曹玉勤CaoYuqin（新疆水利水电科学研究院，乌鲁木齐830049）
（WaterResourcesandHydropowerResearchInstituteofXinjiang，Urumqi830049，China）
摘要：我国的中小水库占有很大的比例，针对新疆中小型水库存在的问题，统计了水库溃坝的诸多原因，得出由于渗透原因造成的溃坝占有很大的比重，而渗透现象的产生与堤坝所处的地质环境有着直接的联系。通过对典型的工程实例的地质情况的分析，提出了防止渗透的相应防治方案。
Abstract:ThearticleanalysestheproblemsexistinginXinjiangsmallandmedium-sizedreservoirs,countsmanyotherreasonsaboutthedams'ruin,andshowsthatthedamsbreakcausedofpenetrationaccountsforalargeproportion,andthepenetrationisdirectlyrelatedtothegeologicalenvironmentofthedam.Throughtheanalysisofsometypicalengineeringgeologicalquestions,wepresentsomeeffectivemeasurestopreventinfiltration.
关键词：中小水库；渗透；除险加固；工程地质；防治方案
Keywords:smallandmediumreservoir；penetration；reinforcement；engineering-geology；中图分类号：TV5文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）10-0043-02
0引言
中小型水库为社会经济可持续发展提供了基础保障。然而我国现有约8.5万座水库，根据相关数据显示，有3万余座存在着不同程度病险或安全隐患，其中绝大多数为中小型水库。这些水库基本兴建于50年代到70年代，受当时经济、技术条件限制，大多水库建设质量不高，而在此后几十年的使用过程中，缺少必要的养护和修复。目前，在这些中小水库中普遍存在着防洪标准偏低、坝体的渗透问题严重、稳定性问题、土石坝坝体变形等诸多问题。因此，中小型水库的出险加固的紧迫性不容忽视。由于各个水库所处的地质条件不同，对于特定的工程地质问题，应该提出相应的工程措施尤为必要。
1新疆地区水库事故原因分析
据不完全统计，1958～2002年新疆发生重大事故的水库有157座，占水库总数的33.2％。其中大（2）型水库1座，中型水库6座，小（1）型水库95座，小（2）型水库55座。主要的溃坝原因：
1.1洪水漫顶垮坝34座。中小型病险水库存在防洪标准不能满足规范要求的问题；由于工程建设时水文资料不全，来水过程不清，水库规模、溢洪道高程和断面尺寸确定不合理，存在超标准运行的现象；工程建设的前期工作中，基本未做工程地质勘察、勘探，大坝基础坐落在软弱地基。如：1975年新疆南泉水库被暴雨洪水冲垮，主要原因是水库水文资料缺乏，洪水情况不够准确，水库泄洪能力不足。
1.2渗透破坏垮坝43座，坝体多为细质粉砂土、碎石土和低液限土填筑，填筑质量差，碾压不均，坝体浸润线高，坝后无排水棱体，坝基渗漏严重；坝下涵管砌筑及涵管周围填土质量不好，涵管断裂、漏水，造成坝体管涌、塌坑等事故。如：新疆雅尔乃孜水库1984年冬季高水位运行时，东坝肩发生接触渗漏，处理不及时导致溃坝事件。
1.3坝体滑坡垮坝12座。坝体填筑质量差、结构松散；坝体浸润线偏高，坝体土处于饱和状态，抗剪力降低；坝体结构尺寸不合理；水库蓄、放水过程不当等，是导致这些坝垮塌的主要原因。
1.4地震破坏垮坝1座。在2000年自治区进行的水库大坝安全鉴定工作中，在一些地震分布较复杂地区，缺乏该地区必要的地震资料，水库大坝地震烈度定级为6级或7级）级界限模糊，只能根据《全国地震烈度区划图》粗略确定。再加上许多水库大坝安全鉴定项目资金偏少，为控制成本,存在笼统地将水库大坝所在区域地震烈度定为6级的现象，严重影响水库大坝安全鉴定成果的可靠性，如：2002年3月3日，阿富汗发生里氏7．1级地震，喀什西克尔水库受地震影响，副坝坝基液化导致溃坝事件发生。
1.5其它原因垮坝67座，主要因为放、泄水建筑物结构设计、工程质量、运行维护等方面存在隐患，闸门及启闭设施老化失修，开启困难，水库管理手段落后，水库管理人员素质低等。
在上述的溃坝统计中，我们可以看出由于渗透破坏引起的溃坝有43座，占有较高比例。而新疆中小水库大部分所处的地质条件为第四系松散地层，地基土为上细下粗二元结构。第四系地层成因复杂，岩性多变，岩层的空间延续性差，透镜体、地层尖灭现象发育。这种地质结构对于渗透的产生有着直接的影响。所以对于这种地质情况的水库渗透机理及防治进行研究是很有必要的。
2新疆中小水库所处的地质情况
2.1土体物理特性和静态力学参数通过对典型地层的钻孔取样，对区内主要地层岩土体物理、水理和静态力学特性进行了测试，得到了岩土体的物理和静态力学特性参数。几种土体的天然含水量都大于其塑限，土体呈塑性状态，变形参数和抗剪强度参数都较低。
2.2土体动力学特征对土样进行了动力学试验，测得各类土体的动力学参数。土体的剪切模量比都是随剪应变幅值的变大而减小，并趋于某一值；土体阻尼比则随剪应变幅值的变大而增大。
2.3新疆地区由于地质问题，部分水库破坏统计新疆地区在第四系松散地层中建造的水库时，往往其坝基都要经过比较复杂的处理，才能满足规范要求。表1列举了由于坝基处理一部分因坝基清理不好，坝基下覆盖强透水岩土，坝基管涌而形成病险的工程实例。从土体的各项参数可以得出，在这样的地层上进行水库建设，渗透问题的处理将是保证水库正常运行的核心。这在理论上也得出：为什么在新疆由于渗透引起的溃坝占有如此高的比例。
3工程实例分析
新疆农五师81团巩哈泉三库水库于2007年3月开工建设，2008年底完工。该水库设计库容820万m3，正常蓄水位313m，最大坝高15.5m，工程规模为平原小（1）型水库，工程级别为Ⅳ等。通过运行调试观测，水库的渗透情况非常严重。在2009年4月对水库的静态观测，水库的损耗达到每天7.1×105m3。
该水库所处的地层岩性为第四系上更新统——全新统冲洪积层。基岩透水性受岩性、构造控制，厚层、巨厚层石英砂岩的节理裂隙切割较深、延伸远、多张开、透水性较强。而在局部低洼处（以前的泉水溢出带）有沼泽沉积的灰色、黑色或灰黑色淤泥质土、有机质土，主要分布于南北副坝几个地形低洼处。
巩哈泉三库渗漏的主要原因是沿泉沟两侧老泉眼，以及局部土层较薄的区域形成集中渗漏通道，加之枯水期地下水位埋深大，形成较大的水力坡降，造成水库渗漏量较大。
4新疆中小水库渗透破坏机理及防治
堤坝渗透破坏类型可分为坝身渗透破坏和坝基渗透破坏，而坝身和坝基渗透破坏的表现形式又是多种多样的，但实际工程中，管涌破坏是堤坝渗透破坏最主要的表现形式，也是发生率最高的险情。针对这种地质条件，应该采用相应的防渗处理。堤坝渗漏处理总原则是“上截下排”。上截就是在坝体上游侧封堵渗漏入口，提高坝体和坝基的防渗能力，或者延长渗透途径，降低渗透坡降，尽量减少渗透水流渗入坝身和坝基。常用的上截措施可分为水平防渗和垂直防渗。下排就是在下游做好反滤和导滤设施，使渗入坝身和坝基的渗水在不带走颗粒的前提下安全畅通地排到下游，以保持土体的渗透稳定，保证工程的安全运行。
4.1垂直方向防渗措施混凝土防渗墙适用于透水层比较厚的堤坝；高压喷射灌浆防渗和混凝土防水墙有相同的功效，它能处理深度更大、施工速度快等优点；劈裂灌浆防渗主要用于无法进行高压喷射注浆的地层；冲抓套井回填粘土防渗和土工合成材料防渗等。
4.2水平方向防渗措施水平防渗和坝面防渗除采用常规的粘土铺盖、斜墙和水中抛土外，还采用了复合油毡、塑膜等形式，经过多年变形和渗流监测效果较好。
4.3排水减压措施除了使用传统的下排措施开挖排水沟排水外，还可采用土工织物排水措施、利用在坝后种植植物，利用植物排水，降低地下水位。除采用上述常规方法之外，还应针对相应的工程地质条件采取相应的防治措施。
5结论
5.1由于各种客观原因导致中小型水库出现了一些病害，这些病害应该采取相应的措施及时的进行防止。并对病害导致的事故进行分类统计，研究相应的对策。
5.2新疆地区所处的地质环境中主要为，地层岩性为第四系松散层，该层上部为细粒土层，下部为卵砾石或砂砾石层。上部冲洪积的细粒土层，岩性主要有土黄色、褐黄色及灰黄色的低液限粘土、粉土及粉细砂层。正是这样的地质条件导致了大坝渗透事故的发生频率相对偏高。
5.3由于新疆地区第四系松散地层的特殊性、渗透破坏占有较高的比例的情况。针对这种工程地质情况，可以采取垂直防渗、水平防渗、排水减压等工程措施。同时可以为新水库工程提供相应的参考。
参考文献：
[1]孙继光，张君慧，董志斌.中小型水库除险加固建设初探[J].河南水利与南水北调，2010年第四期.
[2]胡干舟，袁湘贻，刘洪滨.浅谈新疆水库大坝安全鉴定中存在的问题[J].新疆水利，2001年第3期.
[3]曲洪财，徐同林，周进春.对第四系地层工程地质勘探中的几点建议[J].黑龙江水利科技，2007年第4期.
[4]YushangCui.Thebaseproblemsofthesmallandmedium-sizedreservoirs[J].China’sForeignTrade，2010年16期.
[5]郑爱民，沈长江.新疆病险水库病因分析及除险加固对策.理论研究，2009年5期.
[6]茹永生，卡斯叶提.新疆阿勒泰地区病险库成因探讨.新疆水利，2003年6期.
[7]王秋丽，于为.新疆农五师81团巩哈泉三库水库渗漏的地质分析[J].中国水运，2010年第7期.