張曉元 李長(zhǎng)城

（水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢大學(xué)，湖北 武漢 430072）

一、前 言

油羅口水庫(kù)位于中國(guó)江西省大余縣。水庫(kù)樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道、輸水隧洞等建筑物構(gòu)成，分布在長(zhǎng)約800m的山梁地帶。水庫(kù)集水面積557km2，總庫(kù)容1.19×108m3，校核洪水位225.01m，設(shè)計(jì)洪水位223.32m，正常蓄水位220.00m，死水位209.00m。

大壩為粘土心墻壩，壩頂高程226.00m，最大壩高36.26m，壩頂長(zhǎng)177.0m。

由于大壩在運(yùn)行過(guò)程中存在較為嚴(yán)重的壩身、壩基和兩岸壩肩漏水問(wèn)題，直接影響到大壩的安全，因此，有必要對(duì)大壩的滲流狀況進(jìn)行分析。

大壩滲流安全評(píng)價(jià)方法主要有現(xiàn)場(chǎng)檢查法、數(shù)值計(jì)算分析法及監(jiān)測(cè)資料分析法。大壩滲流監(jiān)測(cè)資料較為全面地反映了大壩滲流性態(tài)的發(fā)展過(guò)程，通過(guò)對(duì)大壩監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行深入細(xì)致的分析，一般可以較全面可靠地揭示大壩的滲流狀態(tài)。所以，監(jiān)測(cè)資料分析法是進(jìn)行大壩滲流安全分析的首選方法。而該水庫(kù)具有長(zhǎng)期的滲流監(jiān)測(cè)資料，因此，決定利用其觀測(cè)資料進(jìn)行滲流安全分析。

二、滲流監(jiān)測(cè)資料分析

1. 滲流安全監(jiān)測(cè)布置合理性分析

水庫(kù)大壩安全并不是簡(jiǎn)單的指大壩的安全，而是指整個(gè)水庫(kù)樞紐的安全。為了能夠全面地分析水庫(kù)樞紐的滲流安全，首先必須檢查其安全監(jiān)測(cè)布置是否全面合理。

油羅口水庫(kù)樞紐平面布置圖如圖1，滲流監(jiān)測(cè)包括主壩、副壩、溢洪道、輸水隧洞、岸坡及主壩與副壩之間山梁的浸潤(rùn)測(cè)壓管水位資料。

主壩測(cè)壓管共27根：壩身12根，布設(shè)3個(gè)橫斷面、4個(gè)縱斷面；左壩肩布設(shè)2排，接近壩體的1排4根，外側(cè)的1排3根；右壩肩布設(shè)2排，每排4根（如圖2）。副壩測(cè)壓管11根：最大壩高斷面3根；左岸斷面布置3根，右岸山坡布置3根；左、右壩肩各1根。輸水隧洞測(cè)壓管6根，位于隧洞的左右側(cè)山梁中。溢洪道測(cè)壓管6根，位于溢洪道兩側(cè)的山坡中。主壩與副壩間的薄弱山梁處的測(cè)壓管共計(jì)4根。

測(cè)壓管的布置情況顯示：主壩、副壩的測(cè)壓管既能很好的了解壩各橫斷面的浸潤(rùn)線(xiàn)變化情況、各縱斷面的浸潤(rùn)線(xiàn)位置，又能了解壩左、右壩肩的繞滲情況；輸水隧洞測(cè)壓管能很好的了解隧洞所通過(guò)山體的水位情況；溢洪道測(cè)壓管能很好的了解溢洪道邊墻外水壓力情況；主壩與副壩間的薄弱山梁處的測(cè)壓管能很好地了解該山梁橫斷面上的水位情況。因此，該水庫(kù)樞紐工程的滲流觀測(cè)設(shè)施布置是合理的，能有效地監(jiān)測(cè)工程的滲流安全狀況。

2. 滲流觀測(cè)設(shè)施可靠性分析

對(duì)滲流觀測(cè)設(shè)施的可靠性分析首先是對(duì)各測(cè)點(diǎn)的基準(zhǔn)進(jìn)行校正，檢查其是否正確，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水庫(kù)各測(cè)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)讀數(shù)正確，然后則對(duì)其實(shí)測(cè)水位過(guò)程進(jìn)行分析，檢查其在一般正常情況下，水位變化是否符合一般規(guī)律，測(cè)壓管是否失效。通過(guò)對(duì)該水庫(kù)各測(cè)壓管實(shí)測(cè)水位過(guò)程進(jìn)行分析可知，其現(xiàn)有觀測(cè)資料除個(gè)別測(cè)點(diǎn)外，水位變化符合一般變化規(guī)律，大部分觀測(cè)設(shè)施是可靠的。

3.資料的選取

在進(jìn)行資料分析時(shí)，首先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選，對(duì)存在明顯錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行了剔除，剔除數(shù)據(jù)的原則如下：

（1）受降雨影響，使得浸潤(rùn)測(cè)壓管水位明顯偏高的資料不予選用；

（2）在同一時(shí)期內(nèi)，庫(kù)水位沒(méi)有明顯的升降，而浸潤(rùn)測(cè)壓管水位偶爾出現(xiàn)突升或突降，這一般是量測(cè)、記錄錯(cuò)誤，這種資料不用。

4.資料的整理與分析

在對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析時(shí)，應(yīng)對(duì)每個(gè)測(cè)壓管水位及庫(kù)水位和下游河道水位繪制過(guò)程線(xiàn)。為了清晰地顯示出各橫斷面上測(cè)壓管水位從上游至下游的變化趨勢(shì)，應(yīng)將每個(gè)橫斷面上的測(cè)壓管水位與相應(yīng)的上下游水位繪制于同一幅圖上。本文僅給出兩個(gè)代表性斷面圖并進(jìn)行分析。圖3和圖4分別為主壩最大壩高斷面和左岸山坡斷面測(cè)壓管水位過(guò)程圖。

在對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)通過(guò)相關(guān)分析，找出各測(cè)壓管水位與上游水位之間的關(guān)系，作出相關(guān)分析圖，將每個(gè)橫斷面上的測(cè)壓管水位與上游水位之間的相關(guān)關(guān)系繪制于同一幅圖上。圖5和圖6分別為主壩最大壩高斷面和左岸山坡斷面測(cè)壓管水位與水庫(kù)水位關(guān)系圖。

（1）主壩最大壩高斷面滲流安全分析

圖3顯示該斷面上的測(cè)壓管水位從上游至下游呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，上游壩坡測(cè)壓管C5的水位幾乎與水庫(kù)水位同步上升及下降，下游壩坡測(cè)壓管C6的水位比測(cè)壓管C5的水位下降很多，測(cè)壓管C6、C7、C8的水位依次呈現(xiàn)較平緩的下降趨勢(shì)，下游壩坡上的幾個(gè)測(cè)壓管的水位相對(duì)于上游水位變化來(lái)說(shuō)，顯得比較穩(wěn)定。

圖5顯示上游壩坡測(cè)壓管C5的水位與水庫(kù)水位呈明顯的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，該測(cè)壓管水位隨庫(kù)水位直線(xiàn)上升的斜率為0.90，二者的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.95；下游壩坡上幾個(gè)測(cè)壓管的水位隨水庫(kù)水位較為緩慢，測(cè)壓管水位與庫(kù)水位的相關(guān)系數(shù)亦很小。

選擇庫(kù)水位接近水庫(kù)正常蓄水位220m的幾年測(cè)壓管水位點(diǎn)繪于該斷面圖上（圖7），圖示測(cè)壓管水位顯示出上、下游壩殼的滲透性較強(qiáng)，心墻的防滲性能較好，浸潤(rùn)線(xiàn)通過(guò)心墻下降很快，心墻以后的測(cè)壓管水位均較低，測(cè)壓管C6、C7間的滲透坡降小于0.25，C7、C8的間的滲透坡降小于0.1。

根據(jù)C8測(cè)壓管水位與水庫(kù)水位的相關(guān)關(guān)系計(jì)算可得：在水庫(kù)水位為校核洪水位時(shí)，該測(cè)壓管的水位為197.26m，遠(yuǎn)低于排水棱體頂部高程，該斷面一般不會(huì)因?yàn)闈B流影響到大壩的安全。

根據(jù)以上監(jiān)測(cè)資料分析，主壩最大壩高斷面滲流穩(wěn)定，無(wú)異常滲流。在此基礎(chǔ)上，再對(duì)該斷面的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料及施工情況進(jìn)行了解分析，各方面都顯示該斷面滲流穩(wěn)定。因此可認(rèn)為該斷面滲流安全。

（2）左岸山坡斷面滲流安全分析

圖4顯示出C16、C17測(cè)壓管的水位幾乎與水庫(kù)水位同步升降，且數(shù)值與庫(kù)水位非常接近，C18、C18'測(cè)壓管的水位較C16、C17測(cè)壓管的水位有一定下降。

圖6顯示測(cè)壓管C16、C17的水位與水庫(kù)水位呈明顯的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，測(cè)壓管C16的水位隨庫(kù)水位直線(xiàn)上升的斜率達(dá)0.95，二者的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.94，測(cè)壓管C17的水位隨庫(kù)水位直線(xiàn)上升的斜率為0.76，二者的相關(guān)系數(shù)為0.91，兩條相關(guān)線(xiàn)很接近；C18、C18'測(cè)壓管的水位與水庫(kù)水位亦呈線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，但其隨庫(kù)水位線(xiàn)性上升的斜率相對(duì)較小，測(cè)壓管水位與庫(kù)水位的相關(guān)系數(shù)較小。

根據(jù)以上分析，認(rèn)為大壩左岸山坡測(cè)壓管水位較高，山體特別是迎水面部分的透水性較強(qiáng)，存在繞壩肩滲流的安全隱患。針對(duì)監(jiān)測(cè)資料分析發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，必須對(duì)該斷面的施工情況及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料進(jìn)行深入細(xì)致的了解，施工記錄此處在大壩合垅時(shí)曾進(jìn)行3次定向爆破，破壞了此處巖石的整體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)勘察亦表明左壩肩清基差，在高程197.78 ～ 214.97 m，為中風(fēng)化細(xì)砂巖，裂隙較發(fā)育，巖石較破碎，為較強(qiáng)透水層，存在壩肩繞壩滲漏問(wèn)題。因此可認(rèn)為該斷面存在滲流安全隱患。

（3）油羅口水庫(kù)滲流安全評(píng)價(jià)

在對(duì)水庫(kù)滲流安全進(jìn)行分析時(shí)，必須對(duì)每根測(cè)壓管監(jiān)測(cè)資料及每個(gè)橫斷面進(jìn)行分析，并結(jié)合對(duì)施工情況及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料的了解，最終才能得出整個(gè)水庫(kù)樞紐的安全性能。

通過(guò)對(duì)油羅口水庫(kù)滲流監(jiān)測(cè)資料的分析及對(duì)施工情況和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料的了解，最終基本掌握了該水庫(kù)的整個(gè)滲流狀況：主壩壩體滲流穩(wěn)定，壩肩存在繞壩滲漏問(wèn)題，壩基存在淺層巖體滲漏問(wèn)題；副壩壩體局部存在滲漏問(wèn)題，壩肩存在繞壩滲漏問(wèn)題，壩基存在淺層滲漏問(wèn)題；大壩與副壩間較為單薄的山梁測(cè)壓管水位偏高，存在滲流安全隱患。

三、結(jié) 語(yǔ)

利用油羅口水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)資料對(duì)該水庫(kù)大壩的滲流安全進(jìn)行了分析，并結(jié)合對(duì)樞紐工程施工情況及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料的了解，找出了油羅口水庫(kù)存在的滲流安全隱患。

文中較為全面地介紹了利用監(jiān)測(cè)資料分析水庫(kù)大壩滲流安全的具體步驟，包括對(duì)水庫(kù)滲流安全監(jiān)測(cè)布置的合理性分析、對(duì)滲流觀測(cè)設(shè)施的可靠性分析、對(duì)原始數(shù)據(jù)的篩選，并結(jié)合對(duì)兩個(gè)橫斷面的具體分析給出了怎樣進(jìn)行橫斷面滲流安全分析的方法步驟，為其它水庫(kù)大壩的滲流安全分析提供了一個(gè)可供借鑒的工程實(shí)例。

[1] 牛運(yùn)光. 土壩安全與加固[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 1998.

[2] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則. 北京: 中華人民共和國(guó)水利部, 2000.