水库大坝常见病害及危险因素和防治措施

　　摘要：水库大坝在防洪、灌溉、发电、分洪、蓄水等方面发挥着巨大的效益，但水库的安全隐患时有存在，加强水库安全监督和管理，规范水库大坝安全工作，保障大坝的安全运行，保证人民生命财产安全具有极其重要的意义。
　　关键词：水库病险，白蚁危害，预警系统，监测信息
　　目前我国是世界上水库大坝数量最多的国家之一，水库大坝在国民经济建设中具有重要的地位，水库大坝常见病害及危险因素的防治对于保护大坝安全具有重要的意义，尊重、保护、合理利用自然，与自然和谐相处，走可持续发展的道理是社会主义经济建设的必由之路。
　　一、水库大坝的重要作用
　　水库大坝在国民经济发展中有着重要的作用，对农业发展、工业建设以及百姓的生产生活影响举足轻重影响。主要作用可以归纳为以下几点。
　　1.防洪：中国是一个洪水危害严重的国家，从最早的大禹治水传说，到后来的九八大水，在中国的几千年历史长河中，勤劳勇敢的中国人民一直和洪水做着斗争。著名的黄泛区，历史上黄河的几度泛滥，一度使这条母亲河成为灾害河，一段时间里海河、淮河都是有名的灾害河，九八长江洪水更是千年一遇，给中华民族带来沉痛的灾难。水库大坝最重要的一个功能就是防洪，据统计我们主要的七条江河上共分布着245座大型的水库大坝，控制着一百五十万平方公里的流域面积，占七大河流域面积的三分之一。很起到很好的防洪作用，著名的葛洲坝水利工程、岳城、昭平台等大坝在当地的防洪工程中往往起着决定性作用。
　　2.灌溉：据2003年统计全国因水库水灌溉的农田超过2.4亿亩，占全国耕地面积的百分之三十，造就了三江平原、河套平原等一个个鱼米之乡。旱时放水，汛时蓄水，调剂水源，环节旱情，使农业生产的抗灾能力得到了很大的提高，一改过去的靠天吃饭的情况。
　　3.发电：水库大坝的另外一个功能就是蓄水发电，水力发电占全国发电总量的近四分之一，相比于火力发电，水力发电更环保，更符合生态保护环境，更符合可持续发展的方针。
　　4.供水和航运：水库大坝为工农业生产提供保障的同时也是当地居民用水的主要来源，例如北京的十三陵水库，密云水库供给着北京一千多万居民的用水，除此之外水库的航运、养殖等功效也逐渐被人们所利用。
　　二、水库大坝常见的病害及危险因素
　　正如任何事物都具有两面性一样，水库大坝作为一个庞大的工程建筑也随时面临着许多病害的威胁，一旦出现问题也会给当地居民带来灾难性的后果，常见的危险大坝的因素有以下几个。简单说有人为因素和自然因素，人为因素主要是水库大坝在设计选址时对当地的自然情况缺少勘察，经验不足，缺乏科学的态度水库大坝设计不合理，施工时管理不善，建筑材料不合格等等。在这里我们主要说下自然方面的原因。
　　（一）白蚁、千里之堤毁于蚁穴，这是中国人熟知的一句成语，可见白蚁对大坝的毁坏古来有之，白蚁危害江河堤坝，常常造成管涌、滑坡和牛皮胀等险情，白蚁对土坝的本质性威胁是在土坝内挖掘的四通八达的蚁道和主巢腔及众多的菌圃腔，严重者会酿成塌堤垮坝的重大事故。
　　（二）地震、水库的建设是人类改变自然的一个创举，但同时也会带来一些问题，最常见的，在设计水库的时候最优先考虑的就是地震问题，由于水库的蓄水引发的地震我们称之为水库地震，其原因是当地的地质结构比较活跃，与断陷盆地及活动断层有关，直接原因是由于水库的蓄水引起岩体应力的集中和能量的释放，水体载荷产生的压应力剪应力破坏地壳应力平衡，引起断层的错动，引发地震。多发生在蓄水一段时间后，在水库下游或者坝区附近。
　　（三）渗透、渗透是破坏平原区水库大坝发生破坏的主要形式，从渗透破坏发生机理的角度将渗透破坏形式分为流土、管涌、接触流土、接触冲刷四种类型：
　　1.流土是在渗透水流作用下，土体中的颗粒群同时起动而流失的现象。流土在粘性土和无粘性土中均可发生.当无粘性土发生流土时,土体中所有颗粒同时起动悬浮；当粘性土发生流土时,土体膨胀,隆起,浮动,断裂。流土常见于坝闸下游渗流出逸处。
　　2.管涌是在渗透水流作用下,土体中的细颗粒在粗颗粒的孔隙通道中移动或被带走的现象。管涌主要发生在砂砾石土层中,常见于坝闸下游渗流出逸处,也可以发生在地基内部。
　　3.接触流土是当渗透水流垂直于土层面运动,水流由细粒土进入粗粒土时,细粒土被水流带进粗粒土中的现象。
　　4.接触冲刷是当渗透水流平行于土层面运动,细粒土沿两层接触面流动并被带走的现象。对粘性土,只有流土,接触冲刷和接触流土三种渗透破坏形式,不可能产生管涌破坏。对无粘性土,则四种渗透破坏形式均可发生。尤其是平原区的水库大坝，时刻受到这种危害，这与当地的土质有一定的关系，也有建设过程中施工不合理、偷工减料的原因，渗透的危害极大，尤其是在汛期，容易造成决口后果十分严重，而且不易察觉给人们防范工作带来很大的难度。
　　另外近十年的历史看，我国大坝发生垮坝事件中有将近十分之一是由于管理落后，管理不到位，措施不得当造成了，简单说就是大坝管理制度落后，管理者素质不高造成的。这属于人为因素，技术力量薄弱，安全管理水平低。虽然有些水库设有专人管理，但是严重缺乏懂管理、懂技术的专业人员，还有些水库甚至出现没有专人管理，没有专业技术人员的情况。更严重的是由于缺少专业维护，导致很多水库都是带病工作和限制运行状态，更有甚者一些小型水库自建立以来从未进行过专业维护，只是在汛期或者出现问题时才进行补救，根本没有办法防患于未然。
　　三、水库大坝的安全防治措施
　　（一）对于白蚁的病害危险，水库大坝维护人员要严格执行大坝安全管理制度，做到经常巡视，定期大检，时刻警惕，对于白蚁的来源通常有以下几个：1、大坝周围植被茂盛，给白蚁的生存提供了良好的条件，周围的土壤湿度和植被很适合白蚁繁殖。2、由于白蚁有趋光性，水库大坝的照明设备将白蚁引到大坝上。
　　可以从几个方面重点检查判断有没有白蚁危害：1、坝型设计和建筑用料。2、库容水位的升降幅度。3、有无渗漏位置及其变化。4、观察坝头山坡的植物生长情况，和周围的山地情况。5、坝顶的照明设备和堆积物。6、细查白蚁活动迹象，主要是看泥被泥线的阔步范围，石块下，浪渣枯叶枯茎上有无迹象。7、还要注意“泥被”土质的色质、粗细、厚薄、鲜老等。
　　对白蚁的防治办法很多，在与白蚁的长期斗争中人们积累了丰富的经验，如挖巢法、灌浆毒土法、熏烟法、施药法等，具体说来有以下几个最常用的。
　　1、喷施灭蚁灵粉剂。当土坝上白蚁数量多时，可挑开泥被泥线，用喷粉球直接向白蚁身上喷洒灭蚁灵粉剂，因为白蚁在传递信息时互相接触，而且有交哺吮舔的特性，这样就可以使药物在白蚁群中迅速传播，达到消灭白蚁的目的。
　　2、投放诱饵。用白蚁喜欢的食物做主要成分，加入适量的化学药剂，引诱白蚁来吃，使其食用后中毒死亡。一般根据各地白蚁的特点自己配制诱饵，将诱饵放在白蚁经常活动的地方，又草木或者石头覆盖上，这个方法最为简单使用，效果也可以。
　　3、灌浆毒土。为了加固水库有些地方往往都采用灌浆法来施工，在施工中我们可以在每立方米的泥浆中加入一定量的有机陵磷类药品，这样就使得大坝具有了预防和灭治的双重功效。其原理也很简单，一方面是杀灭蚁道、蚂蚁巢、菌圃内的白蚁,同时又可以毒化大坝土壤，防治白蚁繁殖早巢，在迎水坡和背水坡间形成隔离墙，可以有效组织白蚁向迎水坡修筑白蚁道，避免管漏现象的发生。
　　（二）对于地震的危害，首先要摸清坝区的地质结构，土质结构等，针对水库大坝的等级、可能地震引发的危害，通过事件树，FMECA等方法识别地震对水库大坝工程的危害，分析地震作用下的水库大坝破坏概率以及溃决模式。估算地震溃坝给下游带来的影响，提出水库大坝地震风险监测及应对原则，大坝地震风险实时分析及预警体系的思路与方法，进行预警并指导工程安全管理有效降低大坝地震风险。随时监控，防患于未然。
　　（三）渗透的破坏对大坝的破坏同样是不容小视的，尤其是在平原地区，是破坏大坝的主要形式。防范渗透的首要问题就是监测，主要是对坝区降雨强度和雨量监测、大坝浸润线及坝基渗压监测、大坝上下游水位监测、大坝体移位监测。主要的仪器和方法是采用智能“数字翻转式雨量计”作为降雨量和降雨强度的可靠测量。通过埋设渗压计来观测大坝体的渗流压力分布情况以及坝基渗流压力分布情况。而对于大坝上下游水位的监测则需要分别设置振弧式通气水位计来测量，对于大坝位置的测量采用全站仪自动极坐标测量系统，这些系统在中国近年来有着广泛的使用，为广大坝区管理者所采用。除此之外，还有雷达、钢筋计、混凝土应变计、水位计等等，无论哪一种都要结合当地的实际情况，因地制宜的使用，需要一套严谨科学的管理方法来付诸实施。监测工作要全面准确的反映大坝工作状态，及时发现异常现象，对于监测的各个环节都有不同的要求。
　　1.首先对监测仪器的要求，仪器的布置要能全面反映大坝的工作情况，目的明确重点突出。
　　2.监测仪器设备要精确可靠，稳定耐用，对于自动化设备应该有自检，自校功能，可长期保持精度准确。
　　3.监测施工必须严格按照设计要求精心进行，确保埋设、安装质量，做到竣工图、考证表及施工记录齐全。
　　4.切记做好施工期以及运行期观测数据的采集工作，严格遵守操作规范，记录真实，注记齐全，及时上报。
　　5.定期对监测结果进行分析研究，对大坝的运行状态进行评估。可分成三个状态“正常状态”“险情状态”“危险状态”，无论哪一种状态都要仔细分析，及时上报，根据结果制定出合理的措施。
　　在危害大坝的诸多因素中，人为因素是一个无法忽视的问题，针对这个问题，首先应该提高人的素质，培养一批专业的、懂管理的大坝管理人员。对于现有的大坝管理者应该组织培训学习，学习国内外先进的管理技术和科学的管理经验。大坝防治，要以防为主兼而治之，防患于未然做到未雨绸缪。对于大坝管理还应该注意跟当地经济发展相结合，有特色的开发大坝的水利资源，促进当地经济繁荣与发展，并且也可以为大坝管理维护解决资金来源问题，可谓一举多得，在很多地区都有成功的案例，需要我们的大坝管理者结合实际认真研究。
　　总结：
　　水库大坝是国计民生的重要工程，在国民经济中有着重要的地位，怎样维护大坝的安全成为了一项长期的任务，多年来人们在与危害水库安全的诸多因素斗争中，总结出了许多成熟的方法，积攒了大量的经验，这都是宝贵的财富，需要我们不断地研究发展。
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