瑞麗市帕色河水庫大壩滲透系數(shù)調(diào)整與優(yōu)化

摘要：帕色河水庫是瑞麗市重點(diǎn)工程，水庫建成后承擔(dān)瑞麗市東北部4500畝耕地的灌溉用水和瑞麗市3.6萬人城市供水備用水源。此外通過錯(cuò)峰控制，提高水庫下游河道防洪能力，能最大程度上保護(hù)瑞隴高速公路及瑞麗市城區(qū)的防洪安全。

關(guān)鍵詞：帕色河水庫；滲透系數(shù)；調(diào)整與優(yōu)化

一、前言

該項(xiàng)目的實(shí)施過程較為復(fù)雜，各項(xiàng)參數(shù)都在項(xiàng)目實(shí)施的過程中進(jìn)行不斷的調(diào)整。在下文中，我們將通過一些具體數(shù)據(jù)來闡述在建設(shè)過程中帕色河水庫大壩的滲透系數(shù)進(jìn)行了怎樣的調(diào)整以達(dá)到項(xiàng)目的優(yōu)化。希望該工程能夠成功落成能夠減輕該地區(qū)灌溉生活等方面的問題，也希望在日常使用中不斷地對其進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化以更好地發(fā)揮其作用。

二、帕色河水庫大壩概況

1、工程建設(shè)地點(diǎn)

瑞麗市位于德宏州的西南部，地理位置為東經(jīng)97°31′～98°02′，北緯23°38′～24°14′之間，東鄰潞西市，北接隴川縣，東南、西南和西北三面與緬甸毗鄰，形成一個(gè)盆地，兩個(gè)國家，五座城鎮(zhèn)遙相呼應(yīng)的邊境特色。從瑞麗市到省城昆明有320國道相接，距州府芒市102km，距省府昆明827km。帕色河水庫位于德宏州瑞麗市勐秀鄉(xiāng)境內(nèi)的帕色河上，距瑞麗市區(qū)約6km，是一座以灌溉為主、兼顧城鎮(zhèn)供水備用水源的?。?）型水庫。

2、流域概況

帕色河水庫擬建于帕色河上游，帕色河位于德宏州瑞麗市勐秀鄉(xiāng)境內(nèi)，該河為瑞麗江的一級支流，發(fā)源于瑞麗市勐秀鄉(xiāng)團(tuán)結(jié)寨，發(fā)源地海拔高程1470m，河流由北向南流經(jīng)帕色壩、允剛等村寨，在姐崗附近匯入團(tuán)結(jié)大溝。

帕色河水庫位于帕色寨東北面1.5km處，距城區(qū)約6km，壩址位置東經(jīng)97°50′、北緯24°02′。帕色河水庫流域形狀呈羽毛形，壩址以上均為山區(qū)，流域內(nèi)植被較好，徑流面積8.62km2，河長5.17km，河道平均坡降43.5‰。

3、工程概況

帕色河水庫主要任務(wù)是解決瑞麗市東北部4500畝耕地的灌溉用水和瑞麗市城市供水不足。水庫正常蓄水位為898.45m，相應(yīng)庫容339.5×104m3，興利庫容306.2×104m3。水庫設(shè)計(jì)洪水位（P=3.33%）899.91m，相應(yīng)庫容399.0×104m3，校核洪水位（P=0.33%）900.38m，相應(yīng)庫容395.2×104m 3。

2010年3月，完成了帕色河水庫工程可行性研究報(bào)告編制工作，2010年11月完成初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制工作。

帕色河水庫設(shè)計(jì)洪水初設(shè)階段采用暴雨等值線法，由于帕色河水庫臨近瑞麗氣象站，瑞麗氣象站于1959年設(shè)立，1965年開始觀測短歷時(shí)暴雨資料，至今已收集43年短歷時(shí)暴雨資料，為驗(yàn)證帕色河水庫原設(shè)計(jì)洪水與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的相符性。因此，本次洪水復(fù)核以該站為代表站，采用實(shí)測暴雨法進(jìn)行洪水復(fù)核。

三、水文地質(zhì)情況

（1）巖（土）透水性

區(qū)內(nèi)巖（土）透水性與巖性、巖（土）結(jié)構(gòu)特征、風(fēng)化程度、地下水位密切相關(guān)。全風(fēng)化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖為中等透水，向下強(qiáng)～中等風(fēng)化以下巖體屬弱透水

樞紐區(qū)巖石透水性總體趨勢具有隨深度增加透水性減弱的規(guī)律，地面以下10～30m透水中等，其下部巖石微透水（q<5Lu），壩址右岸比左岸透水性強(qiáng)。

（2）含（透）水層（組）

區(qū)內(nèi)第四系松散層、全強(qiáng)風(fēng)化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖巖體中等—嚴(yán)重透水（q>5Lu），均為含水透水層。其中：

a）第四系松散層含水透水層

洪沖積（Q4pal）、殘坡積（Q4edl）、滑坡堆積（Q4del）巖性為砂、砂土、砂卵礫石、砂壤土、含碎塊石砂質(zhì)粘土。厚1.5～5m。含水層直接出露于地表，為潛水含水層，地下水賦存于松散層孔隙中，屬孔隙含水透水層。河床洪沖積K=10～50m/d。殘坡積K=0.5～0.86m/d。

b）全強(qiáng)風(fēng)化及部分弱風(fēng)化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖含水透水層。

廣泛分布于兩岸山坡，厚一般10～30m，下水主要賦存于巖體裂隙中，屬裂隙含水層。全強(qiáng)風(fēng)化及部分弱風(fēng)化混合巖化片麻巖q=10～65Lu。

（3）相對隔水層

樞紐區(qū)基巖全風(fēng)化層下部和強(qiáng)～弱風(fēng)化層，為相對隔水層（q<5Lu）。據(jù)鉆孔資料，壩基相對隔水層埋深為30～40m，分布連續(xù)，起主要隔水作用的相對隔水層。

（4）地下水補(bǔ)給、徑流、排泄

區(qū)內(nèi)地下水主要為潛水，接受大氣降水補(bǔ)給，沿巖（土）體中的孔隙、裂隙通道從兩岸向河床徑流，地下水高于河水位，河床為區(qū)內(nèi)最低排泄基準(zhǔn)面。地下水坡降：左岸26.5%，右岸22.1%。兩岸地下水補(bǔ)給河水。

四、滲流穩(wěn)定計(jì)算

1、基本資料

①水庫特征水位：正常蓄水位898.45m，死水位878.00m，設(shè)計(jì)洪水位899.91m；校核洪水位900.38m。

②計(jì)算采用斷面：大壩最大橫斷面和壩軸縱斷面。

③大壩各區(qū)土料主要物理性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5-5。

④浸潤線推求

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，對壩體、壩基土樣進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)分析，然后進(jìn)行壩體滲流分析。壩體浸潤線采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院開發(fā)的《理正巖土系列軟件》（V5.10）中的滲流分析計(jì)算軟件進(jìn)行二維平面有限元分析得到。詳見圖5-1。

2、滲流量計(jì)算

計(jì)算采用巴甫洛夫斯基～達(dá)赫勒分段計(jì)算法，按透水地基上的粘土心墻壩進(jìn)行計(jì)算。由于壩體土料具有分區(qū)特點(diǎn)且各區(qū)土料的滲透系數(shù)不盡相同，因此，計(jì)算時(shí)按分層土體的滲透性計(jì)算公式，首先求出壩體最大橫斷面時(shí)的單寬滲透流量（q），最后求出整個(gè)壩體的總滲透流量（Q），單寬滲漏量計(jì)算結(jié)果見表5-6。

從計(jì)算結(jié)果知，帕色河水庫壩體在正常蓄水位898.45m時(shí)的壩體、壩基滲透流量計(jì)算值為3.34萬m3/y，占總庫容的0.85%。

3、滲透變形計(jì)算

①計(jì)算方法

計(jì)算方法：根據(jù)壩體、壩基土體的級配狀況，確定壩土、壩基可能的滲透變形類型，再根據(jù)壩體、壩基土料的物理性質(zhì)指標(biāo)確定其臨界水力坡降（Jcr），依據(jù)工程特點(diǎn)及重要性，確定相應(yīng)的安全系數(shù)，求出允許水力坡降（[J]）；結(jié)合壩體的運(yùn)行情況，求出下游壩坡出逸點(diǎn)的出逸水力坡降值（J），最后進(jìn)行判別。

②、計(jì)算結(jié)果

壩基：由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =20>5， =3.2，可知其級配不良。對不連續(xù)級配的土，按規(guī)范取粗細(xì)粒區(qū)分粒徑 =0.25mm，并從顆粒級配曲線上查得其對應(yīng)含量PC=46.5%>35%，故可判別：壩基可能發(fā)生的滲透變形類型為流土破壞。

防滲土料：由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =200>5， =0.4，可知其級配不良。對不連續(xù)級配的土，按規(guī)范取粗細(xì)粒區(qū)分粒徑 =0.25mm，并從顆粒級配曲線上查得其對應(yīng)含量PC=40.17%>35%，故可判別：壩土可能發(fā)生的滲透變形類型為流土破壞。

壩殼料：由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =15.2>5， =3.2，可知其級配不良。對不連續(xù)級配的土，按規(guī)范取粗細(xì)粒區(qū)分粒徑 =0.25mm，并從顆粒級配曲線上查得其對應(yīng)含量PC<25%，故可判別：壩土可能發(fā)生的滲透變形類型為管涌破壞。

流土型滲透變形的臨界水力比降計(jì)算公式為：

管涌型滲透變形的臨界水力比降計(jì)算公式為：

大壩滲透變形計(jì)算結(jié)果見表5-7。

③分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，心墻壩壩體在正常蓄水位情況下，出逸水力坡降（J）為0.463，小于其允許水力坡降（[J]）值（0.50），不易于發(fā)生滲透變形。

壩殼料壩體在正常蓄水位情況下，出逸水力坡降（J）為0.11，小于其允許水力坡降（[J]）值（0.20），不易于發(fā)生滲透變形。

壩基在正常蓄水位水位情況下，出逸水力坡降（J）為0.23，小于其允許水力坡降（[J]）值（0.25），不易于發(fā)生滲透變形。

4、壩體滲流穩(wěn)定復(fù)核結(jié)論

經(jīng)壩體滲流穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果與初步設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果基本一致。

五、結(jié)束語

對于大壩的建設(shè)任重而道遠(yuǎn)，在建設(shè)好后也還需要在日常的工作中對其進(jìn)行監(jiān)測和觀察，以防在使用中出現(xiàn)大的問題。工程的實(shí)施過程除了需要詳細(xì)地方案規(guī)劃之外，也需要能夠經(jīng)受住使用中的重重考驗(yàn)。帕色河水庫大壩的建成關(guān)系著該地區(qū)人民生活以及該地區(qū)各個(gè)方面的發(fā)展，甚至該項(xiàng)目的成功與否也影響著行業(yè)內(nèi)其他項(xiàng)目的計(jì)劃實(shí)施。希望業(yè)內(nèi)人士以謙虛謹(jǐn)慎的態(tài)度更好地為人民，為社會服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉謝伶，某水庫土壩地層滲透系數(shù)確定[j]《紅水河》，2013（01）：45-48