商南县县河水库除险加固后安全观测设施存在问题解析

贾小军

（商南县县河水库管理处陕西商南726300）

商南县县河水库除险加固后安全观测设施存在问题解析

贾小军

（商南县县河水库管理处陕西商南726300）

通过介绍商南县县河水库除险加固后的大坝安全观测设施情况，以及近年观测运行管理过程中发现的问题。文中提出了小型水库观测设施应结合实际、突出重点、经济合理、操作简单、维修方便的观点，以及大坝安全观测设施的要求和观测资料整理、分析、存档制度的完善。

病险水库加固；安全观测；资料管理

近年来，中央提出了对全国的大中型和重点小型病险水库进行除险加固处理，商南县县河水库按照病险水库加固工作的要求，在1999年12月聘请西安理工大学水利水电学院对县河水库大坝进行安全鉴定，鉴定结论为县河水库大坝为“三类坝”水库为“病除水库”。县河水库在2005年完成除险加固工程任务，在除险加固设计中水库新增观测设施有：大坝侵润线观测、大坝渗透流量观测、大坝沉陷位移观测。工程完工至今经过10年的大坝安全观测从中发现大坝观测设施存在的问题及观测资料管理不规范，观测制度不完善等问题。

1 县河水库观测设备现状及存在问题

1.1 工程概况

县河水库于1969年12月动工兴建，至1973年12月建成，历时四年，投入运行至今42年，是一座具有防洪、抗旱、城镇供水、发电等综合效益为一体的小（一）型水库。水库总库容667万m3，允许最高洪水位131.47m；主汛期限制蓄水位123.90m，相应库容397万m3；非主汛期限制水位125m，相应库容438万m3；正常蓄水位128m，相应库容525万m3；死水位105m，死库容65万m3。目前水库已淤积46万m3。

水库灌溉设施面积1.04万亩，水电站装机容量2×250kW，年平均发电量100万度。年均向县城供水约200万t。正常库水面约300亩。水源涵养林区面积约0.3万亩。

枢纽结构：水库枢纽由拦河大坝、侧堰溢洪道、放水洞及临时泄洪闸等组成。坝区地质以片麻岩和片岩为主。

大坝为粘土斜心墙堆石坝，坝高46m，坝顶宽7m，长160m，设计高程132m，实际高程均低于设计高程，坝右肩顶高程约131.56m，防浪墙顶高程不足133m，坝体上游平均坡比为1：2.78，原下游平均坡比为1：1.396，除险加固后为1：1.5。

侧槽式开敞溢洪道位于大坝右肩，由侧堰、侧槽、湾道调整段及泄流槽组成，全长245米。侧堰顶高程128米，侧槽后接弯道调整段、泄流槽段,泄流槽穿越大坝右岸山脊，开挖形成高边坡。

放水洞位于左坝肩，全长116.55m，为无压明流洞，洞底高程105m，消力池前为岩石隧洞，城门洞型，宽1.3m,高约1.8m。消力池后为矩形砌石钢筋盖板明涵，宽1.3m，高1.5m。设计放水流量2.5m3/s，最大泄水流量3.3m3/m。临时泄洪闸位于溢流堰右侧，闸底高程123.5m，闸门宽、高均为2m，为平板钢制螺杆手动启闭门。水位128m高程时泄洪流量为20m3/s。

县河水库运行至今已达42年，水库原防洪标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，防洪标准偏低。在工程运行中逐渐出现了病害、如大坝背坡鼓包，坝顶沉陷和位移；溢流堰不均匀沉陷，裂缝逐年加大，并有倾斜失稳迹象；输水涵洞发现七条环向裂缝等等。截止2009年，共进行了3次大的维修加固。

1.2 存在问题

县河水库于1969年修建，由于当时设计技术落后,经济条件差,水库边设计,边施工,造成大坝安全观测设施不完善。水库投入运行后由于技术力量不足，间断地进行过不规范的安全观测，而且观测资料没有进行规范整理存档，在水库除险加固前几乎没有完整的观测设施和观测资料。水库除险加固后经过近10年的安全观测，发现大坝安全观测设备及观测资料管理存在如下问题：

（1）安全观测设施不完善；

（2）安全观测设施重点不突出，易损毁，维修成本高；

（3）重要观测数据自动化程度低；

（4）观测制度不完善；

（5）观测资料整理、分析、存档不规范。

1.3 安全观测设施的布设

1.3.1 大坝加固观测设施布置原则

（1）大坝安全观测设施布设遵循国家或行业技术标准的要求。

（2）观测系统布设要先进适用，要在技术性能上达到国家规定的标准，运行平稳，操作简单，经济适用。

（3）应采用故障率低，可靠性好，并经过长期现场考验的观测系统及仪器设备。大坝安全观测能为汛期科学调度提供准确可靠的数据。

（4）在大坝原有安全观测设施基础上更新改造，系统经济、合理适用、方便观测管理及日常维护。

1.3.2 观测设施内容

县河水库处于陕南山区，属于粘土斜心墙土石坝，安全观测除变形观测、渗流观测、侵润线观测外还应考虑雨量观测、上游来水观测和洪峰流量观测以应对山区洪水来的快走的快的特点，满足科学调度的要求。

（1）变形观测

变形观测主要包括上下游坝坡变形观测坝体位移沉陷观测。

县河水库在除险加固前下游坝坡局部出现鼓包凸起，原有大坝观测设施在2005年除险加固中被毁坏，在除险加固安全观测设施布设时，在大坝上游坝坡布置一排三个位移沉陷观测点、下游坝坡共布置三排9个位移沉陷观测点，工作基点及校核基点分别布置在大坝左右两岸稳定基岩上。沉陷观测用水准仪进行四等水准测量观测，位移观测用经纬仪或全站仪采用基点、觇标观测法进行水平位移观测。

（2）浸润线观测

浸润线观测采用渗压计进行坝体内渗透压力观测，在大坝下游坝坡共布置两排6个观测点，所有渗压计引线集中在大坝右侧的观测房内，每次观测时由读数仪读出渗透压力值，然后绘出浸润线图整理存档。

（3）渗透流量观测

大坝渗透流量采用三角形量水堰进行观测，在大坝下游坡脚设一集水池，在集水池后接三角形薄壁量水堰。由于量水堰接在下游坡脚集水池后，处于室外受天气影响较大，每次观测时对于水库水位、过坝渠道放水流量和天气要进行详细记录，经过长期观测科学分析才能使用观测数据。

（4）其他观测项目

其他的观测项目主要包括对水位观测、降雨量观测。

县河水库分别在大坝、放水塔、溢流堰设立水尺观测水位，在管理处院内设置了一套人工观测雨量器进行降雨量观测。

（5）水库的自动化观测

水库建设年代较早，观测手段落后，本次工程加固中列入了观测自动化的内容，主要是大坝浸润线自动观测，渗压计读数由读数仪自动读出，数据准确观测方便。

2 县河水库观测设施存在问题解析

县河水库除险加固工程已完成，虽然大坝的安全观测设施进行了增加和更新，但在近几年的观测运行中也发现了一些问题，对于发现的问题有以下几点认识：

（1）县河水库建于1969年，年代较早，由于设计技术落后、建设标准较低等各方面原因，监测设施或无、或者不完善、或损毁。水库除险加固对原有观测设施补充更新时，应结合工程的具体功能、水库运行管理能力、加固工程的设计方案、安全鉴定意见等进行全面考虑。同时还需参照现行的有关监测设计规范规定，对相应等级的工程进行观测项目的布设。县河水库下游3公里处有5万人口的县城和铁路、国道、高速路等重要设施，对加固后的水库防汛安全提出了更高的要求。不但加固工程质量要过关，而且对于后期的安全运行管理也提出了更高的要求。水库安全观测只考虑了工程运行的安全观测，确忽略了对雨情、水情的快速准确的观测，只有及时准确的数据才能科学地进行调度保证下游人、物的安全撤离。

（2）由于小型水库经济效益差，运行管理困难，对于有限的人力和经费要用在重点观测项目上。安全观测项目要突出重点，符合水库自身的运行管理能力，否则再先进的技术没人会用，再好的设备没有后期的维修保养经费也不能发挥应有的作用。县河水库大坝已安全运行30多年，大坝变形已趋于稳定，对于大坝变形观测在原有的基础上进行补充完善即可，重点应放在大坝渗流观测和上游的雨情、水情观测上。量水堰观测大坝渗透流量，技术简单操作方便后期维护费用少适合小型水库观测使用。县河水库大坝下游坝坡为堆石坝体，大坝渗透压力对坝体安全影响不大，而且渗压计施工成本高，日常维修困难一但损环很难维修，县河水库渗压计观测在工程完工后不到3年时间渗压计就损环停止使用了。对于小型水库安全观测设施应当突出重点，操作简单，维护管理方便。

（3）手段先进，符合现代水利工程管理的需求。选择的仪器成熟可靠，对于重要观测数据最大程度实现观测自动化。县河水库地处偏远山区交通、通讯都不方便，对于雨情、水情的观测和信息传递都比较困难。应利用卫星传输技术和先进的电脑技术、软件技术对上游的雨情、水情自动观测、卫星传输、自动报警。自动化系统的实现有利于观测数据的整理、分析和传递，同时也有助于运行管理水平的提高，也能为科学的决策，下游人员的安全撤离提供保贵的时间。自动化观测设备的选择需遵循以下原则：①切合本工程实际符合本工程的需要，重点观测对象保证数据自动化采集、传递。②性价比最优，所选择的自动化设备与所接入的仪器最匹配，同时其设备功能简洁、投资最节省。③运行维护成本最低、维修简单、操作方便，即能方便日后观测操作，又能减轻运行管理单位费用支出。

（4）大坝安全观测要制定规范完善的观测制度，对于仪器的购买、保管、维修、养护都要安排专人负责，观测工作要做到仪器观测和人工巡视检查并重。仪器的观测对工程的运行固然重要，但也不能忽视巡视检查这个重要环节，巡视检查分为日常巡视检查和年度巡视检查。日常巡视检查按照工程的实际情况，划分为若干个巡视检查责任区。每个责任区建立由专人负责的巡查小组，按照制订的日常巡视检查程序，对大坝安全检测范围进行例行检查。年度巡视检查应在每年汛前、汛后及高水位、低气温时，按规定的检查项目，对整个枢纽工程进行较为全面的检查。施工期应按建筑物的施工情况进行重点检查。检查的时间和次数按照规范规定进行制定，如遇特殊情况需加强仪器观测和巡视检查次数。

（5）水库大坝安全观测延续时间长，资料种类多，收集、整理、分析、存档难度大，而且没有专人管理，在水库的慢长运行管理中，安全观测资料很容易出现断档和丢失。现在管理单位重建设轻管理，对于安全观测资料也同样存在重观测轻整理现象，县河水库在大坝除险加固以前间断的观测资料也没有完整保存下来。由于没有专人管理档案和观测技术人员的工作调动，致使每任技术员观测的资料都不能很好地交接完整的保存下来。水库加固后要想建立长期的安全观测资料，必须要对观测资料管理存档引起足够的重视，无论人力、物力、设施、设备都要配备到位。制定完善规范的档案管理制度，安排专职档案管理人员，平时加强对管理人员的业务能力培训，只有齐全的设备、充足的人员、完善的管理制度才能保证大坝安全观测资料完整规范地保存延续下去。

3 结语

水库安全观测已经成为了水库日常运行管理不可或缺的一部分，在除险加固工程中对原有的观测设施进行补充、更新、升级应注重与工程实际相结合。安全观测要重点突出、重要数据要提高观测精度和观测自动化程度，仪器观测与巡视检查并重，不能重观测轻管理，要对观测资料及时进行整理、分析、存档，才能使观测数据为日后的水库安全运行提供保障。为了使大坝安全观测工作充分发挥作用并得以延续，建议水库运行管理单位提高对于观测工作在工程运行中重要性的认识，争取加大观测设备维护经费，结合工程实际，培养安全观测专业技术人员和专职档案管理人员，以便更好地发挥大坝安全观测的作用，为大坝安全管理和汛期科学调度提供强有力的技术保证。陕西水利

[1]《商南县县河水库除险加固设计说明书》

[2]白萍丽、《冯家山水库水利工程档案管理存在的问题及对策》[陕西水利]2014.4、189期

[3]曹林顺、《水库除险加固工程中安全监测设计的几点认识》[陕西水利]2014.1、186期

[4]张慧勇、《横山县大川沟水库大坝病险问题分析》[陕西水利]2014.6、191期

（责任编辑：唐红云）

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