鳅鱼潭水库大坝渗流分析

牛文鹏

(珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东 广州 510610)

鳅鱼潭水库从1953年12月建成至今，运行了60多年，其主要任务是以灌溉为主，结合防洪、生态等综合利用，原设计灌溉面积700亩，保护下游人口7000人，耕地700亩的防洪安全，对促进当地农业生产发展、促进社会稳定，保护人民生命财产发挥了较大作用。

由于鳅鱼潭水库运行时间较久，为了保证水库大坝的安全运行，对水库大坝进行现场实际情况调查，并对大坝渗流分析，了解其运行状态。

1 工程概况

鳅鱼潭水库位于开平市长沙街道办事处爱民村委会(开平大道侧)，距开平市政府所在地约9 km。鳅鱼潭水库工程任务以灌溉为主，兼顾防洪、养殖、生态等综合效益。鳅鱼潭水库设计集雨面积1.04 km2，溢洪道为开敞式明渠，过水净宽10.00 m，渠底高程21.65 m。水库正常蓄水位21.65 m，设计洪水位22.92 m，库容27.00万m3，死水位为13.29 m，相应死库容为0万m3。

2 大坝维修加固情况统计

2.1 原大坝设计概况

原大坝为均质土坝。坝长87 m，坝顶宽度4.0 m，最大坝高12.5 m，坝顶高程23.85 m，大坝上游坡比为1∶2.5，18.85 m高程以上为C20砼六角块护坡，18.85 m高程以下为干砌石护坡；下游坡在17.45 m高程处为2.0 m宽马道，马道以上坡比为1∶2.5，马道以下坡比为1∶3.0，均为草皮护坡。坝脚12.65 m处为反滤排水棱体，棱体面宽1.5 m，高3.0 m，后接浆砌石量水堰及尾水渠。

2.2 2001年加固情况

鳅鱼潭水库大坝运行中存在的主要问题有坝体渗漏严重，背水坡没有坝坡排水系统，反滤体和防浪石不同程度损坏，大坝背水坡杂草丛生等病害。对大坝坝顶加宽至5.0 m，坝顶砌防浪墙，培厚坝坡，清除坝身杂树杂草，背水坡设坝坡排水系统及反滤体，迎水侧设黏土斜墙防渗，同时对坝体进行劈裂灌浆。

2.3 2012年加固情况

2004年由于开阳高速公路梁金山立交至开平市区连接线(现简称“开平大道”)工程的建设，导致水库集雨面积缩减为1.04 km2，且兴利库容不能满足现有500亩农田灌溉及200亩鱼塘养殖的用水量要求。2012年除险加固根据以上河流特征值复核洪水，重新测量水位库容曲线，并进行调洪演算，设计除险加固建设方案，将正常蓄水位提高，增加兴利库容，同时扩宽溢洪道，加大坝高，保证水库泄洪和下游灌溉用水要求。对大坝进行加高，大坝坝顶设砖砌防浪墙，墙顶高程24.40 m，坝面铺设0.20 m碎石路面。

2.4 2019年加固情况

由于开平市“碧桂园·翡翠湾”项目的建设，导致部分山体被整平，不仅改变了下垫面的条件，还导致鳅鱼潭水库库容减小，鳅鱼潭水库防洪抢险通道阻塞，直接影响水库行洪安全。对开平市鳅鱼潭水库防洪抢险通道进行整治时对大坝进行加高，坝顶高程为31.00 m～24.00 m，宽度为4.50 m，长84 m。坝脚设有褥垫排水，顶高程为14.00 m，顶宽1.37 m～1.41 m(含排水沟)，高2.55 m，坝肩、坝脚设排水沟。但该工程尚未完工，现状大坝未达到该设计标准。

3 外观巡视大坝现状

鳅鱼潭水库坝长85 m，坝顶宽度为4.50 m～5.0 m，高程为23.80 m～31.00 m，铺设C25砼路面；坝顶设砖砌防浪墙(建于2012年除险加固工程)，墙顶高程24.40 m；大坝迎水坡采用C20砼护坡，分为两级护坡，坡比均为1∶2；一级坡、二级坡之间设C25砼挡土墙，墙顶高程25.20 m；背水坡采用草皮护坡，分为两级护坡，坡比均为1∶2；一级坡、二级坡之间设有马道，马道宽2.0 m(含排水沟)，顶高程20.00 m；坝顶高程为14.00 m，宽度为1.37 m～1.41 m(含排水沟)，高2.55 m，排水棱体外边坡1∶15。坝肩设有矩形砖砌排水沟，底宽0.4 m，高0.4 m，坝脚设有梯形排水沟，底宽0.50 m，高0.30 m。

大坝现状外观完整，边坡无坍塌、明显变形，稳定性较好；坡脚无浸水，不存在水库浸没问题，也未发现渗漏现象。有水位尺，无测压管、量水、位移、沉降及渗流等监测设施。坝顶局部见红火蚁，但未见白蚁活动的痕迹，也未见鼠(蛇)穴。

4 大坝渗流分析计算

鳅鱼潭水库大坝因为建设时间较久，没有安装相应的监测设备，因此，对大坝渗流安全评价主要采用现场实际调查法并结合理论分析计算。

4.1 物理力学指标的取值

根据《开平市鳅鱼潭水库降等工程地质勘察报告》，稳定渗流期采用算术平均值，非稳定渗流期采用大值平均值。具体计算参数见表1。

4.2 计算方法

使用AutoBANK v5.6软件和有限元法对土坝进行渗流分析[1-2]。

4.3 计算工况

溢洪道泄洪时，下游坝脚基本无水。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL 274-2001)，渗流计算了以下5种工况，下游均无水。具体坝坡渗流稳定计算工况条件见表2。

表2 有限元渗流稳定计算工况

当校核洪水位降落到正常蓄水位时，水位降落曲线采用300 a一遇调洪过程线，水位降落过程见表3。

表3 水位降落过程表

校核洪水位为23.30 m，相应库容为29万m3；正常蓄水位为21.65 m，相应库容为20.75万m3，库容差8.25万m3。根据水库运行控制，校核洪水位降至正常蓄水位时的降落时间约为6.30 h；正常蓄水位相应库容为20.75万m3，死水位相应库容为0万m3，输水涵管在阀门全开的情况下最大过流量为0.40 m3/s，则正常蓄水位降至死水位所需时间为144.10 h。

4.4 计算结果

大坝5种不同工况计算结果见表4。

表4 大坝渗流计算成果表

4.5 大坝渗流情况

通过对现场水库大坝的实际情况调查，测量数据收集、地勘报告、水文计算成果按有关规范进行计算，分析了主坝大坝正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位、校核洪水位降至正常水位、正常水位降至死水位5种工况的坝体渗流情况[3-4]，结果表明在以上的5种工况下，渗流均从排水棱体逸出，浸润线正常。

5 结论

(1)大坝现状外观完整，边坡无坍塌、无明显变形，稳定性较好；坡脚无浸水，不存在水库浸没问题，也未发现渗漏现象。

有水位尺，无测压管、量水、位移、沉降及渗流等监测设施。坝顶局部见红火蚁，但未见白蚁活动的痕迹，也未见鼠(蛇)穴，应提高警惕，及时投放药饵，防止蚁害在坝址区蔓延、传播。

(2)通过计算主坝大坝不同工况的坝体渗流，结果表明大坝现状外观完整，稳定性较好，坡脚无浸水，也未发现渗漏现象。5种工况下，渗流均从排水棱体逸出，浸润线正常。