長(zhǎng)潭水庫(kù)除險(xiǎn)加固后壩體工程的運(yùn)行及安全評(píng)價(jià)

摘要：長(zhǎng)潭水庫(kù)是浙江省的大型水利工程，于2002年～2004年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固工程。本文基于除險(xiǎn)加固后的壩體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)壩體的運(yùn)行情況及其安全性能進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，得出了壩體運(yùn)行平穩(wěn)和安全達(dá)到設(shè)計(jì)要求的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)潭水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；壩體；安全評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TV697.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編號(hào)：10.14025/j.cnki.jlny.2016.05.037

1概況

長(zhǎng)潭水庫(kù)位于黃巖城區(qū)西江以西20公里處的永寧江上游，水庫(kù)于1958年10月動(dòng)工興建，1964年12月竣工，水電站1967年并網(wǎng)發(fā)電。建庫(kù)初期，水庫(kù)功能以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖。庫(kù)容為6.91億立方米。有效灌溉面積104.27萬(wàn)畝，灌區(qū)涉及三區(qū)二市（黃巖區(qū)、椒江區(qū)、路橋區(qū)、溫嶺市、臨海市沿江鄉(xiāng)鎮(zhèn)）。

為確保水庫(kù)防洪安全、消除隱患，使水庫(kù)真正達(dá)到大（Ⅱ）型水庫(kù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并充分發(fā)揮其綜合效益，臺(tái)州市于2002年10月開始對(duì)長(zhǎng)潭水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，并于2005年3月竣工驗(yàn)收。水庫(kù)總庫(kù)容由6.91億立方米增加到7.32億立方米。

大壩為粘土斜墻砂卵石壩，壩基高程7.55米，壩高36.5米，壩頂高程44.05米，壩頂長(zhǎng)480米，寬7米。在壩頂建有混凝土擋浪墻一道，高1.2米，迎水面為混凝土預(yù)制塊上加混凝土大柵格，背水壩面為花崗巖粗料石護(hù)。防滲方面，大壩目前采用粘土斜墻、塑性混凝土防滲墻、截水槽、鋪蓋四者聯(lián)合的防滲措施。

2大壩運(yùn)行分析

2004年6月長(zhǎng)潭水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程通過(guò)蓄水驗(yàn)收，同年8月經(jīng)受住了臺(tái)風(fēng)“云娜”的考驗(yàn)。2005年3月通過(guò)竣工驗(yàn)收，同年4月浙江省水利廳批準(zhǔn)長(zhǎng)潭水庫(kù)控制運(yùn)用計(jì)劃，汛限水位分別提升至33.05米（臺(tái)汛期）、34.05米（梅汛期）。經(jīng)過(guò)2005年連續(xù)幾次較大臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，2006年浙江省水利廳同意將汛限水位分別提升至34.05米（臺(tái)汛期）、35.05米（梅汛期）。但由于水庫(kù)上游移民、征地、道路以及下游河道過(guò)流能力影響，水庫(kù)至今未能按照除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)運(yùn)行（即：臺(tái)汛期限制水位35.05米、梅汛期限制水位36.05米）。2004年以后，水庫(kù)運(yùn)行最高水位為37.26米（出現(xiàn)在2005年），最低水位27.94米（出現(xiàn)在2006年），水庫(kù)平均水位較除險(xiǎn)加固前均有提高。其中2005年平均庫(kù)水位32.13米、2006年平均庫(kù)水位30.36米、2007年平均庫(kù)水位30.57米、2008年平均庫(kù)水位30.94米、2009年平均庫(kù)水位31.56米、2010年平均庫(kù)水位33.08米。單日最大漲幅出現(xiàn)在云娜臺(tái)風(fēng)影響期間，日上漲8.31米。

2005年以來(lái)，長(zhǎng)潭水庫(kù)泄洪6次，總計(jì)棄水2.6億立方米。其中2005年棄水2.10億立方米，2006年棄水0.14億立方米，2007年棄水0.36億立方米。

2005年5號(hào)臺(tái)風(fēng)“海棠”：流域平均面雨量527.6毫米，總?cè)霂?kù)水量達(dá)到2.12億立方米，水庫(kù)起調(diào)水位為31.85米，最高洪水位達(dá)到37.15米（7月21日17時(shí)），泄洪棄水0.72億立方米；2005年第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“麥莎”：流域平均面雨量426.0毫米，總?cè)霂?kù)水量1.63億立方米，水庫(kù)起調(diào)水位為33.38米，最高洪水位達(dá)到37.31米（8月8日01時(shí)），泄洪棄水總量1.2億立方米（包括預(yù)泄）；2005年第13號(hào)臺(tái)風(fēng)“泰利”：流域平均降雨量81.9毫米，最高庫(kù)水位32.56米，泄洪棄水0.2億立方米。水庫(kù)從8月30日16時(shí)水庫(kù)開始預(yù)泄，當(dāng)時(shí)庫(kù)水位32.60米，下降至31.84米停止預(yù)泄；2006年5號(hào)臺(tái)風(fēng)“格美”：流域內(nèi)平均降雨量88米，最高庫(kù)水位34.11米，泄洪棄水0.14億立方米。水庫(kù)從7月23日8時(shí)開始預(yù)泄，當(dāng)時(shí)庫(kù)水位34.50米，下降至34.02米停止預(yù)泄。2007年第13號(hào)臺(tái)風(fēng)“韋帕”：流域過(guò)程平均面雨量395.1毫米，水庫(kù)起調(diào)水位為32.23米，總?cè)霂?kù)水量1.5億立方米，最高洪水位達(dá)到36.04米（9月20日18：30）。此次臺(tái)風(fēng)三次開啟泄洪洞進(jìn)行泄洪，共泄洪0.15億立方米；2007年第16號(hào)臺(tái)風(fēng)“羅莎”：流域過(guò)程平均面雨量294.8毫米，水庫(kù)起調(diào)水位為34.30米，總?cè)霂?kù)水量1.16億立方米，最高洪水位達(dá)到36.48米（10月9日15時(shí)）。此次臺(tái)風(fēng)也三次開啟泄洪洞進(jìn)行泄洪，共泄洪0.21億立方米。

3大壩安全監(jiān)測(cè)分析

從現(xiàn)有監(jiān)測(cè)資料來(lái)看，大壩除險(xiǎn)加固完成運(yùn)行11年來(lái)，變形總體正常，滲流基本穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)明顯趨勢(shì)性性態(tài)變化。

3.1大壩變形分析

3.1.1水平位移從觀測(cè)資料分析，壩頂水平位移主要受庫(kù)水位升降影響呈現(xiàn)一定的周期性變化。每年2季度、3季度（主要6～10月份）庫(kù)水位較高，壩體向下游位移增大；1季度、4季度由于庫(kù)水位較低，壩體向下游位移減小。除0+5測(cè)點(diǎn)外，各測(cè)點(diǎn)年變化速率不大，一般在-4毫米/年～7毫米/年之間，總體較為平穩(wěn)。上游坡高程42.05米平臺(tái)的位0+5測(cè)點(diǎn)2006年年變化速率較大（11毫米/年），但其后變化較為平穩(wěn)。位于同一樁號(hào)的位移測(cè)點(diǎn)變化規(guī)律基本一致，且位于高程較高測(cè)點(diǎn)的變化值稍大。排測(cè)點(diǎn)中，最大水平位移14毫米，最小值為-12毫米，均發(fā)生在上游坡高程42.05米平臺(tái)，位移量不大。大壩水平位移總體相對(duì)穩(wěn)定，符合土石壩水平位移變化規(guī)律。下游坡高程33.55米平臺(tái)和高程24.55米平臺(tái)測(cè)點(diǎn)2008年6月28日測(cè)值、位5+0測(cè)點(diǎn)2006年7月15日測(cè)值（可能與基點(diǎn)維護(hù)擾動(dòng)有關(guān)）以及位8-2測(cè)點(diǎn)2010年9月27日和2010年12月28日測(cè)值等，向下游位移增大較為明顯，建議校核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高觀測(cè)精度。另外，幾乎所有測(cè)點(diǎn)2009年以后有逐漸向下游位移趨勢(shì)，尤其是位于壩中測(cè)點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

3.1.2豎向位移壩體豎向位移主要受時(shí)效影響，高程42.05米和高程24.55米各測(cè)點(diǎn)豎向位移均隨時(shí)間逐漸增大，2007年之前增大速率較快，之后速率逐漸變慢，2009年底至今已基本趨于穩(wěn)定。壩體最大豎向位移25毫米，發(fā)生在上游坡高程42.00米平臺(tái)的沉8+0測(cè)點(diǎn)處（2010年12月28日），沉降率為0.7%，小于土石壩沉降控制標(biāo)準(zhǔn)（1%）。從空間分布來(lái)看，高程降低，壩體豎向位移也隨之減??；位移變幅及極大值基本為兩岸部位較小、壩中部位較大。目前總體變化處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，符合土石壩豎向位移變化一般規(guī)律。通過(guò)壩體沿壩軸線方向的不均勻沉降分析可知，所有相鄰兩測(cè)點(diǎn)間最后測(cè)次時(shí)刻的相對(duì)不均勻沉降均小于1%，不均勻沉降量較小。高程33.55米各測(cè)點(diǎn)（尤其是靠近兩岸測(cè)點(diǎn)）隨時(shí)間逐漸向上位移，與土石壩沉降變形一般規(guī)律不符，原因可能是觀測(cè)基點(diǎn)自身存在沉降所至，建議校核該組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，改造觀測(cè)基點(diǎn)，并加強(qiáng)巡視檢查和觀測(cè)分析。另外，高程24.55米測(cè)點(diǎn)2010年9月27日與2010年12月28日測(cè)值普遍減小，呈向上位移變化，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)分析。部分測(cè)點(diǎn)測(cè)值過(guò)程線尖角較多，表明觀測(cè)精度整體不高。

3.2大壩滲流分析

3.2.1壩體、壩基滲流庫(kù)水位是影響壩體滲透壓力變化的主要因素，庫(kù)水位升高，滲壓值加大；庫(kù)水位降低，滲壓值相應(yīng)減小。各支滲壓計(jì)測(cè)值總體上變化正常，符合土石壩滲流的一般變化規(guī)律。

從埋設(shè)部位來(lái)看，埋設(shè)在防滲墻前的滲壓計(jì)測(cè)值與庫(kù)水位變化相關(guān)較好，幾乎與庫(kù)水位同步變化，而埋設(shè)在防滲墻后的滲壓計(jì)測(cè)值變化平緩，與庫(kù)水位相關(guān)性不大；表明除險(xiǎn)加固新建混凝土防滲墻防滲效果較好。通過(guò)0+226.00斷面的G2-4測(cè)點(diǎn)測(cè)值可以看出，原粘土也斜墻能起到一定的防滲作用，在2007年9月21日消減水頭約75.7%。位于防滲墻之后的各支滲壓計(jì)測(cè)值較小，各監(jiān)測(cè)斷面在高水位時(shí)消減水頭均在80%以上，可見(jiàn)原粘土斜墻與混凝土防滲墻組成的防滲體系的總體防滲效果較好。埋設(shè)在土工膜后粘土內(nèi)滲壓計(jì)G2-1（樁號(hào)0+226.00，高程30.75米）自2004年8月15日以后測(cè)值出現(xiàn)高于上游水位的不正?，F(xiàn)象，其原因可能是由于新填筑粘土斜墻與原粘土斜墻上部結(jié)合有缺陷，與其后的新建混凝土防滲墻和土工膜的聯(lián)合防滲效果較好也有關(guān)系。對(duì)該部位應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和分析。本文選取10個(gè)滲壓計(jì)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)建模中，復(fù)相關(guān)系數(shù)大于0.8的有4個(gè)，復(fù)相關(guān)系數(shù)0.7～0.8之間的有6個(gè)，總體擬合精度較好。模型分析表明，上游水位對(duì)壩體、壩基揚(yáng)壓力影響較為明顯，降雨對(duì)測(cè)孔水位變化影響也有一定顯著，并有一定滯后效應(yīng)。各測(cè)孔水位受時(shí)效影響較小，時(shí)效基本處于穩(wěn)定或趨于收斂。

3.2.2繞壩滲流定性定量分析表明，庫(kù)水位對(duì)兩岸繞壩滲流影響顯著，一般庫(kù)水位升高，滲壓值加大，特別是左岸繞壩滲流測(cè)點(diǎn)，與庫(kù)水位相關(guān)性較好。各滲壓計(jì)測(cè)值總體上變化正常，時(shí)效基本處于穩(wěn)定或趨于收斂，反映了兩岸山體滲流的實(shí)際性態(tài)。比較而言，右岸R3測(cè)點(diǎn)滲流壓力變幅隨庫(kù)水位變化較小，表明右岸坡繞滲情況基本較好；左岸坡滲流壓力變化與庫(kù)水位變化較為緊密，且變幅較大，可能與其位置在發(fā)電洞附近，受洞水影響有關(guān)。因此，發(fā)電洞對(duì)左岸的繞壩滲流問(wèn)題應(yīng)引起注意，建議加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和及時(shí)分析。繞壩滲流滲壓計(jì)存在停測(cè)、測(cè)值局部不穩(wěn)、測(cè)值不連續(xù)等現(xiàn)象，尤其是對(duì)于右岸，僅有 R3一個(gè)測(cè)點(diǎn)，難以全面反映右岸繞滲情況，應(yīng)對(duì)損壞測(cè)點(diǎn)盡快予以修復(fù)，并提高測(cè)值穩(wěn)定性和精度。

3.3防滲墻混凝土應(yīng)力應(yīng)變

大部分應(yīng)變計(jì)測(cè)值從混凝土防滲墻施工完成后逐漸減小，基本處于受壓狀態(tài)，表現(xiàn)出混凝土施工完成后彈性模量不斷增強(qiáng)的過(guò)程，符合混凝土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變變化的一般規(guī)律?；炷翍?yīng)變主要受內(nèi)部溫度變化影響，隨著防滲墻施工完成后混凝土水化熱的逐漸釋放，內(nèi)部溫度逐漸穩(wěn)定，目前各應(yīng)變計(jì)測(cè)值變化較為平緩，表明混凝土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變趨于穩(wěn)定。受庫(kù)水壓力影響，同一斷面位于混凝土防滲墻上游側(cè)豎向應(yīng)變計(jì)測(cè)值較大（壓應(yīng)變較?。?，下游側(cè)的豎向應(yīng)變計(jì)測(cè)值較?。▔簯?yīng)變較大）。各無(wú)應(yīng)力計(jì)的自由體積變形與相應(yīng)的內(nèi)部溫度變化規(guī)律基本一致，與混凝土熱脹冷縮的特性一致。目前應(yīng)變計(jì)及無(wú)應(yīng)力計(jì)中普遍存在停測(cè)、測(cè)值不穩(wěn)、測(cè)值跳躍等現(xiàn)象，表明儀器運(yùn)行多年，觀測(cè)精度和準(zhǔn)確度有所下降，部分儀器可能已出現(xiàn)故障。

4溢洪道位移分析

溢洪道位移呈一定的年周期變化，主要受氣溫的影響，一般表現(xiàn)為：氣溫下降，溢洪道水平位移表現(xiàn)為向上游位移，豎向位移表現(xiàn)為下沉，反之則反。其變化規(guī)律基本符合基巖熱脹冷縮的規(guī)律性。庫(kù)水位對(duì)溢洪道位移影響較小。各測(cè)點(diǎn)測(cè)值變化規(guī)律具有一致性，表明溢洪道變形均勻穩(wěn)定，無(wú)明顯相對(duì)位移現(xiàn)象。

從變化趨勢(shì)來(lái)看，溢洪道水平位移測(cè)值基本在-5～10毫米之間變化，基本趨于穩(wěn)定；豎向位移在2007年以前變幅及下沉位移均較大，之后測(cè)值基本在-20～10毫米之間變化，但總體表現(xiàn)為上抬位移趨勢(shì)。

從位移特征值統(tǒng)計(jì)來(lái)看，溢洪道水平位移向上游變形的最大測(cè)值為7毫米，向下游變形的最大測(cè)值為14毫米，豎向位移最大沉降量為28毫米，最大上抬位移量為27毫米。變形量相對(duì)較大，這可能與觀測(cè)精度相對(duì)不高有一定的關(guān)系，考慮溢洪道岸坡為高邊坡，建議提高觀測(cè)精度的同時(shí)加強(qiáng)觀測(cè)。

5評(píng)價(jià)

長(zhǎng)潭水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程經(jīng)兩年多時(shí)間的施工，大壩、溢洪道、泄洪洞和泄洪渠等重要建設(shè)工程都進(jìn)行了加固與整治，目前面貌一新，水庫(kù)病險(xiǎn)帽子摘掉了，病險(xiǎn)問(wèn)題得到了徹底解決。

除險(xiǎn)加固后，其主要功能不變，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，加固后大壩的安全性得到明顯提高，在規(guī)范化管理下，加固后的水庫(kù)已恢復(fù)到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，期間成功抵御了“云娜”、“卡奴”、“燦鴻”等超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，發(fā)揮出了大型水利工程的興利減災(zāi)的巨大社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：鄭翔，本科學(xué)歷，臺(tái)州市黃巖區(qū)長(zhǎng)潭水庫(kù)管理局，助理工程師，研究方向：水利工程管理。