廣東某水庫大壩滲流情況分析

曾麗娜

(廣東省北江流域管理局，廣東 佛山 528000)

0 引 言

大壩滲流是影響大壩安全和大壩效益發(fā)揮的重要因素。大壩滲流將造成大壩安全系數(shù)降低，對下游居民的安全造成不利影響。同時，水庫滲漏對水庫攔蓄水效益影響較大，嚴重時將制約水庫的興利效益，例如發(fā)電、灌溉等。因此，有較多的專家、學者對水庫的滲流情況進行了較為深入的研究，采用的主要方法包括：數(shù)值模擬、理論計算等，取得了豐厚的成果[1]?，F(xiàn)場實際監(jiān)測結(jié)果與數(shù)值模擬方法相比，更能直觀反映大壩滲流情況。因此，以廣東某水庫為例，在收集監(jiān)測資料的基礎(chǔ)上，對水庫滲流情況進行分析。

1 工程概況

水庫位于廣東省某市境內(nèi)，與東莞交界。壩址以上集雨面積F=20km2，多年平均徑流量1.67億m3。水庫是一座以供水為主，兼有防洪等綜合利用的中型水利樞紐工程。

2 歷史滲流控制措施實施狀況及滲流狀況

根據(jù)水庫管理站提供的水庫工程檔案，1972年和1973年，水庫水位31.586m時，大壩背水坡曾出現(xiàn)二次150m2和432m2范圍內(nèi)滲水，當時采用“T”型砂石暗溝導至反濾層頂部，沒有作徹底處理，1989年采用了混凝土防滲墻進行處理，此后未曾發(fā)現(xiàn)大壩背水坡有滲水現(xiàn)象。水庫大壩設(shè)置了混凝土防滲墻，壩體滲透系數(shù)很小，由于防滲墻未截斷壩基透水層，壩基的滲透水量遠大于壩體的滲透水量。大壩滲流量計算成果表(1997年)，見表1。

表1 大壩滲流量計算成果表(1997年)

從水庫歷史運行資料來看，除大壩背水坡出現(xiàn)滲漏外，大壩壩基滲漏量偏大，根據(jù)2013年除險加固設(shè)計施工資料后分析，在2011年2月至3月施工新建排水棱體時發(fā)現(xiàn)多處涌水點，后經(jīng)設(shè)計變更，對涌水點采用φ150鋼管(沿壁打花眼φ3-5mm，孔距100mm，梅花樁布孔，管兩端和全段管壁包裹尼龍布一層，尼龍繩扎緊)進行導滲，再通過排水棱體排入壩腳排水溝。

3 現(xiàn)場檢查情況

根據(jù)2018年5月22日和2018年5月30日的現(xiàn)場檢查情況，大壩表面平整完好，上游坡未發(fā)現(xiàn)風浪沖刷破壞，護坡混凝土未發(fā)現(xiàn)裂縫、塌坑、滑坡及隆起現(xiàn)象；背水側(cè)草皮護坡未發(fā)現(xiàn)蟲害鼠洞、未發(fā)現(xiàn)裂縫、塌坑、滑坡及隆起；壩趾未發(fā)現(xiàn)流土管涌跡象；壩趾排水溝內(nèi)排水未發(fā)現(xiàn)淤積、滲漏量偏大，用干凈礦泉水瓶取水后靜置3d，但水質(zhì)清澈，搖晃后不渾濁不泛粉末，后期水倒出來不扎手無觸感；壩端壩肩未發(fā)現(xiàn)裂縫、滑動、隆起。壩體排水溝結(jié)構(gòu)完整，壩頂路面干凈整潔，未發(fā)現(xiàn)裂縫變形。大壩壩肩漿砌石排水溝為梯形斷面，排水溝表面未發(fā)現(xiàn)破損，結(jié)構(gòu)完好；大壩下游坡面排水溝均為矩形斷面，排水溝表面未發(fā)現(xiàn)破損，溝內(nèi)未發(fā)現(xiàn)淤積現(xiàn)象；壩腳排水溝排水順暢，結(jié)構(gòu)完好。下游壩面鋪設(shè)草皮護坡并進行白蟻防治，養(yǎng)護到位。原下游坡滲水處經(jīng)處理后，再未發(fā)現(xiàn)滲水。

4 滲流觀測數(shù)據(jù)

水庫大壩共布置4個觀測橫斷面，除右壩肩橫斷面布2根測壓管外，其余3個觀測斷面均布4根測壓管。到目前為止，除一根測壓管(水庫測壓管編號為CY4)損壞未能正常觀測外，其余監(jiān)測設(shè)施，均能正常使用, 測壓管數(shù)據(jù)較為完整，可作為滲流分析的參考數(shù)據(jù)。大壩下游排水棱體后設(shè)有量水堰，大壩壩腳量水堰作為大壩滲漏量觀測設(shè)施[2]。水庫監(jiān)測設(shè)施平面布置圖如圖1所示。

圖1 水庫監(jiān)測設(shè)施平面布置圖

本次安全評價期間，項目組收集了2014年1月-2018年10月份水庫的運行水位數(shù)據(jù)與測壓管水位數(shù)據(jù)資料。對數(shù)據(jù)進行邏輯分析，檢查測值之間是否符合相互的邏輯關(guān)系，以及測值與相應(yīng)的滲流規(guī)律是否矛盾，對判定是錯誤的數(shù)據(jù)進行剔除和修正，從而得出定期各斷面各測點的觀測記錄表?？紤]2013年除險加固后，原測壓管已進行封堵填埋并新設(shè)測壓管，本次主要以除險加固后新設(shè)測壓管觀測數(shù)據(jù)進行分析比對。本次列舉了除險加固后2014年1月-2018年10月庫水位與大壩測壓管水位分別對應(yīng)變化關(guān)系曲線圖，見圖2。

圖2 2014年1月-2018年10月測壓管水位與庫水位關(guān)系圖

根據(jù)2018年1月27日庫水位27.62m的實測測壓管數(shù)據(jù)和2018年10月30日庫水位30.90m的實測測壓管數(shù)據(jù)進行分析對比；根據(jù)2018年1月27日庫水位27.62m的實測測壓管數(shù)據(jù)和2018年2月21日庫水位27.41m的實測測壓管數(shù)據(jù)進行分析對比；根據(jù)正常蓄水位33.086計算浸潤線和2018年10月30日庫水位30.90m實測測壓管數(shù)據(jù)進行分析對比。分析對比情況見圖3。

表2 大壩實測測壓管浸潤線數(shù)據(jù)表

(a)大壩實測不同庫水位浸潤線對比圖

(b)大壩實測相同庫水位浸潤線對比圖

根據(jù)圖3，分析大壩壩體浸潤線成果，浸潤線遵循隨庫水位上漲而提高、隨庫水位跌落而下降的規(guī)律，同時庫水位相同時，不同時期的浸潤線穩(wěn)定，隨著時間的推移，無上升趨勢，且混凝土防滲墻對浸潤線水頭消殺較大，表明大壩防滲狀況良好，分析結(jié)果合理。

本次安全評價期間，項目組收集了2008年1月-2018年10月份水庫的運行水位數(shù)據(jù)與量水堰觀測數(shù)據(jù)資料。經(jīng)查閱2013年除險加固設(shè)計施工資料，2013年除險加固時，由于大壩培厚，量水堰位置有變化，新舊堰位置見圖4。舊堰至新堰之間，在2011年2月—3月施工新建排水棱體時，庫水位為17.25-20.08m(死水位為19.00mm)，發(fā)現(xiàn)多處涌水點，且涌水量較大，后經(jīng)設(shè)計變更，對涌水點采用φ150鋼管(沿壁打花眼φ3-5mm，孔距100mm，梅花型布孔，管兩端和全段管壁包裹尼龍布一層，尼龍繩扎緊)進行導滲，再通過排水棱體排入壩腳排水溝。據(jù)水庫管理人員反映，水庫建壩前就存在的壩基泉眼，涌水量跟庫水位無直接關(guān)系。另從2013年水庫除險加固完工后至2018年8月，由于下游龍大高速及水施工，導致下游河道水位壅高甚至倒灌，量水堰觀測數(shù)據(jù)有誤。經(jīng)下游河道疏通后，量水堰基本恢復正常使用功能，由于觀測數(shù)據(jù)較少，且由于下游河水倒灌，中間個別數(shù)據(jù)未能觀測。本次分析時，考慮量水堰觀測流量與降雨有關(guān)，以下下游河道倒灌影響，剔除降雨和下游河道倒灌造成影響的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行邏輯分析，檢查量水堰觀測流量與庫水位之間是否符合相互的邏輯關(guān)系，并作庫水位與量水堰分別對應(yīng)變化關(guān)系曲線圖，見圖5。

圖4 除險加固施工前后量水堰平面位置圖

根據(jù)除險加固前后量水堰觀測資料分析，雖然觀測流量較大，但量水堰觀測滲流量基本穩(wěn)定，且在同一庫水位、排除降雨影響條件下，滲流量無明顯趨勢性變化，結(jié)合現(xiàn)場檢查對滲流水質(zhì)分析情況，可說明滲流正常。

5 結(jié) 論

大壩滲流觀測浸潤線隨庫水位的升降而升降的規(guī)律，同時隨著時間的推移，相同庫水位時，大壩滲流觀測浸潤線穩(wěn)定未出現(xiàn)異常上升趨勢；由于壩基和排水棱體存在的壩基泉眼，導致觀測流量較大，且與庫水位無明顯關(guān)系。雖滲漏量偏大，但水質(zhì)清澈，不渾濁不泛粉末，后期水倒出來不扎手無觸感，另根據(jù)量水堰觀測資料，大壩滲漏量穩(wěn)定，無明顯趨勢性變化，說明滲流正常。