峡口水库除险加固工程施工期渗流观测资料分析

周剑雄，周苏波

（1．水利部农村电气化研究所，浙江杭州310012；2．浙江省水利河口研究院，浙江杭州210020）

峡口水库除险加固工程施工期渗流观测资料分析

周剑雄1，周苏波2

（1．水利部农村电气化研究所，浙江杭州310012；2．浙江省水利河口研究院，浙江杭州210020）

对峡口水库除险加固工程施工期间的渗流观测资料进行分析，计算了坝基扬压力系数，采用过程线分析、回归分析等方法表明坝基扬压力变化平稳，扬压力系数较小，均在设计及规范范围内。通过除险加固前后扬压力系数及坝基排水量的比较，有显著的减少，表明大坝防渗性能得到明显的改善，除险加固效果良好，达到了预期目的。图5幅，表5个。

水库；除险加固；渗流观测；坝基扬压力；扬压力系数；绕坝渗流；排水量

1 工程概况

峡口水库位于浙江省江山市西南部的峡口镇上游2km处，是1座以灌溉、防洪为主，结合发电、供水等综合利用的中型水库。2005年6月7日被国家防总确认为全国防洪重点中型水库。经过30多年的运行，水库存在老化、渗漏等安全隐患，2007年10月水利部大坝安全管理中心核定为三类坝，2009年6月开始进行除险加固，2012年10月通过竣工验收。大坝为75号埋石混凝土重力坝，原坝顶宽4m、长272.0m，除险加固后坝顶加宽至6.5m，坝顶高程241.9m，防浪墙顶高程243.1m，最大坝高68.66m。溢流堰采用开敞式实用堰，总堰宽100m，有效净宽95m，堰顶高程235.24m。溢流坝段增设8跨交通桥。

2 大坝渗流观测设备布置

大坝廊道内原有坝基扬压力管42根，106个坝基排水孔。经多年运行，部分测压管已经失效，部分不够灵敏，结合本次除险加固工程进行了清洗及灵敏度试验，不能恢复使用的重新打孔安装扬压力管。大坝渗流监测布置主要有坝基扬压力管及渗压计22套，渗压计选用美国基康公司生产的振弦式GK4500S型渗压计，其中ZS1～ZS16布置在灌浆廊道内，每坝段1只，ZS17～ZS22布置在横向观测廊道内。坝基扬压力管共14根，新增绕坝测压管及渗压计12套，左右两岸各布置了6个测点（见表1、表2）。

表1 坝基扬压力测压管布置基本情况

续表1坝基扬压力测压管布置基本情况

表2 大坝渗流渗压计布置情况

3 大坝渗流观测资料分析

3.1 坝基渗压计观测资料分析

廊道测压管水位过程线如下所示（见图1）。总体来说，测压管水位变幅很小，波动很小，过程线平缓，表明坝基帷幕防渗效果正常。各测压管水位比较平稳，没有上升的趋势。

图1 ZS1、ZS2、ZS3、ZS4测压管水位过程线

坝基扬压力系数计算公式为：

a＝（Hc－Hr）／（Hu－Hr） 当坝基岩面高程高于坝后水位

a＝（Hc－Hd）／（Hu－Hd） 当坝基岩面高程低于坝后水位

式中，a为坝基某点扬压力系数，无量纲；Hc为坝基扬压力强度（折算成水头高度，m）；Hr为坝基岩面高程（m）；Hu为库水位（m）；Hd为坝后水位（m）。

以2012年7月3日库水位接近正常蓄水位（库水位235.16m，下游水位186.95m）为例，计算各测压管扬压力系数（见表3）。从表3中可以看出，各扬压力系数较小，其中河床段测压管（ZS6～ZS13）扬压力系数介于0～0.17，小于0.2；岸坡段各测压管扬压力系数介于0～0.24，均小于0.3。各测压管扬压力系数均在设计及规范范围内。

表3 各测压管扬压力系数

为比较除险加固前后各测压管水位变化情况，分别以2009年3月25日与2011年12月27日的观测值为例，计算各坝段相应的扬压力系数。2009年3月25日库水位为230.71m，与2011年12月27日的库水位230.73m相近，各坝段测压管扬压力系数如下所示（见表4）。可以看出各坝段测压管扬压力系数均有不同程度下降，尤其是13坝段13－1″测压管，原扬压力系数高达0.76，加固后仅为0.22，表明除险加固效果良好。

表4 各坝段测压管加固前后扬压力系数

3.2 绕坝渗流观测资料分析

绕坝渗流测点在左右岸各布置了6根测压管，共12根测压管。观测结果显示，左岸绕坝测压管RC1～RC6水位随库水位的变化而波动（见图2）。而右岸绕坝测压管RC7、RC8两管水位随库水位的变化而波动；其中RC7、RC8水位在库水位较低时接近库水位且曾高于库水位，表明受山体地下水影响显著，其余测压管RC9～RC12水位变幅很小，过程线平缓，与库水位相关性不明显。

图2 RC1、RC2、RC3测压管水位过程线

对测压管RC1～RC8管水位进一步作回归分析，大坝的渗流实测资料表明，测压管水位主要受库水位和降雨量及时效特性等影响。

因此回归模型采用：

h＝a0＋a1*Hw＋a2*W＋a3*θ＋a4*ln（θ＋1）

式中，h为测压管水位（m）；Hw为库水位（m）；W为降雨量（mm）；θ为蓄水初期开始的天数除以100；ai（i＝0、1、2、3、4、）为回归系数。

基于上述统计回归模型，对自动化开始正常采集2011年2月17日至2012年9月30日的观测值进行了回归（见图3、表5）。由表5可知，测压管水位与库水位、降雨量两者关系呈正相关，并受时效因素影响。从图3回归过程线来看，总体上，测值拟合效果一般，复相关系数不高，表明测压管水位受山体地下水影响显著。从测值回归的时效分量来看，时效分量很小，RC2、RC6曲线平缓近视为一水平线，时效分量近视为0；其余6个测压管目前时效分量为负值，表明经过1年半的运行观测，测压管水位有所下降。

表5 测压管RC1～RC8测值模拟回归系数

3.3 坝基排水量观测资料分析

坝基排水量是通过观测灌浆廊道排水孔的渗流量，将各排水孔的渗流量累计值为坝基排水量，灌浆廊道内排水孔布置在廊道中心线下游侧50cm处（见图4、图5）。从过程线来看，在相同的坐标系下，加固前排水量过程线在库水位线上方；加固后排水量过程线在库水位线下方，加固后排水量明显减少。以较高库水位条件下的观测值为例：加固前2009年6月19日，库水位为233.32m，坝基排水量为358.6ml／s；加固后2011年8月14日，库水位为233.41m，坝基排水量为262.5ml／s；减少96.1ml／s，减幅达26.8%，表明除险加固起了显著的作用。

图4 除险加固前坝基排水量过程线

图5 除险加固后坝基排水量过程线

4 结 语

本工程大坝渗流观测设置了坝基扬压力管、绕坝渗流观测、坝基排水量观测、库水位及降雨量观测等项目，并安装了自动化观测系统。自动化采集系统安装后，每天采集一次或多次，取得了较完整的观测资料。

坝基测压管水位变幅小，过程线平缓，河床段测压管扬压力系数较小，表明坝基防渗帷幕及排水工作正常，防渗效果良好。扬压力系数均在设计及规范范围内。绕坝测压管水位受山体地下水影响显著，回归分析表明，测值没有增大的趋势。通过除险加固前后测压管扬压力系数及坝基排水量的比较，均有明显的减少，坝基防渗性能得到明显改善，表明除险加固效果良好，达到了预期目的。

责任编辑 吴 昊

2015－03－12

周剑雄（1966－），男，高级工程师，主要从事水利水电工程施工监理工作。

E_mail：jxzhou＠hrcshp.org