利用觀測(cè)資料進(jìn)行大壩滲流安全分析

【摘 要】水庫大壩的安全不僅關(guān)系著人們的正常農(nóng)業(yè)活動(dòng)開展，如果發(fā)生質(zhì)量問題，就可能導(dǎo)致水力、電力系統(tǒng)的秩序遭到破壞，嚴(yán)重的甚至破壞人們的房屋以及危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。而在大壩的質(zhì)量安全管理中，滲流又是其關(guān)鍵的部分，滲流量是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系著水庫的質(zhì)量安全，至關(guān)重要。因此，對(duì)水庫大壩 滲流安全的分析也就成了水庫大壩質(zhì)量管理中的重要環(huán)節(jié)。本文利用觀測(cè)原始資料對(duì)大壩的安全進(jìn)行分析，并以云南省元江縣章巴水庫為例，希望能為其它大壩的滲流安全分析提供了一個(gè)可供借鑒的工程實(shí)例。

【關(guān)鍵詞】觀測(cè)資料；大壩滲流；安全分析

1 前言

章巴水庫位于云南省玉溪市元江縣，水庫總庫容2369萬m3，最大壩高74m，壩頂長222.5m，壩頂高程1891.5m。壩址以上控制面積為36km2，河長12.6km，河道平均坡降為26‰，流域平均高程為2156m。清水河屬紅河右岸一級(jí)支流，發(fā)源于元江、紅河縣交界的口那族大山附近，向南西轉(zhuǎn)北，穿峽谷于三板橋向東至漫沙田過元江壩，在城南匯入紅河。

章巴水庫在元江縣發(fā)揮著重要的作用，除了為農(nóng)業(yè)種植提供灌溉，還為當(dāng)?shù)氐陌l(fā)電、工業(yè)供水、城鎮(zhèn)供水發(fā)揮著重要的作用。該水壩結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，壩型為風(fēng)化料心墻石碴壩。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道及輸水隧洞組成。雖然章巴水庫在2009年進(jìn)行了一次加固，但是由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和其發(fā)揮的作用之大。對(duì)大壩滲流的日常維護(hù)和安全分析依然非常重要。

2 水庫大壩的觀測(cè)設(shè)備分析

大壩是攔截水庫水流的樞紐，所以，大壩的質(zhì)量安全就不僅僅只是其本身的安全，更是關(guān)系到整個(gè)水庫的質(zhì)量安全。大壩滲流是考核大壩質(zhì)量安全的一個(gè)重要參數(shù)，它關(guān)系到水庫大壩的排水系統(tǒng)是否穩(wěn)定運(yùn)行、更關(guān)系著大壩的主體結(jié)構(gòu)是否遭受破壞，對(duì)于水庫大壩滲流的資料分析首先是要檢測(cè)其主體結(jié)構(gòu)。

圖1為章巴水庫大壩觀測(cè)設(shè)備布置圖，對(duì)于章巴水庫的滲流觀測(cè)資料分析主要包括水庫大壩的庫水位計(jì)量、降雨量統(tǒng)計(jì)分析，然后進(jìn)行滲流量的計(jì)算分析。主要觀測(cè)設(shè)備有測(cè)壓管21個(gè)，其中壩體測(cè)壓管14個(gè)，壩外測(cè)壓管7個(gè)，負(fù)責(zé)對(duì)壩體及繞壩滲流進(jìn)行觀測(cè)；量水堰3個(gè)，對(duì)大壩滲漏量進(jìn)行觀測(cè)，所得觀測(cè)資料包含部分繞壩滲流量；在該次質(zhì)量檢測(cè)中，還分別對(duì)其位移量和沉降量也進(jìn)行了檢測(cè)分析，因此在大壩的設(shè)備圖上還包括了十八個(gè)位移標(biāo)點(diǎn)，以及工作基點(diǎn)、校核基點(diǎn)各八個(gè)，主要是觀測(cè)對(duì)大壩的變形情況，同時(shí)還設(shè)置了一套水標(biāo)尺（高程1830.00m～1891.50m），負(fù)責(zé)對(duì)庫水位進(jìn)行量測(cè)。

3 大壩滲流觀測(cè)設(shè)施和資料的分析

對(duì)滲流觀測(cè)設(shè)施的分析主要是分析其合理性和可靠性，對(duì)資料的分析主要分析其完整性和實(shí)時(shí)性。在分析過程中，要核對(duì)各項(xiàng)計(jì)算公式是否準(zhǔn)確、是否符合實(shí)際情況，計(jì)算的各項(xiàng)因素是否綜合了各種條件；在對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析的時(shí)候其觀測(cè)點(diǎn)布置是否合理；對(duì)于滲流量的分析是在常規(guī)情況下的分析還是在異常情況下，比如說暴雨天氣、干旱天氣等等，還要審核搜集的資料是什么年限的等等 。通過這些方面對(duì)觀測(cè)設(shè)備和資料進(jìn)行檢查和審核可知，各項(xiàng)設(shè)備的布置點(diǎn)是科學(xué)合理的，對(duì)于沉降、位移的分析也是合理的，資料很完整，其年份也是提取最近的，因此，觀測(cè)設(shè)施和資料是合理、可靠的。

1）大壩滲流觀測(cè)的資料整理和分析

資料的選擇，本次滲流觀測(cè)資料分析主要選擇了2008年和2010年除險(xiǎn)加固后沉降觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)表、2006年～2010年度位移觀測(cè)資料表、滲流量計(jì)算成果表、滲流穩(wěn)定分析采用參數(shù)表。其數(shù)據(jù)都是提取最近年限的，數(shù)據(jù)很具有可比性。

2）大壩滲流觀測(cè)資料分析

目前章巴水庫蓄水位為1881.08m，符合正常蓄水位的標(biāo)準(zhǔn)。但由于該水位為本次除險(xiǎn)加固后蓄到的最高水位，因此實(shí)測(cè)資料應(yīng)選取1881.08m蓄水位以下的觀測(cè)資料進(jìn)行比對(duì)分析。

4 大壩滲流觀安全測(cè)資料分析

本次分析先從整體上通過對(duì)庫水位（m）、庫容（萬m3）、降雨量（mm）、滲流量（L/s），的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算分析章巴水庫的滲流情況，然后從防滲體、原壩殼料、上游培厚石渣料、上游拋石、反濾、堆石、壩基、壩體充填灌漿、帷幕灌漿幕體等方面通過相應(yīng)的計(jì)算公式對(duì)其進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

1）滲漏量統(tǒng)計(jì)結(jié)果整體分析，大壩滲漏量分析資料采用從元江縣水庫管理所收集的《章巴水庫水情日?qǐng)?bào)表》，觀測(cè)年份為除險(xiǎn)加固前2006～2008年度和除險(xiǎn)加固后的2010年度的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比分析。該分析表選取庫水位在1881.08m以下，主要統(tǒng)計(jì)和檢測(cè)其庫水位（m）、庫容（萬m3）、降雨量（mm）、滲流量（L/s），檢測(cè)日期為每月的10號(hào)、20號(hào)和30號(hào)。通過除險(xiǎn)加固前2006～2008年度和除險(xiǎn)加固后的2010年度的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比分析可以看出，除險(xiǎn)加固后現(xiàn)在水位1881.08m的情況下，大壩的滲流量為24.13L/s，除險(xiǎn)加固前2006～2008年度相應(yīng)水位下的滲流量為26.15～29.95L/s，平均值為27.69L/s，其滲流量都在符合標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，同時(shí)，通過加固以后，滲流量平均值減少了3.56L/s，可見該次除險(xiǎn)加固對(duì)大壩防滲處理具有一定效果。

2）滲漏量統(tǒng)計(jì)結(jié)果復(fù)核計(jì)算分析，為了進(jìn)一步提高本次滲流量計(jì)算的準(zhǔn)確性和滲流量是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行加固前2006～2008年度和除險(xiǎn)加固后的2010年度的實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析后再一次對(duì)大壩滲流量計(jì)算復(fù)核。復(fù)核計(jì)算采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院開發(fā)的滲流穩(wěn)定有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算選取里程為0+030.00、0+100.00、0+170.00剖面進(jìn)行計(jì)算，并與實(shí)測(cè)資料對(duì)比分析。計(jì)算內(nèi)容包括加固前、后的防滲體、原壩殼料、上游培厚石渣料、上游拋石、反濾、堆石、壩基、壩體充填灌漿、帷幕灌漿幕體。經(jīng)計(jì)算，除險(xiǎn)加固前大壩在當(dāng)前蓄水位（1881.08m）時(shí)，滲流量Q=35.97L/s，正常蓄水位（1887.66m）時(shí)，滲流量Q=46.80L/s；除險(xiǎn)加固后大壩在當(dāng)前蓄水位（1881.08m）時(shí)，滲流量Q=26.70L/s，正常蓄水位（1887.66m）時(shí)，滲流量Q=34.34L/s。加固后的理論滲流量小于加固前，而實(shí)際滲流量經(jīng)測(cè)定為24.13L/s，由此可知，除險(xiǎn)加固后實(shí)測(cè)滲流量小于除險(xiǎn)加固前滲流量的平均值和理論計(jì)算的滲流量，故大壩滲流滿足設(shè)計(jì)要求，其滲流量在預(yù)算之內(nèi)，在目前水位未出現(xiàn)集中滲水的現(xiàn)象，帷幕灌漿的阻水作用比較明顯。

3）章巴水庫滲流安全評(píng)價(jià)以及結(jié)論。在對(duì)大壩的滲流量進(jìn)行分析的時(shí)候應(yīng)從其整體出發(fā)，掌握其滲流量是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。然后再局部進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)算，以此來提高觀測(cè)資料分析大壩安全滲流的準(zhǔn)確性。本文通過對(duì)章巴水庫 2006年到2008年和2010年加固前后的滲流量的情況統(tǒng)計(jì)分析，掌握了章巴水庫大壩的滲流情況，章巴水庫除險(xiǎn)加固后的大壩滲流量實(shí)測(cè)值，小于除險(xiǎn)加固前滲流量的平均值，并且小于理論計(jì)算的滲流量，故大壩滲流滿足設(shè)計(jì)要求，沒有安全問題。

5 結(jié)束語：

本文主要利用章巴水庫觀測(cè)資料對(duì)大壩滲流安全進(jìn)行了分析，文中主要通過對(duì)其庫水位、壩底、壩基等內(nèi)部因素結(jié)合降雨量等外部因素來分析滲流量。為其他水庫大壩的滲流安全分析提供了一個(gè)實(shí)例。在水庫大壩的質(zhì)量管理中，除了滲流量的分析，對(duì)于水庫大壩的安全分析還包括其位移分析和沉降分析，這就需要在各個(gè)壩底、壩底設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。對(duì)于位移和沉降比較大的應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施，比如可以采取拋石壓腳和培厚等等。除此之外，水庫管理所工作人員還要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查，注意觀察水庫大壩壩頂泥結(jié)石路面和防浪墻是否有裂縫和傾斜現(xiàn)象，綜合各個(gè)方面來維護(hù)水庫大壩的質(zhì)量，保證大壩的安全、順利運(yùn)行。

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