水庫水位快速變動對庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性的影響

□常根軍

（鄭州市常莊水庫管理處）

水庫水位快速變動對庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性的影響

□常根軍

（鄭州市常莊水庫管理處）

水庫水位快速變動在水庫運(yùn)行管理中經(jīng)常遇到，易誘發(fā)庫區(qū)岸坡各種形式的破壞，如崩岸、滑坡等，造成水庫和庫岸群眾邊界矛盾，影響水庫正常運(yùn)行管理。通過分析庫水位快速上升、快速下降及坡腳侵蝕對庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性的影響，對庫區(qū)岸坡日常運(yùn)行管理提出相關(guān)治理措施建議，在水庫正常運(yùn)行管理中防患于未然。

水庫；水位快速變動；岸坡穩(wěn)定；影響

0 前言

山區(qū)、丘陵區(qū)水庫汛期降雨由于流域內(nèi)地形坡度大、河道比降大、匯流時(shí)間短、流量大、流速大，造成水庫水位快速上漲，山區(qū)、丘陵區(qū)庫區(qū)岸坡陡峭，土體長期含水量較小，水庫水位快速上漲引起岸坡地下水位上升及水浪沖擊、掏刷岸坡，易造成岸坡崩塌。水庫水位快速下降，岸坡土體含水消散，地下水位與庫水位形成水位差，岸坡土體形成滲流，由于岸坡原庫水位以下土體屬于飽和水土體，抗剪力小，易形成圓弧滑動面或垂直崩岸。通過庫水位快速變化及變化過程中水土的相互作用對水庫岸坡穩(wěn)定性影響的分析，揭示庫水位變化過程對水庫岸坡穩(wěn)定性影響規(guī)律。

1 水位快速上升對庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性分析

小型水庫由于庫容、流域面積較小，汛期遭遇短時(shí)強(qiáng)暴雨時(shí)，形成水庫蓄水量、庫水位快速增長，岸坡下部首先淹沒，淹沒部分土體快速形成飽和土體，對上部土體產(chǎn)生托浮作用，這種水體托浮作用抵抗滑坡體的重量，使得坡腳的有效重量減小，造成整個(gè)滑坡體的抵抗力減小，穩(wěn)定性降低。

1.1 岸坡穩(wěn)定性隨時(shí)間變化分析

水位上升過程中，岸坡土體穩(wěn)定的安全系數(shù)隨時(shí)間增長呈現(xiàn)先增后減趨勢。在不考慮土體軟化效應(yīng)及非飽和土體對土體穩(wěn)定性的影響，土體受到水體托浮作用造成岸坡滑坡體的滑動力減小，坡面水壓力及滲透力對岸坡穩(wěn)定性起有利作用，岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)漸增；當(dāng)庫水位達(dá)到最高水位后，隨著庫水位與岸坡土體地下水位差逐漸減小，岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定。

1.2 岸坡穩(wěn)定性隨庫水位上升分析

水位上升過程中，岸坡土體穩(wěn)定的安全系數(shù)隨庫水位增長呈現(xiàn)先減后增趨勢。在庫水位上升初期，短時(shí)間內(nèi)坡腳被土體被水淹沒，土體抗滑穩(wěn)定性減小，土體由于水位上升產(chǎn)生水體托浮力作用較小，此時(shí)岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)降低；隨著庫水位逐漸上升，岸坡土體受到水體托浮力逐漸增大，下滑力逐漸減小，坡面水壓力及滲透力有利影響，使得岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)逐漸增大。

2 水位快速下降對庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性分析

庫水位一般情況下長期保持相對穩(wěn)定水位，當(dāng)汛期洪水引起庫水位快速上升后，庫區(qū)蓄水通過非控制性溢洪道泄洪又引起庫水位快速下降，以及水庫調(diào)度運(yùn)行引起庫水位快速下降，岸坡土體突然失去水庫水體托浮作用，及岸坡土體中地下水不能快速排出，極有可能導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)誘發(fā)滑坡，特別是岸坡土體滲透系數(shù)小的時(shí)候，這種影響將更加顯著。

2.1 岸坡穩(wěn)定性隨時(shí)間變化分析

庫水位快速下降造成岸坡上部受到靜水壓力消失，下部受到靜水壓力減小，岸坡下滑體受到水體托浮力減小，滲透力增大，岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)快速變??；隨著庫水位繼續(xù)降低，岸坡下滑體所受水體托浮力變化趨緩，水力坡降逐漸變小，滲透力逐漸變小，岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)逐漸回升，整個(gè)岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)呈快速下降、緩升、趨穩(wěn)態(tài)勢。

2.2 岸坡穩(wěn)定性隨庫水位下降分析

庫水位快速下降過程中，岸坡地下水向水庫內(nèi)滲流，由于庫水位快速下降，此時(shí)岸坡地下水位下降滯后仍維持高水位，岸坡下滑體所受浮托力減小不大，坡面水壓力上部消失，下部減小，滲透力向外，全部處于不利因素，岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)快速減小，逐漸達(dá)到安全系數(shù)最小；隨著岸坡地下水位逐漸降低，岸坡下滑體所受托浮力變化較小，滲透力逐漸減小，岸坡穩(wěn)定性安全系數(shù)又開始回升，最終達(dá)到穩(wěn)定的安全系數(shù)。

3 坡腳侵蝕對庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性分析

一般情況下水庫水位在一個(gè)相對水位幅度內(nèi)變動，這個(gè)水位變動區(qū)間的岸坡坡腳是受庫內(nèi)波浪作用及水庫水位上升、下降時(shí)地下水的滲透作用等因素影響，造成岸坡抵抗荷載減小、坡腳侵蝕和崩坍。正常情況下此種破壞規(guī)模較小，如果岸坡上部荷載較重及存在較大滑坡體，坡腳侵蝕和崩坍容易誘發(fā)上部滑坡體產(chǎn)生滑動。

4 庫區(qū)岸坡穩(wěn)定治理建議

水庫岸坡在庫水位快速變動、汛期長時(shí)間連續(xù)降雨和暴雨情況下，容易引起岸坡崩坍、滑坡等破壞，滑動面形狀以圓弧居多，水庫庫區(qū)岸坡穩(wěn)定防治主要采取以下措施。一是水庫運(yùn)行調(diào)度過程中，盡可能防止庫水位快速變動工況出現(xiàn)。二是岸坡頂部修筑排水設(shè)施，預(yù)防雨水下滲降低土體抗剪力，防止土體下部滑坡面產(chǎn)生滑坡。三是對陡峭岸坡土體上部進(jìn)行削坡，減小岸坡荷載，增加滑坡體抗滑能力。四是對岸坡庫水位經(jīng)常變動區(qū)的坡腳進(jìn)行貼坡防護(hù)，防護(hù)體設(shè)置滲水過濾措施，利于土體地下水進(jìn)出暢通，防止庫區(qū)波浪侵蝕岸坡坡腳。

5 結(jié)語

水庫在運(yùn)行管理中，庫區(qū)岸坡出現(xiàn)崩坍、滑坡是水庫管理單位所困擾的問題，由于大部分水庫庫區(qū)未劃邊定界，一般情況下以水庫校核洪水位的移民遷陪高程線作為庫區(qū)邊界，遷培高程線在實(shí)際現(xiàn)場不能確定具體位置，并且由于長時(shí)間水庫運(yùn)行，岸坡產(chǎn)生坍塌、滑坡，使得遷培高程線不斷向外延伸。庫區(qū)岸坡破壞經(jīng)常造成水庫管理機(jī)構(gòu)和當(dāng)?shù)厝罕姰a(chǎn)生邊界矛盾，缺少相關(guān)政策、法律解決這種矛盾。因此，分析掌握水庫水位快速變動對庫區(qū)岸坡穩(wěn)定性的影響，對易產(chǎn)生岸坡破壞部位進(jìn)行防護(hù)處理，防患于未然，對水管單位提高水庫管理水平具有重要意義。

編輯：劉長垠 韋詩佳

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2017-1-5