峽口水庫除險加固工程施工期滲流觀測資料分析

周劍雄，周蘇波

（1．水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江杭州310012；2．浙江省水利河口研究院，浙江杭州210020）

峽口水庫除險加固工程施工期滲流觀測資料分析

周劍雄1，周蘇波2

（1．水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江杭州310012；2．浙江省水利河口研究院，浙江杭州210020）

對峽口水庫除險加固工程施工期間的滲流觀測資料進行分析，計算了壩基揚壓力系數(shù)，采用過程線分析、回歸分析等方法表明壩基揚壓力變化平穩(wěn)，揚壓力系數(shù)較小，均在設(shè)計及規(guī)范范圍內(nèi)。通過除險加固前后揚壓力系數(shù)及壩基排水量的比較，有顯著的減少，表明大壩防滲性能得到明顯的改善，除險加固效果良好，達到了預(yù)期目的。圖5幅，表5個。

水庫；除險加固；滲流觀測；壩基揚壓力；揚壓力系數(shù)；繞壩滲流；排水量

1 工程概況

峽口水庫位于浙江省江山市西南部的峽口鎮(zhèn)上游2km處，是1座以灌溉、防洪為主，結(jié)合發(fā)電、供水等綜合利用的中型水庫。2005年6月7日被國家防總確認為全國防洪重點中型水庫。經(jīng)過30多年的運行，水庫存在老化、滲漏等安全隱患，2007年10月水利部大壩安全管理中心核定為三類壩，2009年6月開始進行除險加固，2012年10月通過竣工驗收。大壩為75號埋石混凝土重力壩，原壩頂寬4m、長272.0m，除險加固后壩頂加寬至6.5m，壩頂高程241.9m，防浪墻頂高程243.1m，最大壩高68.66m。溢流堰采用開敞式實用堰，總堰寬100m，有效凈寬95m，堰頂高程235.24m。溢流壩段增設(shè)8跨交通橋。

2 大壩滲流觀測設(shè)備布置

大壩廊道內(nèi)原有壩基揚壓力管42根，106個壩基排水孔。經(jīng)多年運行，部分測壓管已經(jīng)失效，部分不夠靈敏，結(jié)合本次除險加固工程進行了清洗及靈敏度試驗，不能恢復(fù)使用的重新打孔安裝揚壓力管。大壩滲流監(jiān)測布置主要有壩基揚壓力管及滲壓計22套，滲壓計選用美國基康公司生產(chǎn)的振弦式GK4500S型滲壓計，其中ZS1～ZS16布置在灌漿廊道內(nèi)，每壩段1只，ZS17～ZS22布置在橫向觀測廊道內(nèi)。壩基揚壓力管共14根，新增繞壩測壓管及滲壓計12套，左右兩岸各布置了6個測點（見表1、表2）。

表1 壩基揚壓力測壓管布置基本情況

續(xù)表1壩基揚壓力測壓管布置基本情況

表2 大壩滲流滲壓計布置情況

3 大壩滲流觀測資料分析

3.1 壩基滲壓計觀測資料分析

廊道測壓管水位過程線如下所示（見圖1）?？傮w來說，測壓管水位變幅很小，波動很小，過程線平緩，表明壩基帷幕防滲效果正常。各測壓管水位比較平穩(wěn)，沒有上升的趨勢。

圖1 ZS1、ZS2、ZS3、ZS4測壓管水位過程線

壩基揚壓力系數(shù)計算公式為：

a＝（Hc－Hr）／（Hu－Hr） 當(dāng)壩基巖面高程高于壩后水位

a＝（Hc－Hd）／（Hu－Hd） 當(dāng)壩基巖面高程低于壩后水位

式中，a為壩基某點揚壓力系數(shù)，無量綱；Hc為壩基揚壓力強度（折算成水頭高度，m）；Hr為壩基巖面高程（m）；Hu為庫水位（m）；Hd為壩后水位（m）。

以2012年7月3日庫水位接近正常蓄水位（庫水位235.16m，下游水位186.95m）為例，計算各測壓管揚壓力系數(shù)（見表3）。從表3中可以看出，各揚壓力系數(shù)較小，其中河床段測壓管（ZS6～ZS13）揚壓力系數(shù)介于0～0.17，小于0.2；岸坡段各測壓管揚壓力系數(shù)介于0～0.24，均小于0.3。各測壓管揚壓力系數(shù)均在設(shè)計及規(guī)范范圍內(nèi)。

表3 各測壓管揚壓力系數(shù)

為比較除險加固前后各測壓管水位變化情況，分別以2009年3月25日與2011年12月27日的觀測值為例，計算各壩段相應(yīng)的揚壓力系數(shù)。2009年3月25日庫水位為230.71m，與2011年12月27日的庫水位230.73m相近，各壩段測壓管揚壓力系數(shù)如下所示（見表4）?？梢钥闯龈鲏味螠y壓管揚壓力系數(shù)均有不同程度下降，尤其是13壩段13－1″測壓管，原揚壓力系數(shù)高達0.76，加固后僅為0.22，表明除險加固效果良好。

表4 各壩段測壓管加固前后揚壓力系數(shù)

3.2 繞壩滲流觀測資料分析

繞壩滲流測點在左右岸各布置了6根測壓管，共12根測壓管。觀測結(jié)果顯示，左岸繞壩測壓管RC1～RC6水位隨庫水位的變化而波動（見圖2）。而右岸繞壩測壓管RC7、RC8兩管水位隨庫水位的變化而波動；其中RC7、RC8水位在庫水位較低時接近庫水位且曾高于庫水位，表明受山體地下水影響顯著，其余測壓管RC9～RC12水位變幅很小，過程線平緩，與庫水位相關(guān)性不明顯。

圖2 RC1、RC2、RC3測壓管水位過程線

對測壓管RC1～RC8管水位進一步作回歸分析，大壩的滲流實測資料表明，測壓管水位主要受庫水位和降雨量及時效特性等影響。

因此回歸模型采用：

h＝a0＋a1*Hw＋a2*W＋a3*θ＋a4*ln（θ＋1）

式中，h為測壓管水位（m）；Hw為庫水位（m）；W為降雨量（mm）；θ為蓄水初期開始的天數(shù)除以100；ai（i＝0、1、2、3、4、）為回歸系數(shù)。

基于上述統(tǒng)計回歸模型，對自動化開始正常采集2011年2月17日至2012年9月30日的觀測值進行了回歸（見圖3、表5）。由表5可知，測壓管水位與庫水位、降雨量兩者關(guān)系呈正相關(guān)，并受時效因素影響。從圖3回歸過程線來看，總體上，測值擬合效果一般，復(fù)相關(guān)系數(shù)不高，表明測壓管水位受山體地下水影響顯著。從測值回歸的時效分量來看，時效分量很小，RC2、RC6曲線平緩近視為一水平線，時效分量近視為0；其余6個測壓管目前時效分量為負值，表明經(jīng)過1年半的運行觀測，測壓管水位有所下降。

表5 測壓管RC1～RC8測值模擬回歸系數(shù)

3.3 壩基排水量觀測資料分析

壩基排水量是通過觀測灌漿廊道排水孔的滲流量，將各排水孔的滲流量累計值為壩基排水量，灌漿廊道內(nèi)排水孔布置在廊道中心線下游側(cè)50cm處（見圖4、圖5）。從過程線來看，在相同的坐標(biāo)系下，加固前排水量過程線在庫水位線上方；加固后排水量過程線在庫水位線下方，加固后排水量明顯減少。以較高庫水位條件下的觀測值為例：加固前2009年6月19日，庫水位為233.32m，壩基排水量為358.6ml／s；加固后2011年8月14日，庫水位為233.41m，壩基排水量為262.5ml／s；減少96.1ml／s，減幅達26.8%，表明除險加固起了顯著的作用。

圖4 除險加固前壩基排水量過程線

圖5 除險加固后壩基排水量過程線

4 結(jié) 語

本工程大壩滲流觀測設(shè)置了壩基揚壓力管、繞壩滲流觀測、壩基排水量觀測、庫水位及降雨量觀測等項目，并安裝了自動化觀測系統(tǒng)。自動化采集系統(tǒng)安裝后，每天采集一次或多次，取得了較完整的觀測資料。

壩基測壓管水位變幅小，過程線平緩，河床段測壓管揚壓力系數(shù)較小，表明壩基防滲帷幕及排水工作正常，防滲效果良好。揚壓力系數(shù)均在設(shè)計及規(guī)范范圍內(nèi)。繞壩測壓管水位受山體地下水影響顯著，回歸分析表明，測值沒有增大的趨勢。通過除險加固前后測壓管揚壓力系數(shù)及壩基排水量的比較，均有明顯的減少，壩基防滲性能得到明顯改善，表明除險加固效果良好，達到了預(yù)期目的。

責(zé)任編輯 吳 昊

2015－03－12

周劍雄（1966－），男，高級工程師，主要從事水利水電工程施工監(jiān)理工作。

E_mail：jxzhou＠hrcshp.org