任务二 库岸防护
水库蓄水之后，常常给库岸带来一系列的危害，例如库岸淹没、浸没、库岸坍塌以及水库岸区环境的恶化等问题，这些问题严重时会使水库丧失功能而“夭折”。所以在水库运行管理中应对库岸经常进行检查，对出现的危害应及时进行治理，并采取有效的防护措施减少和避免危害的发生。
库区常用的防护措施一般有修建防护堤、防洪墙、抽水排站、排水沟渠、减压沟井、防浪墙堤、护岸、护坡加固、副坝等工程措施，以及针对库岸水环境的保护所采取的水体水质保护，水土流失治理等。本任务就水库运用管理中通常涉及的库岸失稳的防治及水库水环境保护等问题进行讨论。
一、水库库岸失稳的防治
水库蓄水后，库岸在自重和水的作用下常常会发生失稳，形成崩塌和滑坡。
影响库岸稳定的因素很多，如库岸的坡度和高度、库岸线的形状、库岸的地质构造和岩性、水流的淘刷、水的浸湿和渗透作用、水位的变化、风浪作用、冻融作用、浮冰的撞击、地震作用以及人为的开挖、爆破等作用，均会造成库岸的失稳。
1.岩质库岸失稳的防治
岩质库岸失稳的形态一般有崩塌、滑坡和蠕动三种类型。崩塌是指岸坡下部的外层岩体因其结构遭受破坏后脱落，使库岸上部岩体失去支撑，在重力或其他因素作用下而坠落的现象。滑坡是指库岸岩体在重力或其他力的作用下，沿一个或一组软弱面或软弱带作整体滑动的现象。蠕动现象可分为两种：对于脆性岩层，是指在重力或卸荷力作用下沿已有的滑动面或绕某点作长期而缓慢的滑动或转动；对于塑性岩层（如夹层），是指岩层或岩块在荷载作用下沿滑动面或层面作长期缓慢的塑性变形或流动。
最常见的岸坡失稳形态是滑坡，防治滑坡的方法有削坡、防漏排水、支护、改变土体性质、采用抗滑桩和锚固等措施。
（1）削坡。当滑坡体范围较小时，可将不稳定岩体挖除；如果滑坡体范围较大，则可将滑坡体顶部挖除，并将开挖的石碴堆放在滑坡体下部及坡脚处，以增加其稳定性。
（2）防漏排水。防漏排水是岸坡整治的一项有效措施，被广泛用于工程实践中。其具体措施是：在环绕滑坡体的四周设置水平和垂直排水管网，并在滑坡体边界的上方开挖排水沟，拦截沿岸坡流向滑坡体的地表水和地下水；对滑坡体表面进行勾缝、水泥喷浆或种植草皮，阻止地表水漏入滑坡体内。
（3）支护。支护措施通常有挡墙支护和支撑支护两种。当滑坡体由松散土层或坡积层组成，或者是裂隙发育的岩层时，可在坡脚处修建浆砌石、混凝土或钢筋混凝土的挡墙进行支护；如果滑坡体是整体性较好的不稳定岩层，也可采用钢筋混凝土框架进行支护。
（4）抗滑桩法。当滑动体具有明确的滑动面时，可沿滑动面方向用钻机或人工开挖的方法造孔，在孔内设钢管，管中灌注混凝土，形成一排抗滑桩，利用桩体的强度增加滑动面的抗剪强度，达到增强稳定性的目的。抗滑桩的截面有方形和圆形两种，其直径对于钻孔桩为30～50cm，对于挖孔桩一般为1.5～2.0m，桩长可达20m。当滑动面上、下岩体完整时，也可采用平洞开挖的方法沿滑动面设置混凝土抗滑短桩或抗滑键槽，以增强滑动体的稳定性，也可取得良好的效果。
（5）锚固措施。锚固措施是用钻机钻孔穿过滑坡体岩层，直达下部稳定岩体一定深度，然后在孔中埋设预应力钢索或锚杆，以加强滑坡体稳定的方法。在许多情况下，滑坡的防治常常需要同时采取上述几种措施，进行综合整治。
例如，黄坛口水库的左坝肩为一古滑坡体，岩石极为破碎，其范围自坝线下游伸入水库约300m，面积2000m2，厚度60～70m。采取的整治措施（图1-1）如下：
1）削坡。将滑坡体的上部岩体挖除一部分，回填至坡脚。
2）防渗措施。为防止库水渗入滑坡体内，在滑坡体的下部，沿边坡面修建了一道长300m、顶部高程超过水库正常高水位的黏土心墙（铺盖），心墙底部与基础岩石连接，墙脚与坝头混凝土重力式翼墙相接，将整个滑坡体包裹封闭。
3）排水措施。沿滑坡体边界上方开挖排水沟，将顺坡流向滑坡体的地表水拦截排走；同时在滑坡体坡脚处设置一排排水管，将通过黏土心墙渗入的库水排至水库下游。
4）防漏措施。对滑裂体表面裂隙用黏土进行勾缝，防止雨水渗入滑坡体。
5）监测工作。为掌握滑坡体的动态，沿滑坡体的滑动方向布置了观测断面，监测滑坡体的位移及其水文地质情况。
图1-1 黄坛口水库西山滑坡整治图
1—围堰；2—堆石；3—黏土心墙；4—反滤层；5—排水管；6—阻水隧道；7—翼墙；rk—花岗斑岩；shk—紫色页岩；λk—凝灰石
2.非岩质库岸失稳的防治
防治非岩质库岸破坏和失稳的措施有护坡、护脚、护岸墙和防波浪墙等。对于受主流顶冲淘刷而引起的塌岸，常采用抛石护岸；如果水下部分冲刷强烈，则可采用石笼或柳石枕护脚；对于受风浪淘刷而引起的塌岸，可采用干砌石、浆砌石、混凝土、土水泥等材料进行护坡；当库岸较高，上部受风浪冲刷，下部受主流顶冲，则可做成阶梯式的防护结构，上部采用护坡，下部采用抛石、石笼固脚，如图1-2所示；对于水库水位变化较大、风浪冲刷强烈的库岸，可采用护岸墙的防护方式；对于库岸较陡，在水的浸湿和风浪作用下有塌岸的危险，则可采用削坡的方法进行防护，当库岸较高时，也可采取上部削坡、下部回填，然后进行护坡的防护方法。
图1-2 阶梯式护岸
抛石护岸具有一定的抗冲能力，能适应地基的变形，适用于有石料来源和运输方便的情况。石料一般宜采用质地坚硬，直径20～40cm，重量在 30～120kg的石块，抛石厚约为石块直径的4倍，一般不小于0.8～1.2m。抛石护坡表面的坡度，对于水流顶冲不严重的情况，一般不陡于1：1.5；对于水流顶冲严重的情况，一般不陡于1：1.8。
干砌块石护岸是常用的一种护岸形式，其顶部应高于水库的最高水位，其底部应伸入水库最低水位以下，并能保护库岸不受主流顶冲。干砌块石层的厚度一般为0.3～0.6m，下面铺设15～20cm的碎砾石垫层。
浆砌块石护岸较干砌石护岸坚固，能抵抗较大的风浪淘刷和水流顶冲，一般分为单层砌石和双层砌石两种，砌石层下面设有排水垫层，浆砌石层上还设有排水孔。
石笼护岸是用铅丝、竹篾、荆条等材料编织成网状的六面体或圆柱状，内填块石、卵石，将其叠放或抛投在防护地段，做成护岸。石笼的直径在0.6～1.0m，长度为2.5～3.0m，体积为1.0～2.0m3。石笼护岸的优点是可以利用较小的石块，抛入水中后位移较小，抗冲能力较强，且具有一定的柔性，能适应地基的变形。
护岸墙适用于岸坡较陡，风浪冲击和水流淘刷强烈的地段。护岸墙可做成干砌石墙［图1-3（a）］、浆砌石墙［图1-3（b）］、混凝土墙和钢筋混凝土墙。护岸墙的底部应伸入基土内，墙前用砌石或抛石做成护脚，以防墙基淘刷。在必要的情况下，可在墙底设置桩承台，以保证护岸墙的稳定。
防护林护岸是选择库岸滩地的适当地段植树造林，做成防护林带，以抵御水库高水位时的风浪冲刷。
二、水库的水环境保护
（一）对水库水环境保护的认识
水库水环境保护是现代经济社会赋予水库管理工作的一项全新内容，是现代水库管理的基本要求，是工程效益形成的基础保障，自然也是水利工程管理中一项不可忽视的重要工作。
水库水资源是指水库中蓄存的可满足水库兴利目标，即满足设计用途所需的所有水资源。水库水资源的兴利能力不仅取决于水库的建设任务和规模，水库所在河川径流在时间、空间上分布水量的变化，而且还取决于水质状况。然而，水库水资源却承受着库区工农业生产及旅游等产业带来的污染和水土流失引发淤积的威胁，并且，这些威胁在日趋加重，这类危害若继续并扩大，水库将面临功能丧失的危机。因此，为维护水库的安全，水库管理者应超脱狭隘的管理范围，“走上库岸”，加强防治污染和水土保持工作，做好库岸的水环境管理。
图1-3 护岸墙
1—土；2—砾石层；3—堆石护脚；4—干砌石护岸墙；5—砌石护面；6—砾石垫层；7—浆砌石墙体；8—混凝土墙顶；9—混凝土墙基；10—抛石；11—砌石护脚；12—桩基；13—防冲板桩；14—排水孔
水库水环境的管理具有一定的广泛性、综合性和复杂性，应运用行政、法律、经济、教育和科学技术等手段对水环境进行强化管理。
（二）水库污染防治
1.水库污染及其种类
水污染是指水体因某种物质的介入而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
水污染通常有以下几种类型：
（1）有机污染。有机污染又称需氧性污染，主要是指由城市污水、食品工业和造纸工业等排放含有大量有机物的废水所造成的污染。
（2）无机污染。无机污染又称酸碱盐污染，主要来自矿山、黏胶纤维、钢铁厂、染料工业、造纸、炼油制革等废水。
（3）有毒物质污染。有毒物质污染为重金属污染和有机毒物污染。
（4）病原微生物污染。病原微生物污染主要来自生活、畜禽饲养厂、医院以及屠宰肉类加工等污水。
（5）富营养化污染。生活污水和一些工业、食品业排出废水中含有氮、磷等营养物质，农业生产过程中大量氮肥、磷肥，随雨水流入河流、湖泊。
（6）其他水体污染。主要包括水体油污染和水体热污染、放射性污染等。
水是否被污染，发生哪种污染、污染到什么程度，都是通过相应的污染分析指标判定衡量的。水污染正常分析指标包括：①臭味；②水温；③浑浊度；④电导率；⑤溶解性固体；⑥悬浮性固体；⑦总氧；⑧总有机碳；⑨溶解氧；⑩生物化学需氧量；⑪化学需氧量；⑫细菌总数。这些指标是管理中进行检查分析工作的重要依据。
2.水库污染危害的防治
水库中水体受到污染会产生一定的危害：一是对人体健康产生危害；二是对农业造成危害。
水库水环境污染防治应将工程措施和非工程措施相结合。
（1）工程措施。包括三个方面：①流域污染源治理工程，主要是对工业污染、镇区污水、村落粪便等进行处理；②流域水环境整治与水质净化工程，主要是对河道淤泥和垃圾进行清理，对下游河道进行生态修复；③流域水土保持与生态建设工程，主要是对一些废弃的矿区和采石场进行修复处理，栽种水源涵养林。
（2）非工程措施。就是让各种有害物质和使水环境恶化的一切行为远离库区，为此可以采取以下措施：①法律手段，可依据国家有关水环境法律法规制定库区环境管理条例，通过法律强制措施对库区的不法行为进行制止；②经济手段，通过奖惩办法对积极采取防治库区污染措施的企业予以奖励，对污染严重的企业予以惩罚；③宣传教育手段，采取多种形式在库区进行宣传教育，提高库区群众的防治意识并发挥社会公众监督作用；④科技手段，应用科学技术知识，加强库区农业生产的指导工作，改善产业结构，减少和避免有害环境的生产方式。科学地制定水资源的检测、评价、标准，推广先进的生产技术和管理技术，制定综合防治规划，使环境建设和防治工作持久不懈。
（三）水库水土保持
1.水土保持及其作用
水库水土保持是一项综合治理性质的生态环境建设工程，是指在水库水土流失区，为防止水土流失，保护改良与合理利用水土资源而进行的一系列工作。
水土保持工作以保水土为中心，以水蚀为主要防治对象，必然对水库水资源生态环境产生更为全面的显著作用和影响，主要体现在以下几个方面：①增加蓄水能力，提高降水资源的有效利用；②削减洪水，增加枯水期流量，提高河川水资源的有效利用率；③控制土壤侵蚀，减少河流泥沙；④改善水环境，促进区域社会经济可持续发展。
2.水土保持的措施
水土流失的原因有水力侵蚀、重力侵蚀、风力侵蚀三种形式。水力侵蚀概括地说是地表径流对地面土壤的侵蚀和搬移。重力侵蚀是斜坡上的土体因地下水渗透力或因雨后土壤饱和引起抗剪强度减小，或因地震等原因使土体因重力失去平衡而产生位移或块体运动并堆积在坡麓的土壤侵蚀现象，主要形态有崩塌、滑坡、泄流等。风力侵蚀是由风力磨蚀、吹扬作用，使地表物质发生搬运及沉积的现象，其表现有滚动、跃移和悬浮三种方式。
水土流失对水库水资源有极大的影响，主要包括：①加剧洪涝灾害；②降低水源涵养能力；③造成水库淤积，降低综合能力；④制约地方经济发展。
搞好水土保持应主要采取三个方面的措施：
（1）水土保持的工程措施。在合适的地方修筑梯田、山边沟、撩壕等坡面工程，合理配置蓄水、引水和提水工程，主要作用是改变小地形，蓄水保土，建设旱涝保坡、稳定高产的基本农田。
（2）水土保持林草措施。在荒山、荒坡、荒沟、沙荒地、荒滩和退耕的陡坡农地上，采取造林、种草或封山育草的办法增加地面植被，保护土壤免受暴雨侵蚀冲刷。
（3）水土保持农业措施。通过采取合理的耕作措施，在提高农业产量的同时达到保水保土的目的。