探討壩前泥沙淤積對大壩基礎(chǔ)滲流影響

【摘要】壩前泥沙淤積既具有一定的優(yōu)勢，也有一定的劣勢，優(yōu)勢在于提高水利工程垂直基礎(chǔ)滲流，劣勢在于會影響水利工程防洪等功能的發(fā)揮。因此如何利用壩前泥沙淤積是重點關(guān)注的問題。本文主要通過對壩前泥沙淤積問題的介紹，以某一水利工程威力，對壩前泥沙淤積對大壩基礎(chǔ)滲流影響進行了分析，僅供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】水利工程；大壩；泥沙堆積；滲流問題

壩前泥沙淤積過于嚴重，會影響水利工程容量，進而使得水庫防洪、灌溉等功能受到影響，但是壩前泥沙淤積也有一定的益處，比如會提升壩體防滲性。作為天然防滲措施，壩前泥沙淤積已經(jīng)在我國很多水利工程中得到應(yīng)用。總體講，如果加以正確運用，壩前泥沙淤積益處更大。

一、壩前泥沙淤積問題

我國某些水利工程附近的河流，存在著比較多的泥沙，這些泥沙逐漸的堆積到水利工程壩體結(jié)構(gòu)前，對壩體結(jié)構(gòu)造成了一定的沖擊，但是隨著泥沙逐漸沉降，壩體結(jié)構(gòu)上逐漸出現(xiàn)了非常有利的防滲結(jié)構(gòu)。如果水利工程規(guī)模比較小，施工建設(shè)時，施工人員常常會為防滲問題感到困擾，而通過上述方法，則能夠有效解決問題，因此施工人員完全可以借助這一天然優(yōu)勢。這樣既能夠有效減少施工量，也可以提升工程抗?jié)B性以及延長了工程使用壽命。

二、某水利工程壩前泥沙淤積情況以及對大壩基礎(chǔ)滲漏影響

1、水庫蓄水初期

1.1壩前泥沙淤積

該水利工程，竣工后壩前庫底高程為132m左右，而待到蓄水結(jié)束后，泥沙開始逐步淤積，一段時間后，泥沙淤積厚度越來越大，頂面也因此抬高。通過資料調(diào)查顯示，該水利工程在2010年、2011年、2012年這三年，壩前1.32km位置，分別為160.30m、174.90m和180.50m，經(jīng)過計算，壩前泥沙淤積厚度達到了47m，整個淤積面已經(jīng)保持水平。

1.2壩前淤積鋪蓋防滲效果

某水庫自下閘蓄水到2013年7月，水庫最高水位為240.87m。從2009年10月水庫開始蓄水到2011年8月，庫水位與P81水位差總體上隨庫水位上升而增加、隨庫水位下降而減小，2010年11月8日，上游水庫進行拉沙運用，某壩前淤積明顯，導致庫水位與P81水位差突增16.4m，壩前其他滲壓計讀數(shù)也普遍下降，表明蓄水初期壩前泥沙淤積對大壩基礎(chǔ)防滲效果顯著。隨著壩前泥沙淤積厚度增加速度的放緩或停滯，這種變化在2012年9月～2013年7月庫水位在230m以下時已變得不明顯。

2、高水位時期

2013年后，汛期受“華西秋雨”影響，某水庫水位快速上升，10月15日達到265.48m，超出前期最高水位（240.87m）24.61m，距水庫設(shè)計最高水位275m不足10m。2014～2015年，水庫最高水位分別為261.99、263.41m，水庫進入高水位運行期。

2.1壩前泥沙淤積

2015年8月26日，某壩前泥沙淤積面高程為182.5m，比2013年7月11日升高了3.7m，泥沙淤積厚度約為51m，壩前淤積面仍然為水平面，泥沙粒徑也基本未變。

2.2壩前淤積鋪蓋防滲效果

經(jīng)過2013年汛后首次高水位運行以后，某水庫壩前淤積鋪蓋水頭削減比率與庫水位的變化呈反比關(guān)系，隨庫水位升高而減小、隨庫水位降低而增加；隨著高水位運行時間的延長，淤積鋪蓋的水頭削減比率變化幅度也逐步減小，2015年以來一直穩(wěn)定在50%～75%，也就是說，從壩基防滲來講，淤積鋪蓋削減了大壩工作水頭的一半以上，說明壩前淤積鋪蓋的防滲效果較好。

三、壩前泥沙淤積對大壩基礎(chǔ)滲流影響思考

上文介紹的大壩，設(shè)計人員采取的垂直與水平防滲相結(jié)合的方法，但是主要以垂直防滲為主題，水平防滲起到輔助的作用。正常情況下，若水利工程投入使用已經(jīng)達到3年，蓄水能力卻不高，此時將會加速壩前泥沙淤積，而且會形成初步鋪蓋，開始固結(jié)，此時水利工程底部垂直滲漏效果會得到明顯改善。泥沙經(jīng)過3年淤積，水平方向上的覆蓋已經(jīng)成型，而且會隨著水位變化而隨之發(fā)生變化。兩者之間成反比例關(guān)系，即水位高，水平淤積覆蓋無論是在體積上，還是在面積上，都會呈現(xiàn)出減小的態(tài)勢，反之則不同。這可以說是天然的防滲手段，不僅造價成本比較低，不會對環(huán)境產(chǎn)生影響，效果也能夠得以保證?；谏鲜龀醪椒治鲆庖姡覀兛梢詫吻澳嗌秤俜e對大壩基礎(chǔ)滲漏產(chǎn)生的影響作出如下思考：

第一，并不是所有的水利工程都能夠運用壩前泥沙淤積來進行防滲。此種防滲手段的應(yīng)用需要滿足一定的條件：水利工程竣工后，并不存在泥沙淤積，壩體以及壩基也不會出現(xiàn)滲透，與此同時水利工程攔河壩能夠可以安全可靠的運行；壩前堆積的泥沙必須是細沙，具有非常小的滲透系數(shù)。

第二，水利工程壩前泥沙淤積厚度越大，在水利工程壩體需要承受的水力坡降也會越大，尤其是入滲點坡降會有更為明顯的增加，所以施工人員需要預(yù)先對上游壩坡進行有效的防護，以此有效的防止?jié)B透破壞。而下游，施工人員也需要按照出溢點的情況，來選擇相應(yīng)的排水方法，以此確保水利工程始終保持良好的態(tài)勢。

第三，盡管水利工程壩前泥沙淤積具有積極的作用，實踐證明，當泥沙淤積厚度為9m或者超過9m時，水利工程的滲流量并未降低，基本上保持在一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)。所以為了能夠延長水利工程的使用年限，有關(guān)人員必須及時應(yīng)用相應(yīng)手段沖淤，以此確定水庫發(fā)揮出效能。

四、結(jié)語

綜上所述，可知水利工程投入使用初期，如果泥沙在壩前能夠快速堆積，會對垂直防滲產(chǎn)生非常積極的影響。但是需要注意的是，不能讓泥沙淤積厚度過大，否則會影響水利工程的功能發(fā)揮。要想此種方法發(fā)揮最大的功能，相關(guān)人員還需要進行不斷的研究。

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作者簡介

婁漢宇，出生年月：1977年2月20日。民族：漢族?，F(xiàn)任職稱：水利工程工程師。擬進職稱：水利工程高級工程師。