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

病险水库除险加固现状分析及对策水利水电技术第41卷2O10年第10期 病险水库除险加固现状分析及对策 严祖文,魏迎奇,张国栋 (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 rANZuwen,WEIYingqi,ZHANGGuodongn (1.ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing100048,China; 2.NamingHydraulicResearchInstitute,Nanjing210029,Jiangsu,China) Abstract:Fromtheaspectsofthedefinitionofdangerousdam,theuseofthefundforrisk—eliminationandreinforcement,the pertinenceandeffectivenessofthereinforcementdesign,etc.,ainvestigationismadeonboththemediumandsmall—sizedreser— voirs’afterandundertheconstructionsofrisk—eliminationandreinforcement;inwhichthemainproblemsduringtheconstruction concernedareanalyzedandstudied,andthentheideasOnthecountermeasuresforstrengtheningthesafeoperationandreinforce— mentofthedangerousreservoirsinChinaareputforwardaswell,SOastoprovidethetechnicalsupportfortherisk—elimination andrei~omementdecision—makingforthedangerousresen~oirsandthesafeoperationofthem.n 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 5O～7O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杏,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 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.n 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l116座,实施水 平年为2010年. 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 基金项目:”十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAC14B04);水利 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(1978一),男,博士. WaterResourcesandHydropowerEngineeringVo1.41No10 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 的除险加同工作,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n 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. 2水库大坝病险认定现状J 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～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 除险加同工作的深化和需要.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n 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 目的是评价丁程是否安全,属于哪一类坝.传统的 水利水电技术第41卷2010年第10期 严祖文,等∥病险水库除险加固现状分析及对策 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n 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. 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n 方案相联系.但是水库大坝病险严重程度评价技术 r_ 一水库大坝安全评价导则～ 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,通过定性一 定量一定性体系的转换,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. 水库大坝病险严重程度评价体系 藿Il袭lI稳定Il渗流Il雾ll靠霭Il耋JI薯Il 卜对病险分级f{:=:从定性到定量对好坏分级 选择建立综合评价函数 指标权重确定病险程度影响系数模型 综合评价系数,分类 图2水库大坝病险严重程度评价体系 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2978n 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 水库水利系统i批加固除险加类型 座数管理座数座数固率/% 大型52940928970.7 中型3l8J2978210770.8 小(1)型l6l2416l24674441.8小型 小(2)型665I9665I9 台计86353860309140 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 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7Et,《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.O%,小型95.8%);主体工程投人运用验收或n 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 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n 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 险加固的时问,资金,指导大坝安全管理工作,提出 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 水利水电技术第4l卷2010年第1O期 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,达不到加同除险的目的,也可能n 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”规划设计一T程建设 一 运行管理一除险加固一降等报废”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, 对病险水库除险加同项目进行科学,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. 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,政府部门和企业之问的职责,职能和服务n 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 大坝建设投人巨大,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 水利水电技术第41卷20l0年第10期 严祖文,等∥病险水库除险加固现状分析及对策 坝在全生命周期内健康_r=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n 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T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 心丁作,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,T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n 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): l0.14. 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