水库大坝险情应对措施
强烈地震等自然灾害的发生,易引发水库大坝出现各种险情,土石坝常见险 情主要包括洪水漫顶、脱坡滑坡、坝体裂缝、散浸、渗漏、漏洞、陷坑、管涌等, 此外风浪冲击、水流冲刷等也会加剧险情的扩大。大坝险情万一抢护不及时,易 导致发生溃坝事故,造成极为严重的灾难性后果。要做到及时有效地抢护大坝险 情,应做好险情检查、水情监测、抢险技术及物资储备等基础工作,并根据有关 规定制定切实可行的应急预案。
(一)险情检查
在地震灾害发生后,为保证大坝及下游人民生命财产安全,应及时进行大坝 安全现场检查和快速评估。评估内容包括大坝沉降和水平变形、裂缝、坝坡是否 塌滑、下游坡是否存在集中渗漏或大面积渗水、溢洪道启闭设备能否正常运行、 近坝库岸是否有大的滑坡体等。
1.水库特征检查
水库特征检查包括大坝高度、水库上游雨水情测报点是否齐备有效、水库是 否能有效运行、水库库区有无浸没、塌方、滑坡以及库边冲刷等现象,坝址附近 地形地貌有无变化,坝区和上坝公路附近有无可能塌方、滑坡、山洪泥石流等影 响道路通行安全的问题。
2.坝体检查
(1)坝顶。有无裂缝、异常变形、积水等现象;防浪墙有无开裂、挤碎、 架空、错位、倾斜等情况;
(2)迎水坡。有无裂缝、崩塌、剥落、滑坡迹象,有无隆起、塌坑、架空、 冲刷、堆积等现象;近坝坡水面有无漩涡等异常现象;
(3)背水坡及坝趾。有无裂缝、崩塌、滑动、隆起、塌坑、堆积、湿斑、 冒水、渗水或管涌等现象;排水系统有无堵塞、破坏;草皮护坡是否完好;排水 棱体、集水沟、导渗减压设施等有无异常或破坏现象;
(4)坝基。基础排水设施是否正常;渗漏水的水量、颜色、气味及浑浊度、
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酸碱度、温度有无变化;坝下游有无沼泽化、渗水、管涌、流土等观象;上游铺 盖有无裂缝、塌坑;坝基及下游附近有无液化现象;
(5)坝端。坝体与岸坡接合处有无裂缝、渗水等现象;两岸坝端区有无裂 缝和滑坡迹象,是否存在隆起、塌坑、绕渗现象,是否存在蚁穴、兽洞等隐患。
3.输、泄水洞(管)检查
(1)引水段。有无堵塞、淤积;两岸边坡有无崩塌;
(2)进水塔(或竖井)。有无裂缝、渗水、倾斜或其他损坏现象; (3)洞(管)身。洞壁有无纵横向裂缝、空蚀、剥落、渗水等现象;放水时 洞内声音是否正常;
(4)出口。放水期水流形态、输水量及浑浊度是否正常;停水期是否有渗 流水;
(5)消能工。有无冲刷、磨损、淘刷或砂石、杂物堆积现象;下游河床及 岸坡有无异常冲刷、淤积和波浪冲击破坏等情况。
4.溢洪道检查
(1)进水段(引渠)。有无坍塌、崩岸、淤堵或其他阻水现象;流态是否正 常;糙率是否有异常变化;
(2)堰顶或闸室、闸墩、胸墙、溢流面。有无裂缝、渗水、剥落、错位、 冲刷、磨损、空蚀等现象;伸缩缝、排水孔是否完好;
(3)消能工。检查项目与输、泄水洞(管)同。 5.闸门及启闭机检查
(1)闸门。有无变形、裂纹等损坏现象;门槽有无卡堵、气蚀等情况;启闭 是否灵活;开度指示器是否清晰、准确;止水设施是否完好;部分启闭时有无振 动情况;吊点结构是否牢固;钢丝绳或节链、栏杆、螺杆等有无裂纹、断丝、弯 曲等现象;漂浮物等是否影响闸门正常工作和安全。
(2)启闭机。运转是否灵活;制动、限位设备是否准确有效;电源、传动、 润滑等系统是否正常;启闭是否灵活可靠。
6.其他检查
1)观测设施是否完好。 2)通讯和照明设施是否正常。
3)交通道路有无损坏和阻碍通行的地方。
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(二)水情监测
1.上游天气监测与降雨预报
上游天气监测与降雨预报对大坝险情的判断和处理非常重要。通常采用的依 据:
1.地面雨量站。在地面设置雨量计连续监测所在位置的降雨量,观测人员 每日定时采集数据。有的雨量计可连续自动记录,或可将降雨量用无线通讯装置 自动发报到中心站。
2.雷达雨量站。根据空中雨滴、云团中水汽凝结物对雷达发射的电磁波的 反射强度来测量降雨中心位置、强度、移动速度等。
3.卫星/航拍云层监测。在气象卫星上装有可见光和红外及微波辐射仪器, 从而可以得到卫星云图。根据云图的连续变化了解气旋、降雨和暴雨云团等天气 系统的演变情况。
4.降雨预报。根据气象部门发布的降雨预报,收集雨量、雨强、历时、降 雨笼罩面积等基础信息,结合水文测报,可演算库区降水及上游来水等有关情况。
2.库区水情监测
将野外观测到的河、湖和水库等水体的水位、流量,水库和闸坝的闸门启闭、 放水泄流等水情资料,借助于各种通讯工具(有线、无线通信,遥测,卫星等) 传递到各级水情管理和防汛抗旱部门,或者资料处理中心,经过人工和计算机处 理,绘制成各种图表简报,并根据已收集的信息,利用各种预报方法和流域水文 模型对未来情势作出预测和预报,为洪水预报提供重要依据。
(1)库区水情常规监测 水文测报站保持正常工作能力时,按照“水文测验规范”规定的测验项目和
时段间隔进行观测并将观测数据记录在册,经过检验、整编相关数据,以供查用。
(2)库区水情应急监测 通常水库正常运行时,在库区上游河道都设有水情和雨情监测站,但在地震灾害发生后,这些设施可能无法正常运行或者监测信息无法传到接收站。这时应 考虑采取应急预报方案,包括: ①水情和雨情监测站的快速修复,或新设简易观测仪器。
②监测信息的应急传输(简易人工发报机、现有无线和有线通讯设备)。 ③制定雨情应急监测方案。
④制定水情应急监测方案。 ⑤历年水情监测系列查询与借鉴。
(3)库区水情应急预报 考虑地震后,库区上游已有的水情甚至雨情监测系统遭到破环,导致无可靠
的入库洪水监测信息可用。此时,可考虑利用气象预报结果(包括气象模型模拟 结果,遥感观测的云图、雷达测雨回波图等),作为洪水预报模型(最好是分布 式水文模型)的降雨输入条件,通过多方案的模拟分析,进行入库洪水应急预报。 主要要求和指标:
①事先按照防灾预案制定水文预报机制和建立预报模型库; ②灾害发生后的应急预报准备时间应控制在 12 小时以内; ③洪水预报有效预见期应控制在 6 小时以上;
④洪峰流量预报精度应控制在 20%以内,洪峰时间误差应控制在 1 小时以内。
(三)应急抢险措施
1.土坝漫顶的抢护
土坝不允许漫顶溢流,如果洪水漫溢,就会造成垮坝事件。因此,当库水位 超过允许最高洪水位并继续上涨时,应立即采取有效的保坝措施。
(1)抢筑子堤
子堤应抢筑在离上游坝肩至少 0.5?1.0m 以外,以免发生滑坡。堤后要留有 余地,以方便来往交通。抢筑时,务必全面铺开,同时施工,一气呵成。其具体 做法有以下几种:
①土料子堤 土料子堤适用于坝顶较宽,就近取土容易,库区风浪不大的坝。施工时,先
将子堤与原堤顶接触面上的杂草清除,中间开挖一条宽 0.5m、深 20?30cm 的结 合槽,然后再分层铺土,各土层夯压密实,使子堤与原堤顶紧密结合。子堤顶宽 一般不小于 1.0?1.5m,内外坡坡度缓于 1:1.5,高度应根据实际情况而定。如有 风浪,应在子堤迎水面铺设土工膜保护(见图 1.1)。
②土袋子堤
图 1.1 土料子堤示意图
土袋子堤适用于坝顶较窄,附近取土较难或土料质量不好,库区风浪冲击 较大的坝。可采用土工编制袋、麻袋和草袋装土,在子堤的迎水面铺砌。铺砌前, 应先将堤顶杂草清理干净,耙松表面。袋装土不宜过满,一般达到七、八成即可, 袋内不得装填易流失的粉细沙和稀软土,袋口用尼龙线缝紧(最好不要用绳扎 口),防止散漏。袋口向下游方向进行土袋码放,互相搭接。铺砌时,上层土袋 要比下层土袋向下游缩进一些(坡度一般为 l:0.3?1:0.5),上下错开排列,靠紧 踩实。袋后逐层铺土,夯压密实。上游面的土袋缝隙可用稻草、麦秸等塞严以避 免袋后土料被风浪淘蚀。也可以两边铺砌土袋,中间填土夯实。土袋子堤的优点 是能抗暴雨冲击和风浪拍打,有利于在暴风雨中抢护。
③利用防浪墙抢筑子堤 土坝如在坝顶设有防浪墙,也可利用防浪墙抢筑子堤,即在防浪墙后堆土夯
实,做成子堤,或用土袋在防浪墙后加高加固成子堤,速度快,效果好。如果防 浪墙止水性差,为防止漏水,可先在防浪墙迎水面铺设一层土工膜止水截渗,然 后在墙后铺筑子堤(见图 1.2)。
图 1.2 利用防浪墙抢筑子堤示意图
④利用木板或埽捆筑子堤