中型水库运行中的输水建筑物除险改造重建管理研究
——以横岗水库为例

尹创业

(东莞市横岗水库管理处，广东 东莞 523000)

0 引言

水库疏水涵管是坝体的核心部位，是水库的重要建筑物之一，具有水库下游灌溉、防洪、清污等功能[1]。涵管出险具有隐蔽性、突发性和牵连性，一旦发生险情就有可能影响大坝安全，同时对下游人民、耕地、建(构)筑物造成重大的损失[2]。横岗水库虎门副坝输水涵管和环冈副坝输水涵管均为钢筋砼圆型压力管，两座涵管严重老化，混凝土抗压强度低变径过渡位置存在少量漏水现象，不符合安全运行要求，需进行改造重建，提出管理方案，目前已经有量学者对水库改造重建管理中存在的问题及应对措施[3-5]、施工质量管理等进行研究[6-8]。

本文以横岗水库涵管改造重建工程为研究背景，针对涵管重建管理过程中存在的难题，从涵管重建施工方案规划、工程运行规划、环境管理和监测体系、经济评价等方面对管理方案进行研究和讨论，期望通过规范化、科学化和系统化的管理方式提高工程管理水准和工程质量。

1 工程概况

横岗水库位于东莞市厚街镇湖景大道南侧拦截大岭山小沙河水，集雨面积44.6 km2，总库容2 890万 m3。工程枢纽由库区及灌区两大部分组成，初建时以灌溉为主，兼顾防洪、旅游等综合效益的中型水库，随着经济发展，水库功能发生变化，目前以防洪为主。横岗水库枢纽工程由主坝、副坝两座(环冈副坝、虎门副坝)、两座输水涵管和溢洪道等建筑物组成。

2 涵管重建规划管理

2.1 施工方案规划

输水涵的重建要依据水库现状，结合地形，优化箱涵放水流态，考虑工程的可实施操作性、经济性，科学合理提出输水涵重建方案。

方案一：坝身开挖，围堰后，对大坝进行开挖，开挖至设计高程后拆除原涵管，再按要求新建输水涵及回填坝身，如图1。

图1 坝身开挖示意图

方案二：围堰后，根据要求布置顶管工作井，顶管定位无误后进行顶管施工，施工后对原涵管进行封堵，如图2。

图2 顶管示意图

大坝输水涵重建的方式各有优缺点，应根据大坝类型、大坝高度、工程场地条件、涵管管径等因素确定，以上两种涵管重建方案优缺点如表1。

表1 施工方案对比表

本工程主要任务为对环冈副坝、虎门副坝输水涵管进行重建，两座副坝坝址附近均有空地可临时堆放土方，施工道路为现状村道，条件较好；最大坝高为6.8 m(环冈副坝)和11.16 m(虎门副坝)；综上，本次涵管重建采用开挖施工方案。

2.2 输水涵型式规划

水库涵管重建工程中，依据坝体现状，依据涵管施工周期、工程造价、条件等提出两种不同形式的输水涵方案。

方案一：预制钢筋混凝土管

钢筋混凝土管是排水工程中常用的管材，适用于雨水和污水等重力流管道，施工维护经验成熟，耐腐蚀性好且价格低。缺点是每节管道长度较短，接口较多，若处理不当，易造成渗漏，大管径的钢筋混凝土管自重较大，施工及安装不便，运输过程中，易受到破坏，如图3。

图3 预制钢筋混凝土管示意图 图4 钢筋混凝土箱涵示意图

方案二：现浇钢筋混凝土箱涵

钢筋混凝土箱涵应为较为广泛，施工维护经验成熟，分段长度较长，结构稳定，防渗水性能好且价格低，但施工周期较长，如图4。

经方案比较，保证回填后坝身安全，防渗漏问题为主要考虑要素，结合工程实际情况，箱涵分段数量较少，渗漏点较少，确定涵管型式为钢筋混凝土箱涵。

3 工程运行及环境管理

3.1 工程环境管理

3.1.1 水环境管理

水环境管理包括施工期废水处理和水质监测。工程废水主要由疏浚清淤、机械设备冲洗废水、施工人员生活污水两部分组成，机械设备冲洗废水拟在场区内设隔油沉淀池处理；生活污水由工程临时用地范围内设置的化粪池处理，处理后的生活污水托运至附近污水处理厂处理。

水质监测主要对生活污水和地表水进行监测，生活污水监测项目为溶解氧、氨氮、CODcr、总磷、大肠杆菌、SS和污水流量等，监测频率为2次/年，每次连续监测3 d；地表水监测项目为机械和车辆冲洗含油废水中的石油类、硫化物、水文、pH值等，监测频率为2次/年，每次连续监测3 d。

3.1.2 大气环境管理

施工期大气污染物包括疏浚恶臭、施工机械燃油废气和施工扬尘。清淤工程施工期间需直接经绞吸泵泵送上岸，脱水过程中做好密封措施和除臭措施减少对大气污染；加强施工场地和运输车辆沿线道路洒水，抑制扬尘污染。

大气监测项目为TSP、PM10。

声环境管理

施工机械将产生噪音，为减少对周边影响，噪音可控制在60分贝以下，需选用低噪声机械和设备，合理布局，严格限制施工作业时间，避免夜间施工，对不能入棚的机械设备，设置四周围档，降低噪声源，水泵安装采取减震、隔声等措施降低噪声污染。

用沙土或符合要求的原土回填管道两肋，一次回填高度为100～150 mm，捣实后再回填第二层直到回填到管顶以上至少100 mm处。在回填过程中，管道下部与管底的空隙处易被忽略，要注重夯实，死角部位人工用木锤夯打。管道接口前后200 mm范围内不回填，以便试压时观察各接头质量。

声环境监测项目为等效A声级Leq。

3.2 工程水土流失管理体系

项目建设期间，工程施工将对原地表造成扰动，场地开挖、回填区域，形成大量裸露地表，表层土质松散，容易随雨水流走，使地表径流含沙量增加，并挟带泥沙流向项目区低坡处，流入项目区周边，造成水土流失，影响周边环境。将水土流失管理体系分为治理措施体系和监测体系进行研究。

3.2.1 治理措施体系

将箱涵建设区作为水土流失防治重点区域。在工程建设过程中，及时采取集水井、临时遮盖等各项防护措施，最大限度地控制水土流失量。

1)临时排水沟

公路两边设置临时排水沟，方便施工过程中水排出，水流经过临时排水沟后进入沉沙池沉沙排入附近市政雨水管网中。

2)沉沙池

水流进入集水井之前设置一个沉沙池，能够在一定程度上防治水土流失。

3)临时遮盖

项目施工过程中土方开挖，除大部分外弃之外，部分需要后期回填的土方堆放项目区，会形成裸露坡面，雨天时，应对其进行临时遮盖。

4)高压水枪

施工车辆在场内将夹带一定的泥沙，出施工作业区前，需对车辆轮胎进行清洗，避免对周边环境造成影响，应在项目区施工出入口布置高压水枪。

3.2.2 监测体系

项目监测方法拟采用取样地调查和地面定位观测相结合的方法，监测点位主要布置在施工裸露面布设3处。在施工期、自然恢复期全程开展监测；正在实施的水土保持措施建设情况监测1次/10天；扰动地表面积、水土保持工程措施拦挡效果等监测1次/30天；水土保持植物措施生长情况监测1次/90天。遇暴雨(指降雨量≥50mm/24h的降雨)等情况应及时加测。水土流失灾害事件发生后一周内完成监测。

3.3 工程施工进度管理

施工总进度根据本工程特点，工程应在枯水期内完成水下作业，两座副坝输水涵重建应尽量考虑同时施工，减少工期拟定工程。工程总施工期为150 d，其中准备期10 d，主体工程施工120 d，工程完建设期20 d。工程准备期需完成临时供电线路、三通一平、施工单位管理生活区、加工区及临时工程施工；主体工程施工期主要完成围堰填筑、坝身开挖、输水涵重建、放水塔重建、土体填筑及其它附属工程的施工；工程完建期主要完成场地清理等收尾工作。施工横道图如图5。

图5 工程施工横道图

4 工程经济评价管理

工程属社会公益性水利项目，依据《水利建设项目经济评价规范》进行国民经济评价，其相关参数如下：(1)基准年2018年；(2)社会折现率8%；(3)计算期30.5 a，包括运行期30 a和0.5 a建设期。

本项目经济内部收益率为12.04%大于8%的社会折现率；经济净现值为277.82万元，大于0；经济效益费用比为1.32>1，说明项目建设在国民经济上是合理的，国民经济效益与费用流量表见表2。

表2 国民经济效益费用流量表

对于敏感性分析，按费用投资增加10%和效益减少10%计入浮动指标进行计算，对其风险性进行评估，成果见表3。

表3 敏感性分析成果表

从表3可看出，本项目评价方案在费用和项目单浮动10%时，经济效益费用比均大于1，符合公益性建设项目投资收益情况，说明项目具有一定的抗风险能力，基本可行。

5 结语

(1)本文以横岗水库涵管改造重建工程为研究背景，针对坝体现存在的问题进行分析和研究，从施工方案对比、工程运行及环境管理体系、水土流失管理和工程经济评价进行论述，确定涵管重建采用坝身开挖方案，输水涵型式为钢筋混凝土箱涵，此方案在施工质量、坝体防渗、工程造价等方面具有突出优势，工程效益良好。水土流失保护管理体系各项水土保持措施安全有效，能全面的对水库改造重建工程进行保护，使原有水土流失得到基本治理，新增水土流失得到有效控制，生态得到最大限度的保护，环境得到明显改善，项目建设是可行的。

(2)工程管理依据环境保护“三同时”制度，规范建设污染防治设施、建立健全环境管理体系，使环境保护规范化、科学合理化，推进工程项目质量。后续进行工程经济评价，国民经济内部回收率大于社会折现率，其经济净现值大于0，经济效益费用比大于1，表明在国民经济上是合理，具有一定的抗风险能力。

(3)针对水库输水涵管重建改造存在的问题，提出管理研究方案，能够有效的完善大坝防护工作，确保工程完整，在安全运行的条件下合理利用水资源，对库区的环境进行综合开发利用，提高工程的社会效益和经济效益。