任務2 土石壩運行特點

一、土石壩的特性

由于歷史原因，我國在20世紀六七十年代興建了大量的中小型水庫，這些水利工程大都采用了施工難度較低的土石壩。在我國，土石壩的比例占到了90%以上。

土石壩是指由當地土料、石料或土石混合料，經過拋填、碾壓等方法堆筑成的擋水建筑物。當壩體材料以土和砂礫為主時，稱土壩；以石渣、卵石、爆破材料為主時，稱堆石壩；當兩類當地材料均占一定比例時，稱土石混合壩。三者在工作條件、結構型式和施工方法上均有相同之處，所以統稱為土石壩。土石壩被廣泛采用的原因主要有三點：一是就地取材，與混凝土相比，土石壩節省大量水泥、鋼材和木材，減少筑壩材料遠距離運輸費用；二是對地質、地形條件要求低，任何不良地基經處理后都可修筑土石壩；三是施工方法靈活、技術簡單、易于管理和加高擴建。

土石壩也存在很多不足。由于填筑壩體的土石料為散粒體，抗剪強度低，顆粒間孔隙較大，因此易受到滲流、沖刷、沉陷、冰凍、地震等方面的影響。在運用過程中常常會因滲流使水庫損失水量，還易引起管涌、流土等滲透變形，并使浸潤線以下的土料承受著滲透動水壓力，使土的內磨擦角和黏結力減小，對壩坡穩定不利；因抗剪能力小、邊坡不夠平緩、滲流等而產生滑坡；因土粒間聯結力小，抗沖能力很低，在風浪、降雨等作用下而造成壩坡的沖蝕、侵蝕和護坡的破壞，所以不允許壩頂過水；因沉降導致壩頂高程不夠和產生裂縫；因氣溫的劇烈變化而引起壩體土料凍脹和干裂等。故要求土石壩有穩定的壩坡、合理的防滲排水設施、堅固的護坡及適當的壩頂構造，并應在水庫的運用過程中加強監測和維護。

二、土石壩的失事

國際大壩委員會多次對土石壩潰壩事故或遭受破壞的原因進行調研，1995年發布的第三次專題報告顯示，129座潰壩土石壩中，洪水漫頂始終是土石壩的主要潰壩原因，占33%；其次是壩體滲透破壞，占17%；再次是壩基滲透破壞，占14%；附屬結構物引起潰壩的事例中，溢洪道容量不足是最主要原因。

我國先后進行過3次潰壩失事的統計，根據水利部水利管理司最新的統計資料顯示，我國潰壩土石壩有以下幾個特征。

（1）按水庫類型統計，小型水庫潰壩數占潰壩總數96.2%。

（2）按壩高統計，潰壩數量最多的壩其壩高為20m左右。

（3）按年代統計，潰壩高峰是1959—1961年和1973—1975年，80年代以后明顯減少，90年代以后更少。

（4）按發生階段統計，76%潰壩發生在運行期，大型水庫無施工期潰壩記錄，小型水庫均在運行期潰壩。

（5）按省份分布統計，潰壩數量多的省份都在北方，潰壩率低的省份都在南方。

（6）按潰壩原因統計，主要有五方面因素：①洪水漫頂。大多因為水文資料短缺、洪水設計不當、標準偏低和泄洪能力不足造成。②設計、施工質量差，造成壩體和壩基防滲和穩定性不足，引起管涌、滑坡、開裂而破壞。③運行管理不善。包括防汛準備不足，缺少安全監測，水庫操作不當和泄洪閘門事故等。④其他。包括泄洪設施失效，人為干預等。⑤原因不詳。從中可看出，土石壩的缺陷或病害主要是滲漏、漫頂、滑坡、裂縫、結構破壞等。多年來，我國加強了土石壩的安全監測，對于有缺陷和發生病害的大壩，采取積極有效的措施，進行了大量的維護和加固工作，使一些病險壩轉危為安，發揮了應有的工程效益。