西干渠渠堤安全檢測與評價(jià)研究

徐向春

（寧夏回族自治區(qū)西干渠管理處，銀川750021）

1 引言

由于西干渠渠堤工程堤線長，渠堤內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土質(zhì)不均，大填方段較多，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，多屬于險(xiǎn)工險(xiǎn)段，部分渠堤段落存在堤基滲漏、管涌等現(xiàn)象。目前，干渠渠堤的安全檢查是劃分責(zé)任落實(shí)到人，堅(jiān)持一日兩巡，通過人工查看的方式進(jìn)行安全檢查，渠堤內(nèi)部很難充分了解和掌握，導(dǎo)致部分除險(xiǎn)加固工程建設(shè)規(guī)劃缺乏數(shù)據(jù)支撐，人為判斷比重過大，違背了現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)的理念。西干渠作為今后銀川都市圈城鄉(xiāng)西線供水工程重要水源地，渠堤安全關(guān)系城市生態(tài)建設(shè)和灌區(qū)百姓農(nóng)田灌溉安全。因此，采用先進(jìn)科學(xué)的無損手段對堤防隱患進(jìn)行探測十分重要。

2 西干渠工程現(xiàn)狀

西干渠沿線南高北低，由西向東傾斜，干渠受賀蘭山東麓山洪威脅較大，東堤安危是干渠安全行水的關(guān)鍵，由于渠道堤防建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，多為沙土填筑，部分渠段滲漏嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅干渠安全[1]。

3 西干渠渠堤安全檢查的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

西干渠建設(shè)初期渠堤堤身單薄，填筑材料主要以黏土摻雜混合料填筑，干渠東堤沿線有外坡滲漏、管涌和滑塌等現(xiàn)象，渠堤運(yùn)行存在隱患。尤其是干渠在大流量50m/s 以上運(yùn)行時，滲漏現(xiàn)象十分嚴(yán)重。渠道的安全檢查是以人工檢查為主，通過4h 觀測一次水位，判斷渠道水位狀況。隨著大型灌區(qū)續(xù)建配套工程的建設(shè)，西干渠管理處采取對干渠東堤外坡采取加筑戧臺栽植樹木生物固堤和外坡腳鋪設(shè)反濾石料，滲漏現(xiàn)象有所緩解，干渠安全穩(wěn)步推進(jìn)。但是西干渠處于賀蘭山東側(cè)，沿線有較大山洪溝道43 條，干渠安全受到威脅[1]。

4 無損檢測處理措施

4.1 西干渠渠堤無損探測方法選擇

堤防安全檢測主要有高密度電法、探地雷達(dá)法、地震映像法、示蹤法及流場法等，本次對西干渠探測選2 座病險(xiǎn)退水閘和模擬渠堤實(shí)驗(yàn)平臺，用高密度電法、探地雷達(dá)法和地震映像法進(jìn)行檢測。本文運(yùn)用3 種方法對病險(xiǎn)水閘兩側(cè)渠堤和實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行堤防隱患無損探測研究，以期找到適合堤防隱患無損探測的物探方法或方法組合。

4.2 堤壩無損探測任務(wù)

4.2.1 模擬渠堤實(shí)驗(yàn)平臺檢測

通過建設(shè)模擬西干渠填方渠堤實(shí)驗(yàn)平臺，在平臺中埋設(shè)渠堤中常見的砂石料層，大樹根，鋼管（模擬鼠洞）、土袋等不同介質(zhì)，對模擬渠堤實(shí)驗(yàn)平臺采取3 種方法進(jìn)行探測，經(jīng)過數(shù)據(jù)的采集、處理、反演成圖、解釋推斷堤防隱患位置及類型。

4.2.2 邵里退水閘和銀安退水閘安全檢測

由于邵里、銀安退水閘年久失修，出水口兩側(cè)護(hù)坡滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重。通過整理模擬渠堤實(shí)驗(yàn)平臺探測結(jié)果的反演資料，對兩座退水閘上下游渠堤進(jìn)行探測，針對可能的堤防隱患，利用3 種方法開展堤防隱患進(jìn)行探測試驗(yàn)，為兩座水閘翻建提供基礎(chǔ)資料。

在2 座水閘翻建工程完成后，繼續(xù)運(yùn)用無損檢測技術(shù)對水閘上下游渠堤進(jìn)行探測，分析隱患的地球物理特征，確定堤防隱患參數(shù)和可選取物探方法；通過數(shù)據(jù)資料的處理及解釋，建立堤防隱患解釋模型；開展試驗(yàn)區(qū)堤防隱患地球物理探測，結(jié)合堤防隱患物性參數(shù)解釋模型對探測數(shù)據(jù)資料進(jìn)行處理和解釋。利用物探方法確定的試驗(yàn)區(qū)隱患進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，對堤防隱患物性參數(shù)模型加以修正和改進(jìn)。

4.3 取得的成果

4.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺成果

發(fā)現(xiàn)綜合利用高密度電阻率法和探地雷達(dá)法探測堤防隱患效果較好，兩種方法可以很好地互相驗(yàn)證，不會遺漏隱患信息。高密度電阻率法和探地雷達(dá)法結(jié)合能夠探測渠堤中存在的樹根、鼠洞、砂礫層、土質(zhì)不均勻等隱患效果較好。

4.3.2 退水閘成果

利用高密度電法探測邵里閘和銀安閘2 處渠堤，并且分別在停水期和行水期進(jìn)行了檢測，由于停水和行水期渠堤含水率不同，通過停水期和行水期對比可以得出，行水期電阻率背景場比停水期背景場低，只有停水期的一半左右，加之由于兩處渠堤內(nèi)部土粒介質(zhì)不同，總結(jié)出渠堤內(nèi)部不同介質(zhì)情況下的結(jié)論：

1）人工沙土填筑的渠堤（銀安閘附近）。行水期電阻率背景場比停水期背景場低，約為停水期的1/3，異常由原來的條帶狀變?yōu)閳F(tuán)狀，高密度異常圈定范圍由原來的低于50Ω·m 降到低于15Ω·m。

2）原始地層開挖的渠堤(邵里閘附近）。行水期電阻率背景場比停水期背景場低，只有停水期的一半左右，高密度異常圈定范圍由原來的低于400Ω·m 降至低于150Ω·m。

4.3.3 3 種方法的有效性分析

3 種方法的互相驗(yàn)證，能減少隱患的遺漏：（1）高密度電阻率法的優(yōu)點(diǎn)有抗干擾能力強(qiáng)，分辨率較高，探測深度較深，成本較低，效率較高。缺點(diǎn)是對隱患的反映有個體效應(yīng)，隱患平面位置和深度定位較差。探測渠堤中存在的砂礫層以及砂礫層是否含水等隱患效果較好。（2）探地雷達(dá)法（100MHz）探測渠堤隱患的優(yōu)點(diǎn)有分辨率高、成本低、效率高、隱患位置和深度定位準(zhǔn)確。缺點(diǎn)是抗干擾能力弱，探測深度較淺。水工建筑物質(zhì)量和水工建筑物空洞隱患只能用探地雷達(dá)法（天線頻率大于等于100MHz）探測效果較好。（3）地震影像法可以很好地驗(yàn)證探地雷達(dá)法和高密度電法剖面發(fā)現(xiàn)的隱患。（4）高密度電阻率法、地震影像法和探地雷達(dá)（100MHz 天線）結(jié)合探測渠堤中存在的土質(zhì)不均勻、滲漏通道等隱患效果較好。探地雷達(dá)法100MHz 以上天線探測閘室質(zhì)量和閘底空洞隱患效果較好。

4.4 對本次探測成果的分析

邵里、銀安退水閘在翻建前出水口護(hù)坡都存在漏水現(xiàn)象，通過無損探測技術(shù)也探測出邵里退水閘上下游渠堤內(nèi)部有砂礫石層，經(jīng)過開挖也進(jìn)行了驗(yàn)證，銀安退水閘漏水原因是進(jìn)水口防滲墻埋深不夠。2 座退水閘翻建后，銀安退水閘出水口不存在漏水現(xiàn)象，但是邵里退水閘仍然存在漏水現(xiàn)象，通過翻建后采取物探方法對邵里閘上下游渠堤進(jìn)行探測，探測成果顯示邵里退水閘閘室兩側(cè)異常區(qū)范圍增大，更靠近閘室位置，且擋水墻只修建了不到15m，從高密度電法剖面來看，推測閘室兩側(cè)地層在閘室翻建過程中發(fā)生擾動，導(dǎo)致地層滲水更嚴(yán)重了，擋水墻太短沒有起到應(yīng)有的作用，是邵里閘翻建后還在滲水的主要原因，建議邵里閘擋水墻沿上下游加長或采用其他防滲工程措施。

5 結(jié)語

物探方法探測堤防隱患，無破壞，效率高，寧夏目前還沒有采取無損探測技術(shù)對渠堤進(jìn)行安全檢測。本文通過對2 座退水閘出水口護(hù)坡滲水分析渠堤內(nèi)部介質(zhì)，并找出行水、停水期隱患規(guī)律，探索出一套適用西干渠渠堤介質(zhì)隱患探測方法或方法組合，總結(jié)出適用堤防隱患無損探測的成熟技術(shù)方法，指導(dǎo)水庫除險(xiǎn)加固，分析水工建筑物和干渠渠堤的安全運(yùn)行狀況。通過無損探測技術(shù)檢測渠堤安全運(yùn)行狀況，可降低潰壩水害事故的發(fā)生概率，為水安全提供基礎(chǔ)資料。