碧流河水庫主壩滲流安全分析

高香凱

(大連市碧流河水庫有限公司，遼寧 大連 116221)

1 工程概況

碧流河水庫地處大連市北部，位于大連市普蘭店區(qū)、莊河市、遼寧營口市蓋州市三市交界處，距大連170km，1975年10月動工修建，1986年10月竣工并投入運行?？値烊?.34億m3，按500a一遇洪水設(shè)計、10000a一遇洪水校核，多年平均徑流量6.6億m3，控制流域面積2085km2，占全流域面積74.3%，是以城市供水為主，兼有防洪、發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的國家大Ⅱ型水利樞紐工程。工程包括主壩、輸水洞、水電站以及三座副壩，其中主壩長708.5m，最大壩高53.5m，由瀝青混凝土心墻堆石壩、混凝土重力壩、瀝青混凝土心墻土壩等多種壩型組成。溢流壩段長108m，有9孔弧形閘門，啟閉方式為固定卷揚式；一副壩為黏土心墻壩，壩長227m，最大壩高21.7m；二副壩為風(fēng)化砂均質(zhì)壩，壩長380m，最大壩高9.3m；三副壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，壩長53.5m，最大壩高10m；壩后式電站裝有發(fā)電機組三臺，總裝機容量5250kW，最大日供水能力達到150萬m3。

2 大壩觀測系統(tǒng)布置

2.1 水庫主要監(jiān)測項目

碧流河水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)由自動化監(jiān)測和人工監(jiān)測兩部分系統(tǒng)組成。自動化監(jiān)測系統(tǒng)包括：水平位移觀測、裂縫觀測、撓度觀測、傾斜觀測、繞壩滲流、壩基揚壓力、土壩、一、二副壩浸潤線觀測；人工觀測包括：主壩壩體、壩基、一副壩垂直位移觀測、一副壩水平位移觀測、主壩土壩滲流量觀測[1-3]。

2.2 主壩滲流監(jiān)測系統(tǒng)布置

主壩滲流監(jiān)測系統(tǒng)布置如圖1和圖2所示。

3 主壩滲流安全分析

3.1 瀝青混凝土心墻砂礫石壩段、堆石壩段計算斷面和滲透系數(shù)的選取

3.1.1 計算斷面的選取

根據(jù)相關(guān)資料，選取主壩砂礫石壩段、主壩堆石壩段典型斷面作為滲流有限元計算分析斷面，分別見圖3、圖4。

3.1.2 初始滲透系數(shù)的選取

各典型斷面壩殼料、心墻過渡帶、瀝青混凝土心墻、壩基帷幕、基巖體等區(qū)域的材料滲透系數(shù)依據(jù)水庫檢測報告、施工質(zhì)量報告、灌漿總結(jié)報告等資料綜合確定?；炷辽w板、排水棱體滲透系數(shù)根據(jù)工程經(jīng)驗分別取1×10-7cm/s、1×10-2cm/s，計算斷面各區(qū)滲透系數(shù)初始值見表1。

表1 碧流河水庫土石壩滲流場各區(qū)滲透系數(shù)初始值

3.2 砂礫石壩段、堆石壩段各特征水位時滲流計算分析

主壩砂礫石壩段、堆石壩段依據(jù)表 3.31中的滲透系數(shù)值，分別計算校核洪水位72.6m、設(shè)計洪水位71.0m、正常蓄水位69.0m時的各計算斷面大壩滲流場，計算工況見表2。通過理正滲流分析軟件，采用有限元分析法對主壩砂礫石壩段、主壩堆石壩典型斷面滲流計算結(jié)果，各特征水位下關(guān)鍵部位滲流要素計算成果見表3和表4。

表2 大壩滲流計算工況組次表

表3 主壩砂礫石壩段典型斷面在各特征水位下關(guān)鍵部位滲流要素計算表

表4 主壩堆石壩段典型斷面在各特征水位下關(guān)鍵部位滲流要素計算表

3.3 混凝土壩段觀測資料分析

主壩混凝土壩段除左聯(lián)Y14、Y15、Y16和Y19滲壓計水位高于下游水位外，其他各測點水位均低于下游水位。各測點水位過程線見圖5，圖6，Y19測點水位變化與庫水位相關(guān)性較好，總體上水位有逐漸降低的趨勢。

2011年8月份庫水位最高69.74m時，Y14、Y15和Y16的水位分別為35.63m、36.89m、36.99m，位勢分別為12.6%、15.9%、16.1%，位勢較低。

4 結(jié) 論

通過計算分析，可以得出：①通過觀測資料分析，主壩混凝土壩段滲流正常，壩體運行穩(wěn)定；②通過主壩砂礫石壩段、堆石壩壩段各計算斷面滲流分布圖可見，各斷面流網(wǎng)性態(tài)符合各種類型土石壩的滲流規(guī)律，且不論何種工況，主壩砂礫石壩段、堆石壩段大部分水頭消散于心墻和防滲帷幕附近，壩后剩余位勢分別僅約為10%、30%，表明大壩防滲體系截滲效果顯著，各部分滲透坡降均小于允許值，大壩滲流穩(wěn)定滿足要求，大壩運行安全穩(wěn)定[4]。