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11月30日，在國(guó)新辦舉行的國(guó)務(wù)院政策例行吹風(fēng)會(huì)上，水利部副部長(zhǎng)葉建春介紹，到2022年年底前，完成小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固項(xiàng)目遺留問(wèn)題處理;到2025年年底前，完成現(xiàn)有病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固和每年安全鑒定后新增的病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固，完善雨水情測(cè)報(bào)、安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，健全水庫(kù)運(yùn)行管護(hù)長(zhǎng)效機(jī)制。為實(shí)現(xiàn)“十四五”期間水庫(kù)除險(xiǎn)加固和運(yùn)行管護(hù)目標(biāo)任務(wù)，5年共需投資近1000億元。

導(dǎo)致水庫(kù)出現(xiàn)病險(xiǎn)的原因有哪些?科技手段如何助力水庫(kù)體檢?一旦發(fā)現(xiàn)病險(xiǎn)，要如何對(duì)水庫(kù)進(jìn)行“醫(yī)治”?科技日?qǐng)?bào)記者就此進(jìn)行了采訪。

什么原因?qū)е滤畮?kù)“生病”

“水庫(kù)是江河防洪工程體系的重要組成部分，是改善生態(tài)環(huán)境不可或缺的保障系統(tǒng)，承擔(dān)著保障防洪安全、供水安全、糧食安全、能源安全、生態(tài)安全等重要功能。”水利部大壩中心總工、正高級(jí)工程師盛金保在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō)。

確保水庫(kù)安全運(yùn)行的重要性不言而喻。據(jù)介紹，近些年來(lái)，國(guó)家加快病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的步伐，迄今已對(duì)7.2萬(wàn)余座病險(xiǎn)水庫(kù)實(shí)施除險(xiǎn)加固，顯著改善了水庫(kù)大壩安全狀況。但隨著運(yùn)行年限增長(zhǎng)，加上水毀、震損等不利因素影響，仍有部分水庫(kù)陸續(xù)進(jìn)入病險(xiǎn)行列，一旦出險(xiǎn)乃至潰壩失事，將嚴(yán)重威脅下游安全。

導(dǎo)致水庫(kù)出現(xiàn)病險(xiǎn)的原因有哪些呢?在盛金?？磥?lái)，主要有以下幾點(diǎn)：

——我國(guó)水庫(kù)眾多，工程建設(shè)先天不足。我國(guó)現(xiàn)有水庫(kù)9.8萬(wàn)多座。其中，大型水庫(kù)近800座，中型水庫(kù)4100多座，小型水庫(kù)近9.4萬(wàn)座。按壩型分，土石壩9萬(wàn)多座，占92%。這些水庫(kù)的大壩87%以上修建于上世紀(jì)50—70年代，限于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)水平，總體建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏低，“先天”工程質(zhì)量較差。

——工程老化影響。我國(guó)水庫(kù)壩齡平均近50年，經(jīng)過(guò)數(shù)十年運(yùn)行，大部分水庫(kù)已超過(guò)或接近設(shè)計(jì)使用年限，結(jié)構(gòu)老化、性能劣化和淤積等問(wèn)題漸趨嚴(yán)重，存在防洪標(biāo)準(zhǔn)不足，建筑物異常變形、滲漏，甚至損毀等安全隱患。

——超標(biāo)準(zhǔn)洪水、強(qiáng)烈地震等自然災(zāi)害影響。水庫(kù)一旦遭遇突發(fā)暴雨洪水，超出工程自身防御標(biāo)準(zhǔn)，就可能導(dǎo)致工程嚴(yán)重水毀甚至潰壩。今年我國(guó)發(fā)生了1998年以來(lái)最嚴(yán)重的汛情，水庫(kù)在發(fā)揮巨大防洪效益的同時(shí)，也面臨很大的安全度汛壓力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，今年的洪澇災(zāi)害，共導(dǎo)致131座大中型水庫(kù)、1991座小型水庫(kù)出現(xiàn)不同程度水毀，其中許多被鑒定為病險(xiǎn)水庫(kù)。

——部分地方仍存在“以建代管”“重建輕管”現(xiàn)象，日常疏于水庫(kù)管理和維修養(yǎng)護(hù)，安全監(jiān)測(cè)設(shè)施、配套管理設(shè)施不完善。其中，面廣量大的小型水庫(kù)此類情況更加突出，這也是產(chǎn)生病險(xiǎn)的原因之一。

水庫(kù)病癥主要有哪些

“我國(guó)水庫(kù)病險(xiǎn)問(wèn)題比較復(fù)雜，根據(jù)病險(xiǎn)水庫(kù)鑒定成果核查資料，水庫(kù)存在的病險(xiǎn)主要有防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低、大壩滲(漏)水嚴(yán)重、泄輸(引)水建筑物存在安全隱患、大壩抗震安全性不滿足規(guī)范要求、生物破壞等。”盛金保介紹。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，上世紀(jì)50—70年代，超過(guò)一半的潰壩事故都是由于防洪標(biāo)準(zhǔn)不足、洪水漫頂引起的。近年來(lái)，仍然有部分潰壩因洪水漫頂或超標(biāo)準(zhǔn)洪水引起。因此，“高壩小庫(kù)”防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低的問(wèn)題尤其值得關(guān)注。

防滲體系不完善、筑壩材料控制不嚴(yán)、壩體填筑無(wú)質(zhì)量控制等因素，導(dǎo)致早期修建的一些水庫(kù)大壩存在“先天”工程質(zhì)量缺陷。具體來(lái)看，土石壩表現(xiàn)為集中滲漏、繞壩滲漏、壩后管涌等現(xiàn)象;漿砌石及混凝土壩則表現(xiàn)為集中滲漏和溶濾破壞。過(guò)去，大壩滲(漏)水嚴(yán)重導(dǎo)致的潰壩事故僅次于洪水漫頂，約占30%—40%。近年來(lái)，滲透破壞已超過(guò)洪水漫頂成為導(dǎo)致潰壩的首要原因。

早期修建的水庫(kù)很多沒(méi)有進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，也沒(méi)有采取任何抗震措施，因此地震區(qū)的部分水庫(kù)抗震穩(wěn)定性不滿足相關(guān)規(guī)范要求。一旦發(fā)生較強(qiáng)地震，會(huì)造成當(dāng)?shù)夭簧偎畮?kù)大壩出現(xiàn)震損險(xiǎn)情。據(jù)統(tǒng)計(jì)，“5.12”汶川地震中，全國(guó)共有2480座水庫(kù)大壩出現(xiàn)不同程度的震損險(xiǎn)情。

此外，在淮河以南氣候濕潤(rùn)地區(qū)，土石壩普遍存在白蟻危害。近年來(lái)，由于全球氣候變暖，白蟻對(duì)土石壩的危害已蔓延到淮河以北的黃河流域。

科技如何助力水庫(kù)查險(xiǎn)

《水庫(kù)大壩安全管理?xiàng)l例》明確，水庫(kù)大壩實(shí)行定期安全鑒定制度。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全鑒定辦法》，首次安全鑒定應(yīng)在工程竣工驗(yàn)收后5年內(nèi)進(jìn)行，以后每隔6—10年開(kāi)展一次全面鑒定，其間，當(dāng)遭遇特大洪水、強(qiáng)烈地震，或工程出現(xiàn)嚴(yán)重險(xiǎn)情，或水庫(kù)運(yùn)行條件發(fā)生重大改變時(shí)，還應(yīng)組織專門(mén)的安全鑒定。

盛金保介紹，定期安全鑒定中用于水庫(kù)大壩體檢的常用科學(xué)手段主要包括：現(xiàn)場(chǎng)安全檢查和檢測(cè)、觀測(cè)資料分析、鉆探試驗(yàn)、隱患探測(cè)、復(fù)核計(jì)算。

通常由不同專業(yè)且有經(jīng)驗(yàn)的專家組成現(xiàn)場(chǎng)安全檢查專家組，必要時(shí)開(kāi)展混凝土和金屬結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)，查明大壩、泄輸(引)水建筑物及其附屬設(shè)備(閘門(mén)、啟閉機(jī)、電氣設(shè)備)是否存在影響工程安全運(yùn)行的隱患和缺陷。

通過(guò)埋設(shè)在大壩表面和內(nèi)部的監(jiān)測(cè)儀器采集大壩沉降、水平位移、裂縫開(kāi)度、應(yīng)力應(yīng)變以及滲流壓力、滲流量等數(shù)據(jù)，并分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與水位、氣溫、降水量等環(huán)境量以及時(shí)效之間的變化關(guān)系，可評(píng)估大壩安全性態(tài)是否正常。

除了儀器檢測(cè)之外還可以進(jìn)行鉆探試驗(yàn)，在大壩原體鉆孔壓(注)水和取芯(樣)，通過(guò)鉆孔全景成像以及現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)，查明大壩填筑和防滲處理質(zhì)量是否符合規(guī)范要求，分析是否存在影響大壩安全運(yùn)行的工程質(zhì)量缺陷。

相比于鉆探試驗(yàn)，大壩無(wú)損探測(cè)類似于醫(yī)學(xué)里的B超、核磁共振，具有無(wú)損性、連續(xù)性、整體性、快速性以及高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，能快速有效地發(fā)現(xiàn)大壩結(jié)構(gòu)和防滲體系裂縫、脫空、滲漏、損傷等隱患。目前，常用的無(wú)損檢測(cè)方法有探地雷達(dá)、示蹤法、高密度電阻率法、瞬變電磁法、偽隨機(jī)流場(chǎng)擬合法、水體電阻率法、地震波/聲波CT法等。

此外，通過(guò)理論計(jì)算或數(shù)值分析，可評(píng)估大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、安全加高、結(jié)構(gòu)安全系數(shù)、控制應(yīng)力、容許滲透坡降等是否滿足規(guī)范要求。

“對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)，應(yīng)綜合應(yīng)用工程措施和非工程措施，在科學(xué)決策后，該加固的加固，該控制運(yùn)用的控制運(yùn)用，該降等報(bào)廢的降等報(bào)廢，及時(shí)消除安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)。”盛金保指出。

比如，對(duì)功能和效益顯著的病險(xiǎn)水庫(kù)，應(yīng)針對(duì)不同病險(xiǎn)采取相應(yīng)的工程措施進(jìn)行除險(xiǎn)加固，除險(xiǎn)加固前應(yīng)控制水位運(yùn)用。

而對(duì)功能和效益衰減甚至喪失、除險(xiǎn)加固經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較不合理的病險(xiǎn)水庫(kù)，應(yīng)依據(jù)《水庫(kù)降等與報(bào)廢管理辦法(試行)》《水庫(kù)降等與報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》《水庫(kù)降等與報(bào)廢評(píng)估導(dǎo)則》，經(jīng)過(guò)充分論證后實(shí)施降等或報(bào)廢處理。(記者 唐 婷)