对榆林市榆阳区尤家峁水库大坝渗透破坏的思考

高玲霞

（榆林市榆阳区尤家峁水库管理处 陕西 榆林 719000）

1 工程概况

尤家峁水库为水力冲填（即水拉沙）均质沙坝，水库投入运行一年后就开始显现大坝渗流破坏问题。因此，开展尤家峁水库大坝渗透破坏方面的监测和研究，对水库安全运行管理具有非常重要的现实意义。

尤家峁水库位于榆林市榆阳区榆阳镇尤家峁村，坝址地处无定河一级支流榆溪河右岸支流沙河下游。1988年10月竣工投运，2003年3月至2004年8月进行了水库除险加固。水库总库容1584万m3，坝高29m,坝顶高程1099m，正常蓄水位1094.25m，死水位1082m。

水库除险加固工程在主坝坝前1097m高程处实施了高压摆喷防渗幕墙，但未深入左坝肩和主副坝间，也未至不透水层。原坝下棱式反滤体顶高程1076.8m，除险加固时增设了贴坡式反滤层，顶高程1080.0m。

水库蓄水后因坝体渗流破坏问题，多年来一直处于限制水位运行。水库仅在2007年达到最高蓄水位1094.2m。水库每年为下游农灌补水及城市供水600万m3～800万m3。

2 大坝渗透破坏的形成与发展

尤家峁水库蓄水运行初期，不含坝基的渗流量约0.11m3/s。库水位在1086.0m以下运行时，反滤体排水暗管出水正常，但反滤体以上坝坡及左右坝肩结合部位出现小范围潮湿现象。随着库水位升高，潮湿部位呈现散浸状，并形成多条细小渗流冲沟。1990年库水位达1089.0m时，10余处冲沟有明显的集中翻砂冒水现象，左、右坝肩结合部位首先出现渗流带沙破坏情况。

1992年，两坝肩结合部位和大坝背水坡3处渗流破坏较为严重，尤以左坝肩结合部位最为严重，冲沟长达15m，当时对两坝肩结合部位渗流冲沟采取了碎石子反滤导渗措施。1998年库水位至1090.0时，左、右坝肩结合部位渗流冲沟分别长达30m和20m，原碎石反滤料全部被冲沟流沙淤埋，完全失去了反滤导渗作用。同时大坝背水坡又有3处渗流冲沟发展较快，冲沟长达10m。同年对所有渗流冲沟进行了回填处理，采取柳桩柴草围堰反滤排水，最初几年运行效果较好。对左坝坡一集中渗流逸出处，采取反滤围井导渗，效果较好。

水库除险加固前库水位最高达1092.0m时，坝下渗流量约0.3m3/s，左坝肩渗流量约0.15m3/s，是右坝肩渗流量的2倍多。左坝肩坝坡结合处滑塌面渗流逸出点高程达1087.0m，右坝肩滑塌面逸出点高程1085.5m，坝坡逸出点高程1082.0m。因渗水不断冲蚀坝坡，加之坝面雨水冲刷破坏，致各处冲沟问题更加严重。2003年春末，左坝肩结合部位最大渗流冲沟长达80m。

2004年水库除险加固后，坝体浸润线整体降低。库水位1092.9m时，渗流逸出点在反滤体顶高程1080.0m以内，原坝体渗透破坏问题得到了有效解决。

2007年春，库水位升高至1094.2m时，两坝肩结合部位及坝坡未发现新的渗流破坏情况。但大坝右段主、副坝之间坝下坡体1081.0m高程处出现渗流破坏，次年形成长15m的冲沟，对该冲沟采取铺设反滤导渗管措施处理，时至今日，该处渗流破坏隐患仍未消除。

3 大坝渗透破坏问题的分析

（1）尤家峁水库大坝渗透破坏从表象来看，主要有大坝接触渗透破坏、坝体渗透破坏和坝下渗透破坏三种，尚未发现坝基及绕坝渗透破坏等情况。水库投入运行以来，在主坝两坝肩结合部位、大坝背水坡、主坝右坝肩坝下均有渗流破坏现象，尤以两坝肩结合部位接触渗流破坏明显且发展迅速。现状水库主副坝之间坝下坡体渗流破坏是在水库尚未达到正常蓄水位情况下发生的，迄今水库仍未高水位蓄水运行，因此，对尤家峁水库的渗透破坏问题必须予以高度关注。

（2）初步判断尤家峁水库大坝坝体及坝下渗透破坏的类型为管涌，而非流土。根据坝体土样试验成果，坝体孔隙中细粒含量很少，最大为11.6%，几乎没有粘粒，不具备流土破坏的土类条件，但只要有较小的水力坡降，就易发生管涌破坏；由坝背坡及坝下渗流逸出点翻沙冒水现象看，也具备管涌的表象特征。坝体土的比重平均值为2.65，孔隙比为0.66，安全系数取2.5，允许水力坡降为0.39，大坝背水坡实际水力坡降最大为0.17，远小于允许值，因此，坝体不会发生流土破坏。

（3）尤家峁水库渗流逸出点高，是导致大坝背水坡渗透破坏的主要原因。分析渗流逸出点高的原因一是大坝建在原尤家峁小（1）型水库库中，坝下原水库一直未拆除并蓄水运行，导致反滤体渗流出水通道不畅。二是原管带式排水暗管可能失效，导致渗流逸出点高出反滤体2m以上。

（4）渗流量大小是影响大坝渗透破坏程度的直接原因。土样试验结果表明筑坝土料为不良级配砂。背水坡左坝肩水平渗透系数最大为5.04×10-3～5.67×10-3，右坝肩水平渗透系数5.14×10-3～5.44×10-3，坝中水平渗透系数最小为 4.92×10-4～5.43×10-4，坝体渗流破坏程度与大坝渗透系数值及其实际观测渗流量大小的趋势是一致的。地质资料表明，大坝左岸风积沙层较右岸薄，左岸坝肩基本接近不透水层，易于在原风积沙与不透水层间形成较畅的渗流通道并集中在坝肩结合部位逸出，因此，左坝肩较之右坝肩结合部位渗流破坏要严重很多。两坝肩填筑施工时，只进行了简单清坡，未作防渗处理，其渗流量高于坝体填筑土，更易在坝肩结合部位发生渗流破坏。

（5）大坝背水坡原无排水设施，汛期强降水加剧了大坝渗流冲沟的破坏，致使坝坡破坏更加严重。

（6）水库除险加固时，防渗墙和反滤体均未深入副坝。主副坝之间的坝下坡体渗流破坏应与绕墙渗流以及坝后未作反滤有关，但有待进一步观测分析判定。

4 渗透破坏应对措施

（1）设计单位应开展均质沙坝渗透破坏方面的研究。一是建立均质沙坝试验模型，开展不同渗流系数沙坝、不同水位、不同大坝宽度及大坝内外坡比情况下的渗透破坏试验研究。设计上应做到设计渗流计算指标选择和大坝特性指标确定更加符合实际，反滤体布设的位置以及反滤型式的选择和重点部位防护措施更加科学合理。二是建立尤家峁水库试验模型，从设计角度查明尤家峁水库渗透破坏的发展趋势，开展和评估水库高水位运行情况下可能发生渗透破坏的区域、程度和影响，针对性的提出应急抢护措施和永久工程处理措施。

（2）施工单位应开展均质沙坝施工质量控制方面的研究。水拉沙是榆林市乃至西北沙漠地区水坠坝主要筑坝方法之一，施工单位应研究总结水拉沙筑坝冲填速度、冲填强度、坝面分畦、坝面机械作业、土场选择等对大坝填筑质量的影响，特别是大坝坝肩结合部位要充分满足设计坝体填筑指标要求，确保施工质量。

（3）管理单位要高度重视水库渗流破坏问题，切实加强管理，主动预防，全力抢险。一是要严格按照水库设计工况运行管理，严禁水库坝下原小型水库蓄水运行，或坚决予以拆除，避免发生阻滞水库反滤体正常排水、抬高大坝渗流逸出点情况。二是要切实加强监测管理，及时整编监测成果。要落实专人加强对水库坝下已发生和易发生渗流破坏地段的监测，特别要加强高水位运行情况下全坝段及大坝周边渗流溢出区域的监测检查，详细记录渗流破坏发生、发展过程。同时要充分利用大坝监测设施，开展大坝浸润线观测，应根据实际需要决定是否增设水库测压管，以获得完整真实的监测资料。要按照水库监测资料整编要求，及时整编刊印监测资料成果，为全面研究渗透破坏问题提供可靠依据。三是要对水库渗流破坏区域采取不同工程措施进行预防治理，积极开展相同渗流破坏情况下的不同抢护措施的实践，如减压井、透水盖重、当地柳桩柴草筑压导渗等措施，并对实施效果进行比对分析。当水库高水位运行并发生渗流破坏险情时，要果断采取临时抢护措施，及时、有效控制渗透破坏险情，确保大坝安全。

5 结语

渗透破坏是尤家峁水库投入运行以来最主要的病险隐患。分析得知，均质沙坝渗透破坏的形式为管涌，具有多样性，尤以接触渗透破坏发展快且较为严重；均质沙坝出现反滤体以上的渗流逸出，就会导致坝坡破坏险情，从而危及大坝安全。设计、施工方面应积极开展均质沙坝渗透破坏的研究和实践工作，从根本上避免渗透破坏险情的发生。水库大坝一旦发生渗透破坏情况，管理单位必须予以高度重视，加强监测和运行管理，积极采取工程措施进行除险和预防治理，确保水库大坝运行安全，充分发挥水库综合效益。陕西水利