水庫安全事關人民群眾生命財產安全和社會穩定,所以如何保障水庫大壩安全是水利部非常關注的問題。總的來說,我國水庫的運行監管和水庫大壩的安全狀況有待提高。
那麼其他地區的水庫運行監管和水庫大壩安全情況如何?
隨著香港人口逐漸增加,水資源短缺和安全問題也愈加受到香港水務署的重視,如何保障水庫大壩安全是香港水庫管理的重中之重。
以下是香港工程師學會原土木分部主席盧敬賢在香港大學給地質學會演講的關於香港水庫及水庫安全管理報告,主要講解了香港水庫、水庫相關設施及香港水庫大壩安全等問題。(注:盧敬賢,香港特別行政區機電署,香港工程師學會原土木分部主席。)
先通過下面幾幅圖感受香港著名水庫的風采
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報告分為以下四大模塊
1
香港水庫簡介
2
水庫相關設施
3
香港水庫安全管理
4
香港大壩安全問題
一. 香港水庫簡介
報告中首先介紹了香港的水庫主要有蓄水水庫和灌溉水庫兩大類。
如萬宜水庫、船灣淡水湖、大欖湧水塘和薄扶林水塘等,都是香港比較著名的蓄水水庫。
香港蓄水水庫容量排名
如上表所示,香港的蓄水水庫總容量為586.050百萬立方米,其中蓄水容量最大的水庫是著名的萬宜水庫。
而香港的灌溉水庫有流水響水庫、黃泥屯水庫、藍地水庫和河背水庫等。
二. 水庫相關設施
介紹完香港的水庫,報告中便介紹香港及澳大利亞的水庫及一些與水庫安全相關的設施。總的來說,蓄水水庫的安全相關設施主要大壩、溢洪道、取水塔和沖刷口這四大塊。下面給大家展開詳細的介紹。
01
大壩
大壩以建造物料主要分有土石壩和混凝土/砌體壩兩大類。
土石壩的三種類型
均質填土壩
分區填料土壩,包括分區填土壩、分區填土和堆石壩
薄膜擋水壩,例如混凝土面板堆石壩
報告中還介紹了這三種土石壩類型的幾個經典案例
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均質填土壩
帶有瀝青混凝土內心的堆石壩
混凝土面板堆石壩
混凝土/砌體壩的三種類型
重力壩,包括直線重力壩和重力拱壩
薄拱壩,包括單曲率拱壩和雙曲率拱壩
支撐壩
看完混凝土/砌體壩的三種類型
再來看看它們都有哪些經典案例
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混凝土重力壩
重力拱壩
雙曲率混凝土拱壩
空心重力壩——支撐壩
報告中指出,香港水務署一共管轄著46個大壩,在這些大壩中,有23個混凝土/砌體重力壩、3個複合材料壩、15個分區填料土壩、2個堆石壩和三個其他類型的大壩,其中最高的大壩是萬宜水塘東壩,高度達107米。
02
溢洪道
溢洪道是用於從大壩或堤壩向下流區域提供可控制流量的一種結構,常位於被淤積的河流上。報告中指出了8種常見的溢洪道類型,並分享了幾個溢洪道的經典案例。
溢洪道類型:
- 非控堰門式溢洪道
- 正槽式溢洪道
- 側槽式溢洪道
- 虹吸式溢洪道
- 井式溢洪道
- 帶保險塞的開敞式溢洪道
- 帶熔斷器的開敞式溢洪道
- 帶翻蓋閘門的開敞式溢洪道
非控堰門式溢洪道
堰門式溢洪道
井式溢洪道
03
取水塔
關於這個取水塔結構主要涉及到以下三個問題:
水質問題:
- 水塔深度不同水質不同——越淺水質越好
- 取水供水必須能夠從水庫不同深度抽離,確保水質良好
- 水質對於除取水灌溉和用於河道整治排放兩種情況外,水質對於供水食用用途至為重要
底部排放口和沖刷口問題:
- 用於緊急水位下降或進行維護的情況
- 控制淤積
- 通過大壩流入隧道或直接流入大壩下游水道
取水塔的類型:
- 幹取水塔
- 溼取水塔
幹取水塔
溼取水塔
04
沖刷口
簡單來講,沖刷口是貫穿大壩底部的出口管道或隧道,通常很大。
這種沖刷可以在緊急情況下使用,例如,當大壩被損壞並構成即將崩潰的威脅時,它可以被打開,讓水儘快離開水庫。
當大壩後面收集了太多泥沙時,沖刷口也會被打開,從水庫中衝出泥沙。
沖刷口
除以上四個與水庫安全的主要相關設施,水庫還有其他相關結構,報告中通過以下鳥瞰圖對其做簡單介紹。
新南威爾士州塔姆沃斯附近的查菲大壩鳥瞰圖
三. 香港水庫安全管理
瞭解香港水庫的相關結構後,接下來是香港水庫安全管理問題。
說到水庫安全問題,香港水庫及大壩安全主要由合格的土木工程師和一系列大壩專家組共同管理,主要以1975年“英國水庫安全法”為參考依據。
1975年“英國水庫安全法”,適用於容量為25,000立方米或以上的大型建築水庫。
四. 香港大壩安全問題
最後一部分,主要介紹了目前香港水庫及大壩出現的一些問題。
01
堤壩安全問題
- 洪水容量不足
- 滲漏問題
- 內部侵蝕
- 壩體失穩
- 壩肩及沿儲層邊緣的不穩定性問題
- 在洪水、異常事件、極端洪水事件、地震情況下操作
02
重力壩安全問題
- 沿壩基界面或升降縫發生剪切摩擦破壞、傾覆、地基支座破壞。
- 岩石地基缺陷的剪切破壞
- 地基內部侵蝕
- 拱壩橋臺支座破壞
- 由於靜水或地震荷載或其他荷載(冰、撞擊、熱效應等)
以上是關於香港水庫和水庫安全管理分享
希望能對水務人有所幫助
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