溫州市仰義水庫(kù)大壩滲流異常成因分析

袁 慧，袁 亮

（溫州市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 溫州 325000）

1 工程概況

仰義水庫(kù)位于溫州市鹿城區(qū)仰義街道鄭家垟，距市區(qū)14 km，地處南雁蕩山延脈，甌江支流。壩址以上集雨面積11.5 km2，主河道長(zhǎng)5.1 km（至分水嶺），河道平均坡降2.18%。正常水位72.20 m，正常庫(kù)容913 萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水位74.65 m（P=1%），校核洪水位75.59 m（P=0.05%），總庫(kù)容1158.3 萬(wàn)m3，是一座以防洪、供水為主，兼顧灌溉等綜合利用的中型水庫(kù)。水庫(kù)工程等別為Ⅲ等，永久建筑物級(jí)別為3 級(jí)，參照土石壩的要求，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)取100 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)取2000 年一遇。

仰義水庫(kù)主壩（見(jiàn)圖1）為粘土斜墻壩，壩頂高程為77.5 m，壩頂長(zhǎng)度106 m，最大壩高40 m；壩頂寬4.9 m，防浪墻墻頂高程78.5 m。溢洪道位于大壩左岸山岙，溢洪道為開(kāi)敞式溢洪道+1 孔控制閘，溢洪道凈寬25.2 m，其中開(kāi)敞式溢洪道堰頂高程72.2 m，寬23 m?？刂崎l閘底高程70.2 m，寬2.2 m，采用手動(dòng)螺桿式啟閉機(jī)啟動(dòng)。

于2016 年6 月發(fā)現(xiàn)大壩出現(xiàn)滲流異?，F(xiàn)象，當(dāng)時(shí)水庫(kù)下游量水堰滲水量突然增大，且滲水呈現(xiàn)非常渾蝕狀態(tài)，水庫(kù)出現(xiàn)滲流異?，F(xiàn)象以來(lái)，水庫(kù)現(xiàn)一直保持較低水位運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間低水位運(yùn)行不利于水庫(kù)興利以及防洪作用的發(fā)揮。

為了保障水庫(kù)的安全運(yùn)行，從根本上解決大壩滲流異常的問(wèn)題，找出具體的滲流異常原因，對(duì)大壩滲流異常的原因展開(kāi)排查及分析工作。

2 水庫(kù)大壩滲流原因檢查方法

2.1 現(xiàn)場(chǎng)巡查

查看大壩滲流最直接的方式就是現(xiàn)場(chǎng)查看，在2018 年8月～9 月期間組織有關(guān)技術(shù)人員，利用仰義水庫(kù)庫(kù)水位較低的有利時(shí)機(jī)，對(duì)大壩進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)檢查，檢查結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 仰義水庫(kù)主壩斷面圖

表1 現(xiàn)場(chǎng)檢查檢查部位及結(jié)果

經(jīng)檢查，大壩兩岸坡無(wú)滲流和濕潤(rùn)現(xiàn)象；量水堰滲水比較渾濁，檢查當(dāng)天天氣晴朗，前后兩天無(wú)降雨,溢洪道滲流未見(jiàn)異常，基礎(chǔ)防滲效果較好。再次檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)下游壩腳處的量水堰滲水呈現(xiàn)一定的渾濁現(xiàn)象。

2.2 歷史檢測(cè)資料

2.2.1 壩體滲流

2010 年5 月建成的現(xiàn)有大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為觀測(cè)水庫(kù)壩體的防滲效果，共設(shè)置了2 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面,每個(gè)斷面設(shè)置了7 個(gè)滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共14 支滲壓計(jì)觀測(cè)壩體滲流。

各測(cè)點(diǎn)特征值見(jiàn)表2、表3，由于P2’、P10’接近于下游壩腳，且排水條件較好，可近似為下游水位,因此采用這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)的歷史資料進(jìn)行滲流分析。

表2 0+025 斷面各測(cè)點(diǎn)位勢(shì)特征表

表3 0+055 斷面各測(cè)點(diǎn)位勢(shì)特征表

（1）2010 年～2011 年歷史監(jiān)測(cè)資料

大壩0+025 斷面和0+055 斷面滲壓計(jì)過(guò)程線（2010 年～2011 年）見(jiàn)圖2、圖3。2010 年進(jìn)入主汛期后受降雨的影響，7月26 日最高庫(kù)水位達(dá)70.35 m，相應(yīng)下游壩基水位37.52 m（P2’）、38.8 m（P10’）。從各測(cè)點(diǎn)的過(guò)程線來(lái)看，位于上游側(cè)2只滲壓計(jì)（P4、P12）滲壓水位與庫(kù)水位相比下降不大，斜墻防滲效果較好。

圖2 大壩0+025 斷面滲壓計(jì)過(guò)程線（2010 年～2011 年）

圖3 大壩0+055 斷面滲壓計(jì)過(guò)程線（2010 年～2011 年）

（2）2016 年～2017 年監(jiān)測(cè)資料

圖4 壩0+025 斷面滲壓計(jì)過(guò)程線圖（2016 年～2017 年）

由圖4 可知，P1’、P2’、P4、P6、P8、與庫(kù)水位相關(guān)性較差，P5、P7 與庫(kù)水位相關(guān)性較明顯，且變幅較大，P5 位于上游壩坡，P7 位于下游壩坡，說(shuō)明P5、P7 位置壩體滲流受庫(kù)水位影響較大，土體防滲性能一般。

圖5 壩0+055 斷面滲壓計(jì)過(guò)程線圖（2016 年～2017 年）

由圖5 可知，P9’、P10’、P12、P13、P14、P15、P16 與庫(kù)水位相關(guān)性較差，且變幅較小，說(shuō)明在壩0+055 位置處壩體浸潤(rùn)線受水位影響較小，該段土體防滲性能較好。

2.2.2 繞壩滲流

為了觀測(cè)大壩的繞壩滲流情況，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一共埋設(shè)了6 支繞壩測(cè)壓管，分別是RC1～RC6，從觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，蓄水驗(yàn)收前測(cè)壓管數(shù)據(jù)與庫(kù)水位相關(guān)性較差，且變幅較小。水庫(kù)繞壩測(cè)壓管實(shí)測(cè)過(guò)程線見(jiàn)圖6～圖9。

圖6 左岸繞壩測(cè)壓管水位過(guò)程線（2010 年～2011 年）

圖7 左岸繞壩滲流過(guò)程線圖（2016 年）

對(duì)比左岸繞壩滲流測(cè)壓管水位過(guò)程線（圖6、圖7）可知，測(cè)壓管的水位與庫(kù)水位相關(guān)性較差，且變幅較小，說(shuō)明左岸壩體防滲性能較好。

圖8 右岸繞壩測(cè)壓管水位過(guò)程線（2010 年～2011 年）

圖9 右岸繞壩測(cè)壓管水位過(guò)程線（2016 年）

對(duì)比右岸繞壩滲流的測(cè)壓管水位過(guò)程線（圖8、圖9）可知，RC4、RC6 測(cè)壓管的水位與庫(kù)水位相關(guān)性較差，且變幅較小，RC5 測(cè)壓管的水位與庫(kù)水位相關(guān)性一般，且有一定的變幅，說(shuō)明RC5 位置處可能存在輕微的繞壩滲流。

（3）量水堰

結(jié)合量水堰現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，重點(diǎn)查看量水堰歷年資料，壩體滲流量有效的滲流監(jiān)測(cè)資料得出量水堰滲流量與庫(kù)水位變化過(guò)程線，仰義水庫(kù)2013 年及2018 年滲流過(guò)程線見(jiàn)圖10～圖11。

圖10 大壩2013 年滲流過(guò)程線

圖11 大壩2018 年滲流過(guò)程線

由2013 年～2018 年多年的量水堰觀測(cè)資料提取在相同情況（同等水位以及相同天氣情況）下游量水堰觀測(cè)情況進(jìn)行分析，具體結(jié)果見(jiàn)圖12。

圖12 大壩多年量水堰對(duì)比情況圖（2014 年～2018 年）

由圖12 可知：在庫(kù)水位52.0 m 高程處時(shí)，下游量水堰堰上水頭差別不大，量水堰堰上水頭基本保持在30 mm，滲流量約為0.25 L/s；當(dāng)庫(kù)水位約為57.0 m 高程處時(shí)，下游量水堰堰上水頭較庫(kù)水位52.0 m 高程時(shí)有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在50 mm～60 mm，滲流量約為0.78 L/s～1.23 L/s，滲流量最大年份出現(xiàn)在2016 年。當(dāng)庫(kù)水位約為62.0 m 高程處時(shí)，下游量水堰堰上水頭較庫(kù)水位57.0 m 高程時(shí)有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在70 mm～80 mm，滲流量約為1.81 L/s～2.53 L/s，滲流量最大年份出現(xiàn)在2018 年。當(dāng)庫(kù)水位約為65.0 m 高程處時(shí)，下游量水堰堰上水頭較庫(kù)水位62.0 m高程時(shí)有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在70 mm～92 mm，滲流量約為0.78 L/s～3.69 L/s，滲流量最大年份出現(xiàn)在2018 年。當(dāng)庫(kù)水位約為67.0 m 高程處時(shí)，下游量水堰堰上水頭較庫(kù)水位65.0 m 高程時(shí)有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在80 mm～95 mm，滲流量約為2.53 L/s～3.89 L/s，滲流量最大年份出現(xiàn)在2016 年。對(duì)比多年的滲流量可以得出，在庫(kù)水位以及天氣相同情況下，大壩下游量水堰堰上水頭有增大的趨勢(shì)，說(shuō)明壩體滲流量有增大的趨勢(shì)。

同時(shí)對(duì)比下游量水堰滲水出現(xiàn)渾濁的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 仰義水庫(kù)量水堰出現(xiàn)渾濁記錄表

2016 年首次出現(xiàn)渾濁水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，2018 年出現(xiàn)的都是間歇1 h～3 h，渾水時(shí)間的量水堰高程比平時(shí)高出10 mm～20 mm 左右，自然恢復(fù)到正常量水堰水位時(shí)，出水就變清。

根據(jù)表4 可以看出當(dāng)庫(kù)水位位于65.0 m～68.0 m 高程附近時(shí)，量水堰滲水出現(xiàn)渾蝕的次數(shù)以及時(shí)間相應(yīng)增加，說(shuō)明大壩壩體可能在65.0 m～68.0 m 高程附近可能存在相關(guān)的滲漏通道，從而使得下游滲水出現(xiàn)渾蝕現(xiàn)象。

3 結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論

（1）水庫(kù)主壩曾在2016 年6 月末至7 月初大壩滲流出現(xiàn)過(guò)異常，現(xiàn)狀水庫(kù)基本上保持低水位運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)大壩下游量水堰處的滲水有一定的渾濁，防滲體系與堆石壩體接觸部位的反濾結(jié)構(gòu)可能局部被破壞，從而使得壩體內(nèi)的防滲體系的細(xì)小顆粒被帶出，滲水出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。

（2）大壩滲流量與水庫(kù)上游水位關(guān)聯(lián)較密切，上游水位增高，滲流量增大，上游水位降低，滲流量減少；壩區(qū)降雨量的大小對(duì)滲流量的觀測(cè)成果有一定的影響，當(dāng)降雨量較大時(shí)，滲流量增大。

（3）主壩在壩0+025 斷面P5、P7 與庫(kù)水位相關(guān)性較明顯，且變幅較大，P5 位于上游壩坡，P7 位于下游壩坡，說(shuō)明P5、P7 位置壩體滲流受庫(kù)水位影響較大，土體防滲性能較差。

綜合上述大壩監(jiān)測(cè)資料分析成果，雖然主壩曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)滲流異?，F(xiàn)象，但對(duì)大壩的整體安全性影響較小，仰義水庫(kù)大壩處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 建議

（1）溢洪道末端當(dāng)庫(kù)水位位于59.0 m～68.0 m 高程附近時(shí)，量水堰滲水出現(xiàn)渾蝕的次數(shù)以及時(shí)間相應(yīng)增加，說(shuō)明大壩壩體在59.0 m～68.0 m 高程附近可能存在滲漏通道，從而使得下游滲水時(shí)斷時(shí)續(xù)出現(xiàn)渾蝕現(xiàn)象。為大壩的結(jié)構(gòu)安全著想，建議水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中庫(kù)水位嚴(yán)格按照上級(jí)批復(fù)的汛限水位進(jìn)行調(diào)度（2019 年批復(fù)的汛限水位為65.0 m）。

（2）結(jié)合相關(guān)地質(zhì)勘查報(bào)告，在主壩左壩肩高程約59.0 m～68.0 m 處屬?gòu)?qiáng)透水帶，滲透系數(shù)約為1.0×10-2cm/s，該段滲透系數(shù)不滿足要求，建議對(duì)壩體進(jìn)行防滲加固。

（3）由于水庫(kù)自2016 年6 月出現(xiàn)滲流異?，F(xiàn)象以來(lái)，水庫(kù)現(xiàn)一直保持低水位運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間低水位運(yùn)行不利于水庫(kù)興利以及防洪作用的發(fā)揮，建議對(duì)水庫(kù)進(jìn)行防滲加固，以保證水庫(kù)能夠正常蓄水，充分發(fā)揮水庫(kù)的綜合效益。