新疆喀什地区盖孜库山河流域管理处西克尔水库管理处 844000
摘要：安全检测是采用可重复使用的临时安装的仪器设备重点或全面地对堤坝进行短期的无损探测，借以了解堤坝缺陷、隐患、险情或其它异常现象，因此，对堤坝安全至关重要。目前现场安全检测是堤坝安全管理的薄弱环节，作者结合于桥水库土坝安全检测工作，对有关规程、规范进行了调研，对国内外技术现状进行了分析，介绍了于桥水库首次成功采用的安全检测仪器、方法和结果，并提出了加强和改进安全检测工作的意见和建议。
关键词：堤坝；安全；监测；检测；检查
近年来大坝安全监测工作作为水利水电工程建设的重要组成部分，受到了国内外坝工界的普遍重视，先后制定了有关规程、规范和条例，并陆续召开了一些专业性的学术会议。这对于保证大坝安全运行、充分发挥效益及提高设计与施工技术水平都发挥了重要作用。
1.流域概况
1.1自然地理
西克尔水库建成于1958年，属引水注入式水库，水库水面面积为44.0km2。西克尔水库是以灌溉、养殖为主，兼顾防洪的平原水库。主要承担伽师县玉代力克乡和农三师伽师总场22.5万亩耕地的灌溉任务。水库位于新疆喀什地区伽师县境内，喀什噶尔河流域克孜河下游，地理坐标在北纬39°45′45″—39°49′，东经77°18′—77°21′之间，距喀什市约160公里，距伽师县70公里。
1.2水文
西克尔水库库区原为天然集水洼地。喀什噶尔河流域的克孜河、恰克马克河、布古孜河以及发源于喀拉塔格格山、克孜勒塔格山、喀什喀尔套山南坡的较大山洪沟洪水均可汇集于此洼地。克孜河—喀什噶尔河的主源，也是流域中水量最大的河流，多年平均年径流量20.98亿m3。
随着上游水源开发、防洪治理，目前，正常年份恰克马克河、布古孜河以及距水库较远的山洪沟洪水已难以地表径流形式进入库区。水库建成后，水源主要来自从喀什噶尔河和区间来水，且以冬闲水为主。只有少数丰水年份汇水区其它河流、山洪沟洪水才可直接进入水库；非常年份，喀什噶尔河贝那木—布哈拉区间溃堤洪水、托卡依水库扒坝下泄洪水均可进入水库。
1.3气象特征
西克尔水库位于欧亚大陆中部，塔里木盆地西北缘,克孜河下游，北部分布有托乎拉克沙漠，呈典型的干旱大陆性气候特征，降雨量少，日照时间长，昼夜温差大，蒸发量大，空气干燥，无霜期长，灾害性气候多，主要有大风、干热风、干旱、沙暴、浮尘、霜冻、冰雹、低温等。年平均气温11.7℃，极端最高气温41.2℃，极端最低气温-22.5℃，年降水量62.2mm，年蒸发量2251.5mm，年日照时数2923.3h，最大冻土深61cm，多年无霜期233d，年平均积雪深度约10mm。常年西北风，年平均风速1.4m/s，一般小于2.5m/s，多年平均最大风速20m/s，冬季库内最大结冰厚度为0.4m。
1.4地质及地震灾害
西克尔水库位于塔里木地台的二级构造单元柯坪断块隆起和塔里木?陷接壤处，属地震频发区，区内存在柯坪断裂和普昌断裂两大活动断裂，所在区域基本烈度为8度。大坝地震设防烈度为8度。
自建库以来，水库所在区域发生5级以上地震20余次。6级以上地震7次，最大震级为6.9级，发生在1996年3月19日，历次地震均对大坝造成不同程度的破坏，严重影响大坝正常运行。龙其是2002年3月3日20时8分，阿富汗发生里氏7.1级地震，对西克尔水库的影响裂度为5度，造成副坝2+810处发生决口。
2.工程基本情况
2.1工程基本情况
2.1.1工程等级和防洪标准
根据《水利水电枢纽工程等级划分设计标准》（SL252—2000），确定本工程规模为大（2）型工程，工程等别为Ⅱ等，建筑物级别：永久性主要建筑物为2级，永久性次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为300年一遇。
地震设防烈度：根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306—2001），西克尔水库地震基本烈度为Ⅷ度，根据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203—97），地震设防烈度与基本烈度相同，为Ⅷ度。
2.1.2建筑物基本情况
（1）、主坝
西克尔水库大坝包括4.546km主坝，主坝坝顶高程1170.2m；主坝防浪护坡设计，采用高程在1168.00以上，边坡为1:3，采用30cm干砌石护坡、20cm砂砾垫层，以下边坡为1:12-1:8的土缓坡。
（2）、副坝
新副坝线长度为8.768km，采用土缓坡方案。坝顶高程：1169.7m-1170.2m。①0+000~2+100段护坡型式同主坝段，2+100~5+600段，均质坝，上游边坡1:12-1：8，下游边坡为1：2.5，坝基设截水槽，槽底宽2.5m，边坡1：1，轴线距坝轴线5.0m。截水槽应深入粘土层0.5m、地下水位以上。②5+600~8+768段，上下游坝坡均为1：3，均质土坝。
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（3）、新建溢洪道：位于主坝桩号4+412处，包括两部分①两侧各为13m宽的溢流堰，堰顶高程：1167.26m，②新建泄洪闸的溢流段，闸室段长度7.1m，位于两溢流堰的中间，为两孔5.0×3.3的泄洪闸，闸底高程：1165.60m，溢洪道最大下泄流量为115.89m3/s。
（4）、交通桥：位于溢洪道上部，采用装配式预应力（后张法）砼空心板桥，共2跨，每跨20m长，桥面宽8.5m。交通设计标准汽-20,挂-100。
（5）、排洪渠：上接溢洪道，为九三排干下游改建后作为排洪通道，改建长度12.95km，排洪渠过流量在桩号5+261之前为115.89m3/s，以后为172.89m3/s（包含溢洪道泄流量115.89m3/s与泄洪闸下泄流量57m3/s）。
（6）、重建放水涵洞：位于主坝桩号2+270处。涵洞总长34.4m，竖井段长7.2m，Q设=15m3/s，Q加大=20m3/s。
（7）、改建放水渠：上接放水涵洞，Q设=15m3/s，Q加大=20m3/s。长度为1.95km。
（8）、倒虹吸：长度该建筑物是放水渠与排洪渠的交叉建筑物，位于放水渠桩号为1+600、排洪渠桩号为2+255。倒虹吸管采用两孔，倒虹吸长76m。
（9）、泄洪闸及闸后泄洪渠
泄洪闸设计流量Q=40m3/s，校核流量Q=57m3/s，闸底高程：1164.90m，两孔，单孔尺寸为3×3.5m。闸门内设检修门和工作门槽，平板钢闸门，启闭机为螺杆式启闭机。水库闸后泄洪渠全长3.7km，设计流量为50m3/s，洪水泄入“九三”排干。
2.2极端气候条件下的大坝安全
气候变化是目前重大的环境问题之一。气候变化通过改变全球水文循环现状，引起水资源在时空上的重新分配。干旱和暴雨、汛期洪涝发生频率等水文极端现象的强度和频次呈现上升趋势。极端气候严重影响大坝的设计、运行和水工建筑材料特性，进而威胁工程的自身安全。造成影响的主要方面如下。(1)气候变化引起流域降雨和径流的变化，造成设计暴雨和设计洪水的改变，进而影响到大坝安全。在大坝运行管理中，要重视水情信息预报，加强防洪抗旱应急预案的编制和执行；同时对已建工程的运行规则和规程作相应调整，以保障大坝安全和洪水资源化。(2)气候变化可能加剧干旱发生的频率、范围和程度，影响大坝结构特别是土质结构工程的安全。(3)暴雨强度和暴雨次数的增加，可能引发地质灾害的发生和加大泥沙冲淤对大坝安全和寿命的影响。(4)气候变化和变异将加大极端水文气候事件发生的频次和强度，恶化工程应用条件、增大工程荷载，影响工程安全与寿命。
3.加强水库大坝安全监测工作的思考与建议
当前，大规模病险水库除险加固建设已进入扫尾阶段，大坝结构病险和安全隐患经过工程措施已得到明显改善，做好安全监测应当是今后一段时期加强水库大坝安全管理的重点工作。
3.1因地制宜，加强水库大坝安全监测系统建设
历史溃坝案例分析表明，水库溃坝失事的一个重要原因是没有建设配套的大坝安全监测设施，不能及时发现水库大坝内部性态变化，错失科学决策支撑和应急处置时机。因此，务必要充分认识建设水库大坝安全监测设施的必要性、重要性，高度重视水库大坝安全监测工作。对于新建或加固改造的水库工程，大坝安全监测系统要做到与主体工程同步设计、同步建设、同步运行；对于已建水库，要结合水库规模、功能等特点，因地制宜编制水库大坝安全监测设施建设(或更新改造)规划，按照轻重缓急，有计划、有步骤建成水库大坝安全监测系统。
3.2加强大坝安全信息化建设
我国大坝安全管理主要依据其工程规模，采用水利部、省、市、县、乡的水利主管部门分级管理的模式。水利部大坝安全管理中心、各流域机构、部分省水利厅均建立了各自需要的大坝信息系统，但这些系统一般仅仅实现了一个、几个或者局部范围内大坝的信息管理，信息条目较少，各系统建设的标准和内容也不相同，相互之间难以共享，无法满足水利信息化、现代化管理的需求。加强大坝的信息化建设是大坝安全管理的大趋势。对单个大坝而言，信息化建设包括水情测报系统、工程安全监测系统、防洪调度系统、闸门集中监控系统、工业电视及广播指挥系统以及水库综合管理信息系统等内容，根据信息分析成果，进行预测预报预警工作。对区域水库群而言，信息化建设更是优化水库群调度的基础和前提。
3.3加快新技术、新材料和新工艺研究与应用
预防工程缺陷是最好的治理手段。在大坝工程建设阶段就应树立防治理念，延长工程的生命周期，特别是提高混凝土的耐久性、土石坝的抗渗稳定性及水下金属结构的防腐能力。主要包括:大坝隐患无损探测、检测和地下检测技术；水下修复材料及修补工艺；新型灌浆材料及灌浆工艺；新型高抗冲耐磨防护材料和喷涂工艺；深覆盖层堤坝地基渗流控制技术；混凝土裂缝与耐久性；极端环境因素对大坝的影响；防腐蚀材料与土工合成材料纳米技术及纳米材料等。
结论
人口不断增长，水资源不合理开发，经济发展和江河的自然演变，频繁发生的极端气候，对大坝安全的影响愈来愈大，对安全管理的要求也将愈来愈高。为此急需建立适合我国国情的水库大坝安全管理技术体系，将水库大坝的安全管理贯穿于工程的规划、设计、施工以及运行的全过程。这要求我们要不断研究大坝的自然规律，创新理论、技术、材料和工艺，既要通过工程手段对病险水库进行加固、灾害防治和预警等工程建设，提高大坝自身的安全性，又要健全法律，完善制度，加强管理，同时加大对大坝安全管理技术研究的科研投入，强化大坝安全的非工程措施，提升应对风险的能力，促进大坝安全管理整体水平的提升。
参考文献:
［1］李雷，陆云秋．我国水库大坝安全与管理的实践和面临的挑战［J］．科技纵横，2003，(11)．
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［3］何晓燕，王兆印，黄金池．中国水库溃坝空间特征分析［J］．灾害学，2008，(6)．
论文作者:吴红炎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/24
标签：大坝论文; 水库论文; 克尔论文; 工程论文; 喀什论文; 噶尔论文; 洪水论文; 《防护工程》2018年第27期论文;