病险水库除险加固现状分析及对策

病险水库除险加固现状分析及对策

严祖文,魏迎奇,张国栋

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(1󰀁中国水利水电科学研究院,北京󰀁100048;2󰀁南京水利科学研究院,江苏南京󰀁210029)摘󰀁要:从大坝病险认定、除险加固资金的使用、加固设计的针对性和有效性等各方面,对已除险加固的和正在进行除险加固的中小水库进行了调查,分析研究了中小水库除险加固过程中存在的主要问题,最终提出了加强我国病险水库除险加固安全的对策设想,为今后病险水库除险加固决策和安全运行管理提供技术支撑。

关键词:病险水库;除险加固;现状分析;对策

中图分类号:TV698󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:

B󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:

1000󰀂0860(2010)10󰀂0076󰀂04

Statusanalysisandcountermeasuresforriskeliminationandreinforcementofdangerousreservoir

YANZuwen,WEIYingqi,ZHANGGuodong

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(1󰀁ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing󰀁100048,China;

2󰀁NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing󰀁210029,Jiangsu,China)

Abstract:Fromtheaspectsofthedefinitionofdangerousdam,theuseofthefundforrisk󰀂eliminationandreinforcement,thepertinenceandeffectivenessofthereinforcementdesign,etc󰀁,ainvestigationismadeonboththemediumandsmall󰀂sizedreser󰀂voirsafterandundertheconstructionsofrisk󰀂eliminationandreinforcement;inwhichthemainproblemsduringtheconstructionconcernedareanalyzedandstudied,andthentheideasonthecountermeasuresforstrengtheningthesafeoperationandreinforce󰀂mentofthedangerousreservoirsinChinaareputforwardaswel,lsoastoprovidethetechnicalsupportfortherisk󰀂eliminationandreinforcementdecision󰀂makingforthedangerousreservoirsandthesafeoperationofthem󰀁Keywords:dangerousreservoir;risk󰀂eliminationandreinforcement;statusanalysis;countermeasures

1󰀁引󰀁言

截至2007年底,我国已建成各类水库87085座(不含港、澳、台地区,下同),其中大型水库510座,中小型水库86575座,而大多数修建于20世纪

[1]

50~70年代。目前这些水库中约37000座属于病险水库,对社会和经济环境的破坏和灾害风险越来越大,威胁着社会稳定和经济发展。

针对病险水库现状,2006年的中央经济工作会议和2007年温家宝总理的政府工作报告均明确提出用3年时间基本完成全国大中型和重点小型病险水库除险加固任务。为此,2007年1月,水利部部署开展了全国水库安全状况普查,并在此基础上,结合原第一、二批未实施的中央补助项目编制完成了∀全国病险水库除险加固专项规划#(以下简称∀专项规

76划#)。∀专项规划#确定3年实施项目共6240座(包括一、二批未实施项目1759座),其中大型86座、中型1096座、重点小型5058座,实施年限为2007~2009年

[2]

。

2008年8月,水利部编制完成了∀东部地区重点小型病险水库除险加固规划#(以下简称󰀂东部小型规划 ),列入重点小型除险加固项目1116座,实施水平年为2010年

[3]

。

为做好病险水库除险加固工作,水利部按照中󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁收稿日期:

2010󰀂05󰀂13

部前期项目󰀂我国中小水库安全现状及对策 ;水利部公益性行业专项(200801133)。

作者简介:严祖文(1978!),男,博士。

WaterResourcesandHydropowerEngineeringVol󰀁41No󰀁10

基金项目:󰀂十一五 国家科技支撑计划项目(2006BAC14B04);水利

严祖文,等∃病险水库除险加固现状分析及对策

央要求,把病险水库除险加固工作作为一项重要而紧迫的政治任务来抓,作为当前水利工作的重中之重和当务之急,举全系统之力打好病险水库除险加固攻坚战。各地也采取了一系列措施推动病险水库的除险加固工作,虽然通过大坝除险加固安全专项检查、稽察督导和初步设计抽查调研等安全保障措施,但由于建设任务重、时间紧、要求高,在工程的评价、设计和施工过程中仍然存在不少问题,与保证全国病险水库除险加固任务的顺利完成还存在较大差距。

这些问题的存在,也使得我们充分认识到了病险水库除险加固任务的艰巨性和复杂性,认识到了除险加固任务的长期性,认识到了除险加固任务中水利科技的支撑作用,认识到了提高工程管理水平的重要性。

[4]

安全评价体系是以∀水库大坝安全鉴定办法#(水建管[2003]271号)为依据,以∀导则#为指导,根据有关现行规范,分别对工程的抗洪能力、结构稳定、渗流稳定、抗震性能及金属结构性态等工程性状的安全性给出定量或定性标准,予以分级,分为A、B、C三级。A级为安全可靠;B级为基本安全,但有缺陷;C级为不安全。综合各专项安全性级别进行大坝分类,安全性级别均达到A级的,为一类坝;安全性级别均达到A级或B级的,为二类坝;安全性级别中有一项以上(含一项)是C级的,为三类坝。

图1是传统大坝安全评价体系框架图。该评价体系优势在于多年的应用,已经证明在我国大坝安全管理和除险加固中起到了非常重要的作用。该体系的一个突出优点是有规范可依,在各专题研究时可以定量分析,具有可操作性。但是在评价病险严重程度时,该体系也存在以下问题:(1)在7个专题(实际上结构安全可以分为稳定和变形两个专题)中,A、B、C三级分级偏粗,虽然可以满足区分是否存在病险,但还不能满足病险严重程度判断的需要。(2)A、B、C三级是定性评价尚未定量,难以实现工程性态的整体综合定量评价。(3)大坝分类界限模糊。7个专题中,每个专题的权重不一样,且可能有A、B、C多种组合,同是C级,病险的严重程度可以不一样,不同数量的C级,病险严重程度的区别难以评价。特别是二类坝和三类坝的界定,更是困难。

2󰀁水库大坝病险认定现状

我国的病险水库多达37000座,水库大坝的主要病险包括防洪能力不足、大坝填筑质量不良、裂缝、异常渗流、整体稳定性不足、抗震能力不足、金属结构和启闭机不满足要求等。其中的每一项还可细分。经过一段时间的运行,甚至几十年后,每座水库大坝几乎都会出现不同程度的病险,就像人生病一样。但并不是所有的病都是致命的,都是需要动大手术的。关键在于确定是什么病,判别其有多严重,也就是要判断病险的严重程度。不同严重程度的病险应该用不同的处置办法,这是病险水库除险加固工作的深化和需要。对于我国如此众多的病险水库来说,病险严重程度的评定技术显得十分重要,对于指导我国病险水库的除险加固有着特别的意义。

病险严重程度评定技术包含了两个方面的研究:一方面是需要研究水库大坝是否存在病险,症状如何;另一方面是研究病险严重程度的判定技术。在大坝病险鉴定方面我国主要采用∀水库大坝安全评价导则#(SL258!2000)(以下简称∀导则#)中规定的方法,已经有较多实践经验,但在病险严重程度判定技术方面,我国的研究才刚刚起步。

水库大坝病险需要从上述大坝可能发生病险的各个方面进行评价,现有的大坝安全评价方法主要依据传统的安全系数法和分析方法。传统的大坝安全评价是以大坝工程安全为核心,对有关工程安全的若干专题进行研究,判定各专题的安全程度,其目的是评价工程是否安全,属于哪一类坝。传统的

水利水电技术󰀁第41卷󰀁2010年第10期

图1󰀁传统大坝安全评价体系框架

随着我国病险水库除险加固的不断深入和法规体系的不断完善,病险严重程度评价技术的需求将会越来越迫切,不同程度的病险将会和不同的处置方案相联系。但是水库大坝病险严重程度评价技术

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严祖文,等∃病险水库除险加固现状分析及对策

不能脱离已经成功应用多年的大坝安全评价方法,应该在原来研究的基础上进一步完善。为此,可将大坝安全评价方法和专家经验相结合,通过定性!定量!定性体系的转换,建立如图2所示的水库大坝病险严重程度评价体系,可为是否除险加固、除险加固排序和除险加固方式的领导决策提供技术支撑,是我国当前病险水库除险加固工作中急需的一种技术。

划#内病险水库除险加固中央投资350󰀁8亿元,其中大中型193󰀁1亿元,小型157󰀁7亿元。

截至2009年12月7日,∀专项规划#项目中已开工建设5983座(大型86座,中型1092座,小型4805座),总开工率96󰀁6%(大型100󰀁0%,中型100󰀁0%,小型95󰀁8%);主体工程投入运用验收或者竣工验收项目1281座(大型6座,中型83座,小型1192座),其中竣工验收项目197座(中型5座,小型192座)。

3󰀁2󰀁东部重点小型规划项目实施进展情况

∀东部小型规划#内1116座水库除险加固项目中央投资16󰀁74亿元已全部下达。

截至2009年12月7日,已完成初步设计批复999座,已开工建设498座,开工率为44󰀁6%;主体工程投入运用验收项目140座,占规划总数的12󰀁5%,其中竣工验收1座。

4󰀁病险水库除险加固工作中存在的主要问题

目前,在我国的水库工程建设中,普遍存在着重建设、轻管理的现象,不适应社会主义市场经济发展

图2󰀁水库大坝病险严重程度评价体系

的需要。主要表现在以下几个方面。4󰀁1󰀁水库管理水平较低

水库管理体制不顺,机制不活,人浮于事,效率较低。工程运行和维护责权不清,投入机制不完善,管理单位缺乏经济独立能力。大多中小水库管理人员缺乏现代管理知识,技术素质低,远不适应社会主义市场经济条件下对水库经营管理的要求。4󰀁2󰀁大坝风险管理意识急需加强

目前西方一些经济发达国家在大坝安全管理程序中均引入了风险评估方法。它能综合考虑社会、环境、经济等方面的要求,并可科学合理地安排大坝除险加固的时间、资金,指导大坝安全管理工作,提出

除险加固率/%70󰀁770󰀁841󰀁8

3󰀁目前病险水库除险加固进展情况

截至2008年底,全国由水利系统管理的水库有86030座,其中大型水库409座、中型水库2978座、小(1)型水库16124座。1998年以来,中央安排投资对289座大型(占总数的70󰀁7%)、2107座中型(占总数的70󰀁8%)、6744座小(1)型(占总数的41󰀁8%)病险水库实施除险加固,见表1。

表1󰀁全国病险水库除险加固安排情况

类型大型中型小型

小(1)型

小(2)型合计

水库座数5293181161246651986353

水利系统管理座数4092978161246651986030

三批加固座数

28921076744

切实可行的大坝现状改进计划,保障大坝安全。目前国内虽已开展了大坝风险管理的研究,但距实际应用差距尚远。

4󰀁3󰀁病险水库健康诊断研究需要深化

目前许多大坝工程质量检测手段与日益增加的安全和经济要求越来越不相适应,不能很好的适应水库健康状况的发生发展以及分析预测要求,因此有必要对水库大坝的健康诊断和分析决策系统进行深入全面的研究,以避免水库大坝安全评价中出现病库不病、不病的水库反而有病的误判。

4󰀁4󰀁除险加固实用技术研究有待进一步提高

多年水库大坝建设及病险水库除险加固的工程实

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3󰀁1󰀁∀专项规划#项目实施进展情况

∀专项规划#中需要中央安排资金进行除险加固的项目共6192座(大型85座,中型1092座,小型5015座)。截至2009年11月,已累计下达∀专项规

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践,开发了一系列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。但由于我国的水库分布广泛,坝型众多,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,其结果是除险效果有限,达不到加固除险的目的,也可能会导致除险加固方案的过于保守,造成除险加固资金的过度浪费,延缓水库除险加固工作的进程。因此,有必要对我国现有大坝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。

4󰀁5󰀁水库降等与报废处理研究亟待完善

类似生物和人类生命过程一样,水库大坝工程也有生老病死的自然过程,对此应该得到科学的认同和有效的管理,形成水库大坝从󰀂规划设计!工程建设!运行管理!除险加固!降等报废 全过程的管理体系。如何依法全面地从经济、社会、环境的协调发展目标,体现人与自然和谐相处的理念,维护水库大坝工程安全和可持续发展,加强水库大坝的风险管理,对病险水库除险加固项目进行科学、客观的技术经济评价,必要和可行时对水库进行降等与报废处理,是目前水利管理和病险水库除险加固项目建设管理工作中亟待解决的重要课题。

坝在全生命周期内健康工作和安全运行,建立大坝在全生命周期内的健康分析理论和辨识标准,把握大坝健康和长期安全运行的基本规律,避免目前大坝工程安全评价的局限性和单一性,采用基于风险、健康和环境和谐的基本理念,对大坝全生命周期内的健康安全状况进行全新评价是当前高坝安全评价与管理的迫切需要。

5󰀁3󰀁进一步加强水库除险加固的科技支撑

科技工作不仅要重视应用技术的研究开发,也要加强前瞻性的重大基础性问题研究。科研人员要跟踪水利行业发展的前沿,围绕民生水利发展的中心工作,有选择性地开展全局性、前瞻性、战略性的基础研究。在继承和发扬传统工程技术和经验的基础上,继续不断学习借鉴国内外病险水库管理和建设的新思路、新经验、新技术、新设备,加大自主创新的力度,不断提高技术创新层次和水平。

5󰀁4󰀁加强管理和科研投入,保证水库持久安全运用目前大部分水库工程管理建设相对薄弱,尤其是中小型水库,工程配套的防汛道路、通讯和照明设施、工程和水文观测、预警预报系统等极不完善,管理手段和技术水平落后,不能对大坝的水位、沉降等进行正常监测;有些水库根本没有观测设备,无法对大坝进行安全维护和监测,水库的病险状况不能及时掌握和处理,最终形成重大隐患。因此,应加强水库在维护费用、监测预警系统建设费用、病害治理费用等方面的投入,保证水库持久安全运用。参考文献:

[1]󰀁孙继昌󰀁中国的水库大坝安全管理[J]󰀁中国水利,2008(20):

10󰀂14󰀁

[2]󰀁中华人民共和国水利部󰀁全国病险水库除险加固专项规划

[R]󰀁2007

[3]󰀁中华人民共和国水利部󰀁东部地区重点小型病险水库除险加固

规划[R]󰀁2009󰀁

[4]󰀁张国栋,李雷,彭雪辉󰀁基于大坝安全鉴定和专家经验的病险

程度评价技术[J]󰀁中国安全科学学报,166󰀁

[5]󰀁SL258!2000,水库大坝安全评价导则[S]󰀁

2008,

18(9):

158󰀂

5󰀁解决问题的思路与对策

5󰀁1󰀁完善管理制度,提高管理水平

我国目前现行的体制不利于大坝安全管理工作的开展,政府部门和企业之间的职责、职能和服务权限范围等方面的差异,决定了对水库大坝安全管理认识上的出发点和关注点的不同,从而也导致了管理机构的重复建设、经费投入分散且严重不足、技术管理水平参差不齐、信息交流不畅等问题。建议借鉴国外的先进经验,整合我国现有各部门、各级机构的大坝安全管理中的技术力量,建立以水利部为主管部门的、国家级的水库大坝安全管理机构体系,从法律上确定我国的水库大坝安全管理体制,统一协调和指导我国水库大坝安全管理的行政和技术工作,促进管理中的技术进步,提高其科技含量。

5󰀁2󰀁开展大坝全生命周期的健康与安全技术研究大坝建设投入巨大,社会效益和经济效益明显,是社会发展和长治久安的重要保证。但水库大坝同世间万物一样,不可能一劳永逸,同样有从健康、逐步老化、功能退化直至最后失效报废的过程。为保证大

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(责任编辑󰀁林雁庆)

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