广东某水库大坝渗流情况分析

曾丽娜

(广东省北江流域管理局，广东 佛山 528000)

0 引 言

大坝渗流是影响大坝安全和大坝效益发挥的重要因素。大坝渗流将造成大坝安全系数降低，对下游居民的安全造成不利影响。同时，水库渗漏对水库拦蓄水效益影响较大，严重时将制约水库的兴利效益，例如发电、灌溉等。因此，有较多的专家、学者对水库的渗流情况进行了较为深入的研究，采用的主要方法包括：数值模拟、理论计算等，取得了丰厚的成果[1]。现场实际监测结果与数值模拟方法相比，更能直观反映大坝渗流情况。因此，以广东某水库为例，在收集监测资料的基础上，对水库渗流情况进行分析。

1 工程概况

水库位于广东省某市境内，与东莞交界。坝址以上集雨面积F=20km2，多年平均径流量1.67亿m3。水库是一座以供水为主，兼有防洪等综合利用的中型水利枢纽工程。

2 历史渗流控制措施实施状况及渗流状况

根据水库管理站提供的水库工程档案，1972年和1973年，水库水位31.586m时，大坝背水坡曾出现二次150m2和432m2范围内渗水，当时采用“T”型砂石暗沟导至反滤层顶部，没有作彻底处理，1989年采用了混凝土防渗墙进行处理，此后未曾发现大坝背水坡有渗水现象。水库大坝设置了混凝土防渗墙，坝体渗透系数很小，由于防渗墙未截断坝基透水层，坝基的渗透水量远大于坝体的渗透水量。大坝渗流量计算成果表(1997年)，见表1。

表1 大坝渗流量计算成果表(1997年)

从水库历史运行资料来看，除大坝背水坡出现渗漏外，大坝坝基渗漏量偏大，根据2013年除险加固设计施工资料后分析，在2011年2月至3月施工新建排水棱体时发现多处涌水点，后经设计变更，对涌水点采用φ150钢管(沿壁打花眼φ3-5mm，孔距100mm，梅花桩布孔，管两端和全段管壁包裹尼龙布一层，尼龙绳扎紧)进行导渗，再通过排水棱体排入坝脚排水沟。

3 现场检查情况

根据2018年5月22日和2018年5月30日的现场检查情况，大坝表面平整完好，上游坡未发现风浪冲刷破坏，护坡混凝土未发现裂缝、塌坑、滑坡及隆起现象；背水侧草皮护坡未发现虫害鼠洞、未发现裂缝、塌坑、滑坡及隆起；坝趾未发现流土管涌迹象；坝趾排水沟内排水未发现淤积、渗漏量偏大，用干净矿泉水瓶取水后静置3d，但水质清澈，摇晃后不浑浊不泛粉末，后期水倒出来不扎手无触感；坝端坝肩未发现裂缝、滑动、隆起。坝体排水沟结构完整，坝顶路面干净整洁，未发现裂缝变形。大坝坝肩浆砌石排水沟为梯形断面，排水沟表面未发现破损，结构完好；大坝下游坡面排水沟均为矩形断面，排水沟表面未发现破损，沟内未发现淤积现象；坝脚排水沟排水顺畅，结构完好。下游坝面铺设草皮护坡并进行白蚁防治，养护到位。原下游坡渗水处经处理后，再未发现渗水。

4 渗流观测数据

水库大坝共布置4个观测横断面，除右坝肩横断面布2根测压管外，其余3个观测断面均布4根测压管。到目前为止，除一根测压管(水库测压管编号为CY4)损坏未能正常观测外，其余监测设施，均能正常使用, 测压管数据较为完整，可作为渗流分析的参考数据。大坝下游排水棱体后设有量水堰，大坝坝脚量水堰作为大坝渗漏量观测设施[2]。水库监测设施平面布置图如图1所示。

图1 水库监测设施平面布置图

本次安全评价期间，项目组收集了2014年1月-2018年10月份水库的运行水位数据与测压管水位数据资料。对数据进行逻辑分析，检查测值之间是否符合相互的逻辑关系，以及测值与相应的渗流规律是否矛盾，对判定是错误的数据进行剔除和修正，从而得出定期各断面各测点的观测记录表。考虑2013年除险加固后，原测压管已进行封堵填埋并新设测压管，本次主要以除险加固后新设测压管观测数据进行分析比对。本次列举了除险加固后2014年1月-2018年10月库水位与大坝测压管水位分别对应变化关系曲线图，见图2。

图2 2014年1月-2018年10月测压管水位与库水位关系图

根据2018年1月27日库水位27.62m的实测测压管数据和2018年10月30日库水位30.90m的实测测压管数据进行分析对比；根据2018年1月27日库水位27.62m的实测测压管数据和2018年2月21日库水位27.41m的实测测压管数据进行分析对比；根据正常蓄水位33.086计算浸润线和2018年10月30日库水位30.90m实测测压管数据进行分析对比。分析对比情况见图3。

表2 大坝实测测压管浸润线数据表

(a)大坝实测不同库水位浸润线对比图

(b)大坝实测相同库水位浸润线对比图

根据图3，分析大坝坝体浸润线成果，浸润线遵循随库水位上涨而提高、随库水位跌落而下降的规律，同时库水位相同时，不同时期的浸润线稳定，随着时间的推移，无上升趋势，且混凝土防渗墙对浸润线水头消杀较大，表明大坝防渗状况良好，分析结果合理。

本次安全评价期间，项目组收集了2008年1月-2018年10月份水库的运行水位数据与量水堰观测数据资料。经查阅2013年除险加固设计施工资料，2013年除险加固时，由于大坝培厚，量水堰位置有变化，新旧堰位置见图4。旧堰至新堰之间，在2011年2月—3月施工新建排水棱体时，库水位为17.25-20.08m(死水位为19.00mm)，发现多处涌水点，且涌水量较大，后经设计变更，对涌水点采用φ150钢管(沿壁打花眼φ3-5mm，孔距100mm，梅花型布孔，管两端和全段管壁包裹尼龙布一层，尼龙绳扎紧)进行导渗，再通过排水棱体排入坝脚排水沟。据水库管理人员反映，水库建坝前就存在的坝基泉眼，涌水量跟库水位无直接关系。另从2013年水库除险加固完工后至2018年8月，由于下游龙大高速及水施工，导致下游河道水位壅高甚至倒灌，量水堰观测数据有误。经下游河道疏通后，量水堰基本恢复正常使用功能，由于观测数据较少，且由于下游河水倒灌，中间个别数据未能观测。本次分析时，考虑量水堰观测流量与降雨有关，以下下游河道倒灌影响，剔除降雨和下游河道倒灌造成影响的数据，对数据进行逻辑分析，检查量水堰观测流量与库水位之间是否符合相互的逻辑关系，并作库水位与量水堰分别对应变化关系曲线图，见图5。

图4 除险加固施工前后量水堰平面位置图

根据除险加固前后量水堰观测资料分析，虽然观测流量较大，但量水堰观测渗流量基本稳定，且在同一库水位、排除降雨影响条件下，渗流量无明显趋势性变化，结合现场检查对渗流水质分析情况，可说明渗流正常。

5 结 论

大坝渗流观测浸润线随库水位的升降而升降的规律，同时随着时间的推移，相同库水位时，大坝渗流观测浸润线稳定未出现异常上升趋势；由于坝基和排水棱体存在的坝基泉眼，导致观测流量较大，且与库水位无明显关系。虽渗漏量偏大，但水质清澈，不浑浊不泛粉末，后期水倒出来不扎手无触感，另根据量水堰观测资料，大坝渗漏量稳定，无明显趋势性变化，说明渗流正常。