位計來測量，對于大壩位置的測量采用全站儀自動極坐標測量系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在中國近年來有著廣泛的使用，為廣大壩區(qū)管理者所采用。除此之外，還有雷達、鋼筋計、混凝土應變計、水位計等等，無論哪一種都要結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜的使用，需要一套嚴謹科學的管理方法來付諸實施。監(jiān)測工作要全面準確的反映大壩工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，對于監(jiān)測的各個環(huán)節(jié)都有不同的要求。

　　1.首先對監(jiān)測儀器的要求，儀器的布置要能全面反映大壩的工作情況，目的明確重點突出。

　　2.監(jiān)測儀器設備要精確可靠，穩(wěn)定耐用，對于自動化設備應該有自檢，自校功能，可長期保持精度準確。

　　3.監(jiān)測施工必須嚴格按照設計要求精心進行，確保埋設、安裝質(zhì)量，做到竣工圖、考證表及施工記錄齊全。

　　4.切記做好施工期以及運行期觀測數(shù)據(jù)的采集工作，嚴格遵守操作規(guī)范，記錄真實，注記齊全，及時上報。

　　5.定期對監(jiān)測結(jié)果進行分析研究，對大壩的運行狀態(tài)進行評估�？煞殖扇齻�狀態(tài)“正常狀態(tài)”“險情狀態(tài)”“危險狀態(tài)”，無論哪一種狀態(tài)都要仔細分析，及時上報，根據(jù)結(jié)果制定出合理的措施。

　　在危害大壩的諸多因素中，人為因素是一個無法忽視的問題，針對這個問題，首先應該提高人的素質(zhì)，培養(yǎng)一批專業(yè)的、懂管理的大壩管理人員。對于現(xiàn)有的大壩管理者應該組織培訓學習，學習國內(nèi)外先進的管理技術(shù)和科學的管理經(jīng)驗。大壩防治，要以防為主兼而治之，防患于未然做到未雨綢繆。對于大壩管理還應該注意跟當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展相結(jié)合，有特色的開發(fā)大壩的水利資源，促進當?shù)亟?jīng)濟繁榮與發(fā)展，并且也可以為大壩管理維護解決資金來源問題，可謂一舉多得，在很多地區(qū)都有成功的案例，需要我們的大壩管理者結(jié)合實際認真研究。

　　總結(jié)：

　　水庫大壩是國計民生的重要工程，在國民經(jīng)濟中有著重要的地位，怎樣維護大壩的安全成為了一項長期的任務，多年來人們在與危害水庫安全的諸多因素斗爭中，總結(jié)出了許多成熟的方法，積攢了大量的經(jīng)驗，這都是寶貴的財富，需要我們不斷地研究發(fā)展。

　　參考文獻：

　　[1]王辛石.陜西省病險水庫降等報廢工作紀實[J]中國水利，2003（19）

　　[2]何開勝.雙樹市水庫地震后滑坡病害的探地雷達探測研究[J].大壩與安全，2005（01）

　　[3]許天金.大壩水庫病害分析及除險加固[J].大壩與安全，2005（02）

　　[4]雷曉平，曾智鳴.樂山市水庫病害與治理[J].四川水利，2002（04）