分析壩前泥沙淤積對(duì)大壩基礎(chǔ)滲流影響

魏和友

【摘要】我國的水利工程建設(shè)事業(yè)已經(jīng)有了非常重大的發(fā)展，水利工程的數(shù)量和規(guī)模也在不斷的增大，同時(shí)，水利工程在日常的生活和生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用也越來越明顯，這也使得人們加大了對(duì)水利工程建設(shè)研究的力度，壩前泥沙淤積現(xiàn)象是大壩在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象，但是這種現(xiàn)象如果得不到十分有效的控制，就很有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，影響大壩正常功能的發(fā)揮，這一問題在北方的小型水庫中表現(xiàn)尤為明顯，本文主要分析了壩前泥沙淤積對(duì)大壩基礎(chǔ)滲流影響，以供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】水利工程；大壩；泥沙堆積；滲流問題

經(jīng)過對(duì)多年工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)水庫如果在運(yùn)行的過程中壩體基礎(chǔ)的前方出現(xiàn)了泥沙堆積的現(xiàn)象會(huì)使得整個(gè)水庫的運(yùn)行質(zhì)量受到非常大的不利影響，在這方面一個(gè)非常明顯的表現(xiàn)就是水庫整體的庫容會(huì)明顯的下降，同時(shí)大壩本身的防滲性能也大大下降，泥沙堆積的現(xiàn)象會(huì)使得水庫的整體水位隨著時(shí)間的推移而不斷升高，同時(shí)水庫整體的容量和其抗擊沖擊力的能力都會(huì)大大下降，但是這也并不代表其產(chǎn)生的都是負(fù)面的作用，這種現(xiàn)象對(duì)壩體本身防滲性能的提升有著比較積極的作用，對(duì)提高壩體的整體性也有著十分重要的作用，所以在對(duì)水利工程建設(shè)的過程中還必須要對(duì)壩前的泥沙淤積問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，這樣才能更好的保證水利工程的功能得以正常的發(fā)揮。

1、水利工程壩前泥沙淤積問題分析

在當(dāng)前的水利工程建設(shè)中，尤其是一些北方的小型水庫，通常在壩前都會(huì)有大量的泥沙堆積問題，這些泥沙會(huì)在水庫運(yùn)行的過程中對(duì)壩體產(chǎn)生非常大的沖擊，這些泥沙會(huì)逐漸產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，這樣就在壩體上形成了一層非常好的防滲保護(hù)層，這些泥沙雖然給壩體的水平荷載造成了非常大的壓力，但是其在實(shí)際的運(yùn)行中卻能夠很好的提高壩體自身的防滲性能，尤其是在我國北方地區(qū)的一些中小型水庫當(dāng)中，這種作用也更加的明顯，在這些小型水庫當(dāng)中要想建設(shè)一個(gè)非常穩(wěn)固的防滲結(jié)構(gòu)是存在著一定的難度的，但是采用這種方式來改進(jìn)整個(gè)壩體的防滲性能是存在著非常大的優(yōu)勢(shì)的，工程的質(zhì)量得到了更加有效的保障，同時(shí)，工程整體的施工量也減少了很多。

對(duì)我國水利工程施工和建設(shè)的現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的分析就可以發(fā)現(xiàn)，很多水利工程在壩前出現(xiàn)淤泥堆積現(xiàn)象之后，在壩體的下方位置都會(huì)出現(xiàn)滲流量大大減小的情況，時(shí)間足夠長的話，這種問題就不再成為一種問題，在這個(gè)時(shí)候，水庫壩體在水平荷載方面會(huì)承受著非常大的壓力，同時(shí)水庫自身的容量也會(huì)在這一過程中受到非常不利的影響，但是這一過程中所產(chǎn)生的積極影響已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其所帶來的不利影響。

2、壩前泥沙淤積對(duì)大壩基礎(chǔ)滲流影響進(jìn)行分析

在我國北方某水利工程的建設(shè)中，大壩的主體結(jié)構(gòu)是石壩組成的，工程中，大壩的高度是160m，而且該大壩位于泥沙含量非常大的河流上游，在對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行分析和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)，壩前的泥沙淤積造就已經(jīng)超過了120m，所以在工程的建設(shè)中，為了能夠更好的利用壩前淤泥形成的一個(gè)天然的防滲屏障，在進(jìn)行壩體設(shè)計(jì)的過程中要對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的整體性和安全性以及水平方向上的荷載都進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，同時(shí)也采取了比較有效的措施對(duì)其水庫本身的容量進(jìn)行了有效的處理，在對(duì)此工程進(jìn)行施工的過程中，水庫在進(jìn)行蓄水之后，泥沙的粒徑明顯減小，通常都是細(xì)粉砂，這也給壩體的防滲形成了良好的保護(hù)層，這樣也給工程的穩(wěn)定運(yùn)行提供了更好的條件。

2.1水庫蓄水初期

2.1.1壩前泥沙淤積

某水庫在蓄水之前壩前庫底的高程是132米，在經(jīng)過了蓄水過程之后，泥沙的淤積也逐漸嚴(yán)重，隨著時(shí)間的推移，壩前的泥沙淤積也逐漸的增高，研究人員每年的測(cè)量工作中都會(huì)發(fā)現(xiàn)泥沙淤積量在不斷的增加，同時(shí)還有很多的變化是更加微觀的，隨著淤積厚度的不斷增加，水庫的需水量也在不斷的減少。

2.1.2壩前淤積鋪蓋防滲效果

某水庫自下閘蓄水到2003年7月，水庫最高水位為240.87m。埋設(shè)在大壩帷幕前河床覆蓋層中的基礎(chǔ)滲壓計(jì)P81的觀測(cè)水位反映了經(jīng)淤積鋪蓋消減后的壩前基礎(chǔ)水位，庫水位與P81測(cè)值之差反映了淤積鋪蓋的防滲效果。

從1999年10月水庫開始蓄水到2001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，2000年11月8日，上游三門峽水庫進(jìn)行拉沙運(yùn)用，某壩前淤積明顯，導(dǎo)致庫水位與P81水位差突增16.4m，壩前其他滲壓計(jì)讀數(shù)也普遍下降，表明蓄水初期壩前泥沙淤積對(duì)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2002年9月～2003年7月庫水位在230m以下時(shí)已變得不明顯。

2.2高水位時(shí)期

2003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(dá)到265.48m，超出前期最高水位（240.87m）24.61m，距水庫設(shè)計(jì)最高水位275m不足10m。2004～2006年，水庫最高水位分別為261.99、263.41m和256.32m，水庫進(jìn)入高水位運(yùn)行期。

2.2.1壩前泥沙淤積

在2006年的11月份，對(duì)某大壩壩前的淤泥進(jìn)行測(cè)量之后發(fā)現(xiàn)其高程為182.5米，這一數(shù)值比2003年同期升高了4米左右，這樣就使得其已經(jīng)超過了前期所有水位，所以水庫在這一時(shí)期也進(jìn)入了傳統(tǒng)意義上的高水位運(yùn)行期，壩前的淤積面還是水平面，泥沙的粒徑大小也沒有在這一過程中產(chǎn)生任何的變化。

2.2.2壩前淤積鋪蓋防滲效果

壩前泥沙淤積鋪蓋防滲效果可以用水頭削減比率來表示。水頭削減比率是指淤積鋪蓋所削減的水頭（庫水位與鋪蓋下P81測(cè)值之差）與大壩上下游水位差之比（用百分?jǐn)?shù)來表示）。

經(jīng)過2003年汛后首次高水位運(yùn)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(yùn)行時(shí)間的延長，淤積鋪蓋的水頭削減比率變化幅度也逐步減小，2006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。

2.3初步分析意見

某大壩防滲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為“以垂直防滲為主、水平防滲為輔”。水庫最初3年蓄水位相對(duì)較低的情況下，隨著壩前泥沙的快速淤積，庫區(qū)水平淤積鋪蓋初步形成并逐漸固結(jié)，這對(duì)于防止水庫從庫底垂直向下滲流的效果非常明顯；隨著壩前三角區(qū)淤積的完成，淤積面上升速度逐漸變緩甚至停滯，在經(jīng)過3個(gè)蓄水期高水位運(yùn)行以后，淤積鋪蓋對(duì)壩基的防滲效果隨庫水位升高而減小、庫水位降低而增加，隨高水位運(yùn)行時(shí)間的延長，淤積鋪蓋的防滲效果逐漸穩(wěn)定，淤積鋪蓋削減了大壩工作水頭的一半以上。

3、結(jié)束語

總之，經(jīng)過工作研究表現(xiàn)出該水庫在蓄水的初期就發(fā)生快速的淤泥堆積，壩前的垂直防滲漏效果十分明顯；在壩前的三角區(qū)域淤泥堆積完畢后。淤積鋪蓋的對(duì)大壩的總體防滲漏效果伴隨著水庫的體位提高而減小、庫區(qū)水位的降低而增加，并隨著水壩長時(shí)間高水位運(yùn)行，泥沙的淤泥負(fù)擔(dān)了大壩工作的百分之五十以上，這個(gè)過程中十分有效的利用了水庫壩前淤積的泥沙，從而形成一個(gè)天然的防滲層來加強(qiáng)大壩的防滲工作。

參考文獻(xiàn)

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