某水库库区渗漏处理措施研究

王立彬，迟 兴，刘红喜

(1.中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司，河北 秦皇岛 066004;2.秦皇岛市海港区水务局，河北 秦皇岛 066000)

水库对防汛减灾、供水保障和农业灌溉等至关重要，而我国现有水库大多数修建于20世纪50—70年代，虽然近年来已对近7.2万座病险水库进行除险加固，但随着岁月推移，仍有许多水库陆续进入病险行列。“十四五”期间水库除险加固和运行管理的总体要求是：坚持建管并重，加快推进水库除险加固，消除存量隐患，建立健全常态化管理机制，提升运行管理能力和水平，实现水库安全良性运行。到2025年底前，对现有病险水库要全部完成除险加固，并对新出现的病险水库及时除险加固。

在病险水库中，渗漏现象比较常见[1]，坝体或坝基(含坝头、山体)漏水，造成水库库坝区渗漏的约占总数的60%～70%；放水涵洞、涵管破碎、断裂等水利配套工程老化引起漏水的，约占总数的30%[2]。病险水库渗漏主要表现为坝基渗漏、坝体渗漏、绕坝渗流、库区渗漏等。水库渗漏问题的评价，尤其是岩溶地区库区渗漏问题分析是控制水库工程成败的重要地质问题[3]。库区渗漏是水库的主要工程地质问题，是工程能否成立的决定性因素[4]。库区渗漏对水库正常蓄水有很大影响，应及时发现和处理，在具体工程中，需要在明确渗漏实际情况的基础上，通过多方案比选，选出合适的处理方案，以保证渗漏处理的有效性[5]。本文以某水库库区渗漏工程为例，针对库区工程地质条件，详细分析库区渗漏原因，提出库区渗漏处理方案比选措施，可为类似工程提供经验参考。

1 工程概况

某水库是一座以防洪和灌溉为主的小(2)型水库，坝址以上控制流域面积0.8km2，校核洪水位30.64m，总库容45万m3，正常蓄水位28.86m，兴利库容25万m3，死水位24.00m，死库容4.7万m3。水库于1979年10月动工修建，1980年6月完成。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水洞3部分组成。大坝为黏土心墙坝，坝顶高程31.0m，最大坝高9.0m，坝顶宽4.0m，坝顶轴线长397m。溢洪道位于大坝左岸，为开敞式宽顶堰，堰顶高程28.86m，堰顶宽度14.0m，最大泄流量47m3/s。放水洞位于大坝右岸，为涵管型式，管径尺寸为φ200，进口为斜拉式活塞闸门，最大泄流量0.2m3/s。

2 库区工程地质条件

区域地质资料、钻探和物探结果表明：库区一带无大的地质构造，无活动断层，无大的塌滑体，地质构造相对稳定。根据物探结果，推测库区存在3条断层，单一断层形成的破碎带宽度不超过2m，断层两侧裂隙带影响宽度10～20m不等。各断层产状如下：F1总体走向70°(变化范围60°～80°)，倾向北西，倾角85°；F2总体走向70°(变化范围60°～90°)，倾向北西，倾角85°；F3总体走向90°，倾向北，倾角85°。库区北侧灰岩区域存在岩溶，其平面形状为不规则的鞋底状，长轴走向北东60°，长95m、宽39m，推测发育深度3～40m。库区地质构造如图1所示。

图1 库区地质构造

3 库区渗漏分析

钻探和物探结果表明，水库存在漏水现象。库区内存在3条断层破碎带，影响深度较大，为库区漏水通道，但该破碎带基本已被岩脉填充，同时库底有厚约1m的淤泥，形成隔水层，该通道造成的渗漏量较小。库区北侧灰岩区域存在岩溶洞，洞口最低标高28.0m，低于正常蓄水位28.86m，导致库区无法正常蓄水，成为库区主要漏水通道[6]。

4 库区防渗处理方案比选

鉴于水库的渗漏量较大，严重影响水库的正常蓄水，必须采取工程措施进行防渗处理[7]。本工程防渗处理方案结合病险水库溢洪道泄洪能力不足问题综合考虑，拟定如下2个方案。

方案一：新建拦挡坝将岩溶渗漏区隔离并改建溢洪道，具体方案如图2所示。

图2 方案一平面布置

拦挡坝采用均质黏土坝，库区就近取料，坝体填土压实度不小于0.96。坝顶高程31.0m，坝基高程约22.0m，坝高9.0m，坝顶宽度3.0m，与主坝一致。拦挡坝上、下游边坡坡比均为1∶2.0，迎水坡依次铺设厚10cm碎石垫层及厚30cm干砌石进行砌护，坝顶采用泥结碎石路面。结合拦挡坝的布设，改建溢洪道布置在左侧坝肩，穿过现状坝体至下游河道，长度177.5m。溢洪道进水口布设于新建拦挡坝坝段，长度15.2m，堰顶高程28.5m(低于原堰顶高程28.86m，兴利库容减少3.0万m3)，堰顶宽度10m。中间段(穿过现状坝体之前)长度28.6m，原地面高程较低，溢洪道导流边墙采用重力式浆砌石结构，墙顶宽0.5m，高度自2.5m渐变为1.5m，底宽由10m渐变为5m，迎水坡为直墙，背水坡坡比1∶0.5，底板厚0.5m。下游段长度133.7m，在原始地面开挖后进行护砌，底宽5m，高1.5m，两侧边坡坡比1∶1，护砌厚度为0.5m。

方案二：降低改建溢洪道堰顶标高至岩溶洞口标高以下，并回填处理岩溶渗漏孔洞，具体方案如图3所示。

图3 方案二平面布置

为降低库区渗漏处理费用，结合水库运行情况，将水库正常蓄水位降低至28.00m(低于原堰顶高程28.86m，兴利库容减少4.5万m3)，并采用黏土对岩溶渗漏孔洞进行回填处理。改建溢洪道为正槽式，穿过左侧坝体至下游河道，长度124.0m。溢洪道进口处设置浆砌石宽顶堰，堰顶高程28.00m，堰顶宽度10.0m，长度3.0m，底板厚度0.5m。宽顶堰前设八字形进水渠，两侧为直立式导墙，导墙伸至坝脚前，导墙顶高出坝坡0.5m，进水渠底部采用浆砌石护底。宽顶堰以下连接泄槽。泄槽为矩形断面，底宽10.0m，逐渐收缩至5.0m，泄槽长度17.0m，底部采用浆砌石护砌，底板厚度0.5m。泄槽以下连接消力池，消力池长度5.5m，深度0.5m，泄槽与消力池之间采用1∶4坡比衔接。消力池以下连接出水渠，出水渠采用梯形断面，底宽5.0m，高度1.5m，两侧边坡坡比1∶1，底板及边坡采用浆砌石护砌，厚度0.5m。

方案工程投资对比见表1。

表1 不同方案工程投资对比 单位：万元

方案优缺点对比见表2。

表2 不同方案优缺点对比

根据表1—2对比分析，综合考虑施工质量、施工工艺、工期、投资等因素，以节省投资、方便施工、施工期间对水库的效益影响较小为原则，推荐方案二。

5 结 语

(1)根据库区工程地质条件分析，库区渗漏的主要原因为库区北侧灰岩区域存在岩溶洞，洞口最低标高28.0m，低于正常蓄水位28.86m，导致库区无法正常蓄水，成为库区主要漏水通道。

(2)经方案比选，确定采用降低改建溢洪道堰顶标高至岩溶洞口标高以下，并回填处理岩溶渗漏孔洞方案。本工程渗漏处理措施对类似地质条件的渗漏处理积累了经验，有一定参考价值。