水庫安全運(yùn)行觀測及常見險情處理

【摘要】水庫大壩是一種特殊的水工建筑物，由于大壩在長期工作中受到壩區(qū)及壩基水文、地質(zhì)條件、水壓及溫度等外荷載的長期作用，大壩的實(shí)際工作性態(tài)是無法預(yù)知的，其在長期荷載作用下，結(jié)構(gòu)性態(tài)的變異更是難預(yù)測?；谒畮彀踩\(yùn)行的基本要求，本文介紹了水庫工程一般性常規(guī)觀測項(xiàng)目內(nèi)容，并通過觀測對常見的幾種水庫險情發(fā)生及處理進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】水庫觀測項(xiàng)目；安全運(yùn)行；險情處理

1、水庫主要觀測項(xiàng)目

1.1 水庫水位觀測

水庫水位觀測內(nèi)容為壩前水位及水工建筑物上、下游水位觀測。通過壩前水位觀測，能夠有效掌握進(jìn)出庫水量、水庫蓄水量。水工建筑物上、下游水位觀測是為測定上、下游水位變化情況，通過水位—流量關(guān)系推求泄放流量。

水位觀測一般每日8：00定時觀測1次，當(dāng)水庫上游降雨，來水加大，庫水位上升，從水位上升時起每隔2 h觀測1次；遇暴雨時，應(yīng)在水位起漲及漲幅增加時加密測次；水庫水位已上漲到設(shè)計洪水位（如50年一遇洪水位），應(yīng)每1 h觀測1次庫水位；水庫開始放水，停水，調(diào)整放水閘門孔數(shù)，或調(diào)整閘門開度的前后，各加測1次；水庫開始溢洪前及停止溢洪后加測1次；在溢洪過程中，每隔一定時間觀測1次；在調(diào)整溢洪閘門孔數(shù)和開度的前后各加測1次。

1.2 進(jìn)出庫流量測驗(yàn)

進(jìn)庫流量推算方法主要根據(jù)水庫水量平衡原理反推進(jìn)庫流量，即根據(jù)某一時刻始、末庫容之差求出時段內(nèi)庫容的增量，庫容增量再除以時段秒數(shù)加上出庫流量，即為該時段平均進(jìn)庫流量。出庫流量一般為放水涵洞放水流量和溢洪道（或放水涵洞）泄水流量。觀測出庫流量用流速儀或經(jīng)測段上的水位流量曲線查得。

1.3 大壩浸潤線觀測

水庫壩體填筑材料類型較多，但大部分是土壩土料建筑，土料能夠透水，水庫水面以下，水體會滲入土壩內(nèi)，壩體形成上干下濕層面，干濕層面分界線為土壩浸潤線。浸潤線是檢測大壩安全的重要指標(biāo)，能夠觀測壩體滲透水能力，對大壩安全運(yùn)行維護(hù)起到重要作用。在日常觀測中，據(jù)庫中水位變化情況，一般3 d觀測水位變化1次，漲幅大時要增加觀次。

1.4 溢洪道瀉流量觀測

水庫溢洪道多為寬頂堰、實(shí)用堰，一般為自由出流，小型水庫多為開敞式溢洪道，也有閘門控制的，溢洪道分堰流和孔流。當(dāng)閘門（或胸墻）對水流不起作用時，水流過堰頂是連續(xù)的，狀態(tài)為堰流。當(dāng)水流受閘門（或胸墻）控制時，水流從閘門下緣流出，水面不連續(xù)，水流狀態(tài)為孔流。溢洪道瀉流量觀測，可按自由出流堰流和孔流公式進(jìn)行測驗(yàn)計算。

1.5 滲流量觀測

水庫土石壩蓄水后，必然產(chǎn)生滲水現(xiàn)象，滲流是否屬于正常情況，需安裝設(shè)施測析滲透是否正常，壩身是否安全。當(dāng)滲流量小于1 L/s，采用容積法，觀測時將滲流水全部引入容器內(nèi)，計時結(jié)束記取時間，量出容器內(nèi)水量，計算滲流量；滲流量為1～70 L/s時，采用三角形量水堰法，一般設(shè)在集水溝直線段上，上下游溝底及邊坡需要加護(hù)砌，避免繞過量水堰的大量漏水，或建造專門的混凝土引槽。

1.6 變形觀測

小型水庫大壩變形為水平位移和豎向位移觀測。小型水庫只要求進(jìn)行橫向水平位移觀測，一般用視準(zhǔn)線法測量，可采用經(jīng)緯儀或視準(zhǔn)儀。運(yùn)行期每年水平位移觀測2～6次，變形性態(tài)趨于穩(wěn)定，觀測次數(shù)取下限；變形性態(tài)變化速率大，觀測次數(shù)取上限，如遇高水位、庫水位驟變、特大暴雨、強(qiáng)地震，工程出現(xiàn)不安全征兆時，應(yīng)增加測次；豎向位移觀測，一般用普通三等水準(zhǔn)法測量，其往返閉合差要滿足符合有關(guān)技術(shù)要求。

2、幾種常見庫壩險情及處理

2.1 滲水、管涌及流土

在持續(xù)變水位情況下，受施工質(zhì)量、夯壓不密實(shí)等因素影響，壩體內(nèi)出現(xiàn)滲透水分增多的現(xiàn)象，浸潤線抬高明顯，在背水坡滲水溢出點(diǎn)以下，土體過分濕潤發(fā)軟，將影響壩基安全。為減少滲水，保持壩體穩(wěn)定，背水坡用透水性強(qiáng)的材料反濾，使清水流出，土料不流失；臨水坡用篷布或土料、土工膜等透水性小的材料隔滲，上壓土袋降低水體入滲。在一定水力梯度作用下，砂礫中細(xì)顆粒在空隙中發(fā)生移動，并被水帶出體外會發(fā)生管涌，處理采用“反濾導(dǎo)滲，控制涌水，留有滲水出路”方法，降低滲水壓力，使險情穩(wěn)定。由于滲透水流的水力梯度增大，壩基局部土體表面隆起或大壩土體松動，會發(fā)生流土現(xiàn)象，一般可在隆起部位就地取材，鋪麥稈層厚10～20 cm，如厚度超過30 cm可交叉分層鋪設(shè)，然后在其上壓土袋或塊石。

2.2 壩體滑坡漏洞塌坑

壩體邊坡失穩(wěn)，土體下滑力超過抗滑力，最初在邊坡或壩頂形成裂縫，隨著裂縫逐漸加大，最終出現(xiàn)滑坡。在高水位條件下，壩體坡腳及背水坡附近出現(xiàn)橫貫基礎(chǔ)或壩身的滲漏孔洞。在持續(xù)高水位情況下，壩頂部、迎水坡及坡腳附近會發(fā)生局部下陷形成塌坑險情。對因滲流作用而引起的滑坡，采取“前堵后排”措施，對滑坡?lián)屪o(hù)，應(yīng)以“臨水坡為主，背水坡為輔”，滑坡是土壩重大險情之一，一般發(fā)展較快，一旦發(fā)現(xiàn)，要立即采取措施，在搶護(hù)時抓緊時機(jī)，事前料準(zhǔn)備好，一氣呵成。漏洞處理首先在臨水坡尋找漏洞進(jìn)水口，發(fā)現(xiàn)后及時進(jìn)行堵塞，將漏水的來源截斷，同時，在背水坡漏洞出水口采用反濾蓋壓，阻止土料流失，以免險情擴(kuò)大。塌坑處理根據(jù)具體情況，采用不同的處理方法：翻出塌坑內(nèi)松土，按原壩體部位要求材料回填，如有護(hù)坡，要按照墊層、塊石護(hù)砌要求，將原壩狀恢復(fù)，如塌坑在背水坡，使用的土料透水性要比原壩身大，促進(jìn)水體排滲；在臨水坡出現(xiàn)水下塌坑，當(dāng)水不太深或不能降低水位時，用麻袋、草袋、編織袋裝黏土直接在水下填實(shí)塌坑。為防止在塌坑處形成滲水通道，可再拋投黏性土，加以封住和加寬；填筑濾料，塌坑發(fā)生在壩的背水坡，伴隨發(fā)生管涌、滲水或漏洞，形成跌窩時，先將塌坑內(nèi)松土或濕軟土清除，然后在背水坡塌坑處，按導(dǎo)滲要求，鋪設(shè)反濾層，進(jìn)行搶護(hù)。

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