转角楼水库大坝渗流监测资料分析

江 超，刘岩松，范磊然，孙欢乐

（1.水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，江苏南京，210029；2.庄河市转角楼水库灌区管理局，辽宁庄河，116413）

1 工程概况

转角楼水库位于庄河市青堆镇胡沟村湖里河西支流上，集雨面积146 km2，是一座城市防洪、灌溉、供水、养鱼、发电等综合利用的大（2）型水库。水库始建于1958年10月，按重现期20年洪水设计，重现期100年洪水校核，1960年因故停建。1968年秋续建，1969年10月完工蓄水。1970～1972年又进行了局部续建工程，使水库防洪标准达到重现期50年洪水设计，重现期300年洪水校核。

经过多年运行，水库存在严重病险隐患。2000年6月，经大连市水利局组织有关专家进行大坝安全鉴定，为三类坝。2001年11月～2006年7月，对转角楼水库进行了除险加固，工程主要内容包括：大坝防渗处理、上下游护坡翻建、溢洪道改建、输水洞改造、新建防汛路和管理房等。除险加固后，水库防洪标准提高到重现期300年洪水设计，重现期2 000年洪水校核。校核洪水位43.71 m，相应库容1.423 4×108m3；设计洪水位 43.14 m，相应库容1.323 9×108m3；正常高水位（汛限水位）41.79 m，相应库容 1.103 3×108m3；死水位26.50 m，相应库容187×104m3。

水库枢纽由主坝、副坝、溢洪道、输水洞和发电站等工程组成。主坝为混凝土心墙土坝，坝长197 m，最大坝高24.9 m，坝顶高程44.90 m，坝顶宽6 m。副坝为均质土坝，位于溢洪道右侧，坝长55 m，最大坝高10.7 m，坝顶高程44.90 m。溢洪道为开敞式宽顶堰，净宽24 m，设有3孔弧形钢闸门，每孔宽8 m，高5 m，最大泄量659.66 m3/s，消能方式为挑流消能。输水洞为钢筋混凝土压力隧洞，洞长93.3 m，洞径2.0 m，设有平板铸铁闸门，最大泄量35 m3/s。电站设有4台机组，总装机容量1 660 kW，设计年发电量340万kW·h。

水库担负着下游0.307万ha耕地、6.5万人口、大庄高速、201国道、3个厂矿企业及高压输电线路等的防洪任务[1-2]。

2 大坝渗流监测系统升级改造

2005年除险加固期间，水库设置了主坝浸润线观测设施，分别位于桩号0+050、0+100、0+150断面，每个断面布设了4根测压管，测压管内安装渗压计并通过自动测控单元自动采集渗流监测数据。但经过几年运行，渗压计与自动测控单元已全部损坏，测压管水位只能通过人工观测读取。

为改善大坝渗流安全监测现状，提高大坝安全管理水平，2016年11月～2017年4月，大连市河库管理局组织对转角楼水库大坝渗流安全监测设施进行了升级改造，改造主要内容包括：主坝原有测压管清洗与灵敏度测试、新增左右岸绕渗监测测压管、新增溢洪道与坝体间接触渗流监测测压管、新老测压管内安装水压力计、自动化集成、开发大坝安全监测信息管理平台。

改造后的大坝渗流监测设施平面布置见图1，主坝典型断面渗流监测设施布置见图2。

3 渗流监测资料分析

更新改造后的转角楼水库大坝渗流监测系统于2017年4月30日投入使用，至2017年9月已积累近4月数据，以此期间数据为基础，按照SL 551-2012《土石坝安全监测技术规范》中资料整编分析要求，以横断面和绕渗监测断面为单元，对监测数据进行整编分析，评估大坝渗流安全状态[3-4]。

图1 转角楼水库大坝渗流监测设施平面布置图Fig.1 Layout of seepage monitoring facilities

图2 转角楼水库主坝典型断面渗流监测设施布置图Fig.2 Layout of seepage monitoring facilities on the typical section in main dam

3.1 主坝0+050断面

主坝0+050断面自上游侧向下游侧布置的渗流测点依次为K1、K2、K3、K4，均位于坝体混凝土防渗墙下游侧。采用开发的大坝安全监测信息平台自动绘制生成的主坝0+050断面渗流测点K1、K2、K3、K4的渗流压力水位过程线见图3，绘制的横断面浸润线见图4。由图可见，4个测点渗流压力水位均远低于上游水位，防渗墙后浸润线较低，表明该断面防渗墙效果较好。

图3 0+050断面测点渗流压力水位过程线图Fig.3 Graph of seepage level on the section 0+050

图4 0+050断面实测浸润线图Fig.4 Measured saturation line on the section 0+050

3.2 主坝0+100断面

同主坝0+050断面，主坝0+100断面自上游侧向下游侧布置的渗流测点依次为K5、K6、K7、K8，均位于坝体混凝土防渗墙下游侧。绘制的主坝0+100断面测点渗流压力水位过程线、坝体浸润线如图5和图6所示。

图5 0+100断面测点渗流压力水位过程线图Fig.5 Graph of seepage level on the section 0+100

图6 0+100断面实测浸润线图Fig.6 Measured saturation line on the section 0+100

由图可见，4个测点渗流压力水位均远低于上游水位，防渗墙后浸润线较低，表明该断面防渗墙效果较好。

3.3 主坝0+150断面

主坝0+150断面自上游侧向下游侧布置的渗流测点依次为K9、K10、K11、K12，均位于坝体混凝土防渗墙下游侧。绘制的主坝0+150断面测点渗流压力水位过程线、坝体浸润线如图7和图8所示。

由图可见，K9、K10测压管水位远高于0+050和0+100断面相同位置的K1、K2和K5、K6测点的渗流压力水位，坝体断面浸润线也明显偏高，表明该断面防渗墙防渗效果不及0+050和0+100断面[5]。

图7 0+150断面测点渗流压力水位过程线图Fig.7 Graph of seepage level on the section 0+150

图8 0+150断面实测浸润线图Fig.8 Measured saturation line on the section 0+150

3.4 左岸绕渗断面

主坝左岸绕渗测点自上游向下游方向依次为R1、R2、R3，3个测点测压管水位过程线、测压管水位与库水位相关图见图9～12。由图可见：

图9 主坝左岸绕渗测点渗流压力水位过程线图Fig.9 Graph of seepage level on the left bank

图10 R1测点与库水位相关图Fig.10 Correlation between R1 and reservoir water level

图11 R2测点与库水位相关图Fig.11 Correlation between R2 and reservoir water level

图12 R3测点与库水位相关图Fig.12 Correlation between R3 and reservoir water level

（1）3个测点的过程线为近似水平的直线，表明3根测压管水位变幅较小。

（2）R1、R2、R3管水位与库水位相关系数分别为0.42、0.2和0.19[6-7]，表明R1管水位与库水位相关性不明显，R2和R3管水位与库水位几乎没有相关性。综合可见，当前监测资料分析表明，主坝左岸无明显绕坝渗流。

3.5 右岸绕渗断面

主坝右岸绕渗测点自上游向下游方向依次为R4、R5、R6，3个测点测压管水位过程线、测压管水位与库水位相关图见图13～16。由图可见：

图13 主坝右岸绕渗测点渗流压力水位过程线图Fig.13 Graph of seepage level on the right bank

图14 R4测点与库水位相关图Fig.14 Correlation between R4 and reservoir water level

图15 R5测点与库水位相关图Fig.15 Correlation between R5 and reservoir water level

（1）R4管水位前期一直略高于库水位，为查明原因，安装单位于2017年6月14日采用人工提水方式将测压管水位降低约2 m，不久后测压管水位又逐渐上升至提水前高程（如图中过程线所示），8月4～5日库区连续强降雨后，R4管水位升高明显，并于8月6日上升至峰值后逐渐回落。当前随着库水位的逐渐升高，R4管水位已低于库水位。

（2）R4、R5、R6管水位与库水位相关系数分别为0.48、0.51和0.67，表明R4、R5管水位与库水位相关性不明显，R6管水位与库水位相关性一般。日常巡视检查过程中未发现主坝右坝头相应位置存在散浸、渗水等安全隐患，综合分析表明，右岸绕坝渗流不明显。

图16 R6测点与库水位相关图Fig.16 Correlation between R6 and reservoir water level

3.6 溢洪道左侧接触渗流监测断面

溢洪道左侧接触渗流测点自上游向下游方向依次为Y1、Y2、Y3，3个测点测压管水位过程线、测压管水位与库水位相关图见图17～20。由图可见：

图18 Y1测点与库水位相关图Fig.18 Correlation between Y1 and reservoir water level

图19 Y2测点与库水位相关图Fig.19 Correlation between Y2 and reservoir water level

图20 Y3测点与库水位相关图Fig.20 Correlation between Y3 and reservoir water level

（1）Y1测压管水位运行初期始终与库水位接近，为验证测压管水位的真实性，安装单位于6月14日采用人工提水方式将测压管水位降低1.6 m，不久后测压管水位又逐渐上升至提水前高程（如图中过程线所示）。Y1管水位过程线几乎和库水位过程线重合，且与库水位相关系数为0.99，表明Y1管水位与库水位相关性极好，主要因Y1测压管位于防渗系统上游侧，而上游侧填土渗透性较强。

（2）Y2、Y3管水位与库水位相关系数分别为0.03和0.44，表明Y2管水位与库水位不存在相关性，Y3管水位与库水位相关性不明显。当前资料分析表明，溢洪道左侧不存在接触渗流。

3.7 溢洪道右侧接触渗流监测断面

溢洪道右侧接触渗流测点自上游向下游方向依次为Y4、Y5、Y6，3个测点测压管水位过程线、测压管水位与库水位相关图见图21～24。由图可见：

（1）Y4测压管水位情形与Y1相同，同样因Y4测压管位于防渗系统上游侧，而上游侧填土渗透性较强。

（2）Y5、Y6管水位与库水位相关系数分别为0.93和0.67，表明Y5管水位与库水位相关性极好，Y6管水位与库水位存在一定相关性。当前资料分析表明溢洪道右侧可能存在接触渗流。

图21 溢洪道右侧接触渗流测点渗流压力水位过程线图Fig.21 Graph of seepage level on the right of spillway

图22 Y4测点与库水位相关图Fig.22 Correlation between Y4 and reservoir water level

图23 Y5测点与库水位相关图Fig.23 Correlation between Y5 and reservoir water level

图24 Y6测点与库水位相关图Fig.24 Correlation between Y6 and reservoir water level

日常巡视检查过程中未发现溢洪道右侧坝体存在散浸、渗水等安全隐患，鉴于当前获取资料系列较短，建议继续加强该部位的巡视检查，延长观测序列后继续整编分析。

4 结语

（1）升级改造后的转角楼水库大坝安全监测数据信息管理平台可根据SL 551-2012《土石坝安全监测技术规范》要求自动生成过程线、浸润线、相关图等图件，为资料整编分析工作带来极大的便利，对提升大坝安全管理水平具有重要意义。

（2）当前积累的监测资料分析表明：①主坝0+150断面防渗墙防渗效果不及0+050和0+100断面。②溢洪道右侧可能存在接触渗流。鉴于当前积累的观测资料数据较少，不足以全面反映大坝安全状况，建议继续加强大坝安全监测工作，定期对大坝安全监测数据进行整编分析。

（3）监测资料分析应同时结合日常巡视检查、运行管理等情况进行综合分析，因此，在现有仪器监测基础上，人工巡视检查同样不可忽视。 ■

[1]彭雪辉,厉丹丹,龙智飞,等.庄河市转角楼水库大坝安全评价报告[R].南京：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院,2016.

[2]朱卫.庄河市转角楼水库大坝安全监测设施建设与完善项目初步设计[R].天津：中水北方勘测设计研究有限责任公司,2016.

[3]SL 551-2012,土石坝安全监测技术规范[S].北京：中国水利水电出版社,2012.

[4]何勇军,刘成栋,向衍,等.大坝安全监测与自动化[M].北京：中国水利水电出版社,2008.

[5]周干武,熊国文,张建宁.合溪水库心墙坝防渗墙施工期观测资料分析[J].水利与建筑工程学报,2010,8(4)：143-145.

[6]江超,吉小燕,张国栋,等.松涛水库大坝渗流观测资料分析[J].水利与建筑工程学报,2013,11(1)：170-174.

[7]徐伙明,江超,张国栋,等.大隆水利枢纽大坝渗流观测资料分析[J].大坝与安全,2012(6)：52-55.