蔣國(guó)星

【摘 要】近些年來(lái)，水利工程事業(yè)在我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中所占據(jù)的比例越來(lái)越大，其在人類日常生活和社會(huì)生產(chǎn)中所發(fā)揮的作用日益突出，這也促使了人們對(duì)水利工程施工建設(shè)技術(shù)研究的不斷深入。壩前泥沙淤積問(wèn)題作為影響水利工程整體性的主要原因之一，也是提高壩體抗?jié)B性能的重要途徑，為此做好其有關(guān)控制和研究至關(guān)重要。本文首先闡述了壩前泥沙淤積問(wèn)題的影響，結(jié)合實(shí)際工程案例提出了有關(guān)控制策略，以供同行工作參考。

【關(guān)鍵詞】水利工程；大壩；泥沙堆積；滲流問(wèn)題

就多年的工作實(shí)踐進(jìn)行分析，一個(gè)水庫(kù)在運(yùn)行的過(guò)程中，如果壩體基礎(chǔ)前方產(chǎn)生淤泥堆積問(wèn)題，不僅會(huì)造成整個(gè)水庫(kù)庫(kù)容受到嚴(yán)重的影響，同時(shí)壩體結(jié)構(gòu)的防滲性能也飽受考驗(yàn)。就淤泥問(wèn)題出現(xiàn)分析，其自從淤泥堆積以來(lái)隨著時(shí)間的推移使得整個(gè)水庫(kù)的水位不斷提高，水庫(kù)庫(kù)容嚴(yán)重縮小、水位不斷升高，并且還給水庫(kù)壩體整體性和水平抗荷載提出了考驗(yàn)。但是它并不是一無(wú)是處的，它在提高壩體防滲性能上發(fā)揮著重要意義，同時(shí)有效的保障了壩體結(jié)構(gòu)的整體性。為此，在水路工程施工建設(shè)中我們有必要對(duì)壩前泥沙淤積問(wèn)題進(jìn)行研究，以保證水利工程功能的正常發(fā)揮。

1.水利工程壩前泥沙淤積問(wèn)題分析

在當(dāng)今的水利工程施工建設(shè)中，在那些泥沙較多的河流上的水庫(kù)，經(jīng)常會(huì)在壩體結(jié)構(gòu)前方產(chǎn)生嚴(yán)重的泥沙堆積問(wèn)題，這些泥沙不斷沖擊著壩體機(jī)構(gòu)，慢慢沉降，從而在壩體結(jié)構(gòu)上形成了一層天然的防滲層，雖然在壩體水平荷載上造成了嚴(yán)重的威脅，但是卻有效的提高了壩體的防滲結(jié)構(gòu)。尤其是對(duì)于一些中小型的水利工程而言，其在施工建設(shè)的過(guò)程中要想達(dá)到預(yù)計(jì)防滲要求可謂是難之又難，而采用這種方法來(lái)提高壩體防滲技術(shù)可謂是有著先天性優(yōu)勢(shì)，不僅減少了工程的施工量，同時(shí)也有效的保障了工程的整體性、抗?jié)B性和耐久性。

就我國(guó)的水利工程施工實(shí)踐進(jìn)行分析，絕大多數(shù)的水利工程項(xiàng)目在壩前出現(xiàn)淤泥堆積之后其下方出現(xiàn)的滲流量極大的減小，隨著時(shí)間的推移這種問(wèn)題最終消失不見(jiàn)。雖然在這個(gè)時(shí)候其水庫(kù)壩體結(jié)構(gòu)的水平荷載受到嚴(yán)重的考驗(yàn)，同時(shí)其水庫(kù)容量大幅度縮小，所謂瑕不掩瑜由此所造成的工程優(yōu)勢(shì)卻不容我們忽視。

2.某水利工程壩前泥沙淤積對(duì)大把基礎(chǔ)滲流影響進(jìn)行分析

在某水利工程項(xiàng)目中，大壩的壩體結(jié)構(gòu)是以堆石壩為主構(gòu)成的，整個(gè)大壩結(jié)構(gòu)高度為160米，其處于泥沙較多的河流上游，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其壩前泥沙淤積厚度早已經(jīng)超過(guò)了120米。為此，在工程施工建設(shè)的過(guò)程中，為了有效的利用壩前泥沙所形成的天然防滲鋪蓋，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)于壩體結(jié)構(gòu)的整體性、抵抗水平荷載能力以及結(jié)構(gòu)的安全性都給予了高度重視，也進(jìn)行了嚴(yán)格的控制；同時(shí)對(duì)于水利工程的庫(kù)容量也增加了很多。在該水利工程項(xiàng)目中，水庫(kù)在蓄水之后，其泥沙中的粒徑大約都是0.05mm.屬于細(xì)粉砂，這些沙礫的存在可謂是一個(gè)良好的天然防滲層，給工程的整體性提供了扎實(shí)的基礎(chǔ)。就該水利工程運(yùn)行的幾年時(shí)間里進(jìn)行分析，在上世紀(jì)末期，該水利工程的蓄水水位高達(dá)275米，而經(jīng)過(guò)5年時(shí)間的運(yùn)行之后，我們測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該水利工程的水位高度僅僅為255米，由此可見(jiàn)泥沙堆積所引發(fā)的水利工程庫(kù)容影響。

2.1水庫(kù)蓄水初期

2.1.1壩前泥沙淤積

某水庫(kù)蓄水前，壩前庫(kù)底高程約為132m，水庫(kù)蓄水后，隨著泥沙的淤積，壩前淤積泥沙頂面逐年抬高， 2000年9月25日、2001年12月22日和2002年12月18日壩前1.32km處分別達(dá)到160.30、174. 90m和180.50m。2003年7月11日壩前60m處達(dá)到178.8m，泥沙淤積厚度約為47m，淤積面基本為水平面。

2.1.2壩前淤積鋪蓋防滲效果

某水庫(kù)自下閘蓄水到2003年7月，水庫(kù)最高水位為240.87m。埋設(shè)在大壩帷幕前河床覆蓋層中的基礎(chǔ)滲壓計(jì)P81的觀測(cè)水位反映了經(jīng)淤積鋪蓋消減后的壩前基礎(chǔ)水位，庫(kù)水位與P81測(cè)值之差反映了淤積鋪蓋的防滲效果。水位差過(guò)程線見(jiàn)圖1。

圖1 庫(kù)水位及庫(kù)水位與P81水位差過(guò)程線

從圖1可以看出，從1999年10月水庫(kù)開(kāi)始蓄水到2001年8月，庫(kù)水位與P81水位差總體上隨庫(kù)水位上升而增加、隨庫(kù)水位下降而減小， 2000年11月8日，上游三門(mén)峽水庫(kù)進(jìn)行拉沙運(yùn)用，某壩前淤積明顯，導(dǎo)致庫(kù)水位與P81水位差突增16.4m，壩前其他滲壓計(jì)讀數(shù)也普遍下降，表明蓄水初期壩前泥沙淤積對(duì)大壩基礎(chǔ)防滲效果顯著。隨著壩前泥沙淤積厚度增加速度的放緩或停滯，這種變化在2002年9月～2003年7月庫(kù)水位在230m以下時(shí)已變得不明顯。

2.2高水位時(shí)期

2003年后，汛期受“華西秋雨”影響，某水庫(kù)水位快速上升，10月15 日達(dá)到265.48m，超出前期最高水位（ 240.87m）24.61m，距水庫(kù)設(shè)計(jì)最高水位275m不足10m。2004 ～2006年，水庫(kù)最高水位分別為261. 99、263.41m和256.32m，水庫(kù)進(jìn)入高水位運(yùn)行期。

2.2.1壩前泥沙淤積

2006年11月26日，某壩前泥沙淤積面高程為182.5m，比2003年7月11日升高了3.7m，泥沙淤積厚度約為51m，壩前淤積面仍然為水平面，泥沙粒徑也基本未變。

2.2.2壩前淤積鋪蓋防滲效果

壩前泥沙淤積鋪蓋防滲效果可以用水頭削減比率來(lái)表示。水頭削減比率是指淤積鋪蓋所削減的水頭（庫(kù)水位與鋪蓋下P81測(cè)值之差） 與大壩上下游水位差之比（用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示） 。

2003年7月以后，庫(kù)水位及淤積鋪蓋的水頭削減比率過(guò)程線見(jiàn)圖2。

圖2 庫(kù)水位及淤積鋪蓋的水頭削減比率過(guò)程線

從圖2可以看出，經(jīng)過(guò)2003年汛后首次高水位運(yùn)行以后，某水庫(kù)壩前淤積鋪蓋水頭削減比率與庫(kù)水位的變化呈反比關(guān)系，隨庫(kù)水位升高而減小、隨庫(kù)水位降低而增加；隨著高水位運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，淤積鋪蓋的水頭削減比率變化幅度也逐步減小， 2006年以來(lái)一直穩(wěn)定在50%～75% ，也就是說(shuō)，從壩基防滲來(lái)講，淤積鋪蓋削減了大壩工作水頭的一半以上，說(shuō)明壩前淤積鋪蓋的防滲效果較好。

2.3初步分析意見(jiàn)

某大壩防滲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為“以垂直防滲為主、水平防滲為輔”。水庫(kù)最初3年蓄水位相對(duì)較低的情況下，隨著壩前泥沙的快速淤積，庫(kù)區(qū)水平淤積鋪蓋初步形成并逐漸固結(jié)，這對(duì)于防止水庫(kù)從庫(kù)底垂直向下滲流的效果非常明顯；隨著壩前三角區(qū)淤積的完成，淤積面上升速度逐漸變緩甚至停滯，在經(jīng)過(guò)3個(gè)蓄水期高水位運(yùn)行以后，淤積鋪蓋對(duì)壩基的防滲效果隨庫(kù)水位升高而減小、庫(kù)水位降低而增加，隨高水位運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，淤積鋪蓋的防滲效果逐漸穩(wěn)定，淤積鋪蓋削減了大壩工作水頭的一半以上。

3.結(jié)束語(yǔ)

總之，經(jīng)過(guò)工作研究表現(xiàn)出該水庫(kù)在蓄水的初期就發(fā)生快速的淤泥堆積，壩前的垂直防滲漏效果十分明顯；在壩前的三角區(qū)域淤泥堆積完畢后。淤積鋪蓋的對(duì)大壩的總體防滲漏效果伴隨著水庫(kù)的體位提高而減小、庫(kù)區(qū)水位的降低而增加，并隨著水壩長(zhǎng)時(shí)間高水位運(yùn)行，泥沙的淤泥負(fù)擔(dān)了大壩工作的百分之五十以上，這個(gè)過(guò)程中十分有效的利用了水庫(kù)壩前淤積的泥沙，從而形成一個(gè)天然的防滲層來(lái)加強(qiáng)大壩的防滲工作。

【參考文獻(xiàn)】

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