鄭躍軍(新疆烏魯瓦提水利樞紐工程建設(shè)管理局,新疆 和田 848000)
烏魯瓦提水利樞紐大壩滲流監(jiān)測(cè)與分析
鄭躍軍
(新疆烏魯瓦提水利樞紐工程建設(shè)管理局,新疆 和田 848000)
滲流監(jiān)測(cè)是大壩安全監(jiān)測(cè)的重要項(xiàng)目之一。本文根據(jù)工程實(shí)際情況,介紹了工程滲流監(jiān)測(cè)布置,并對(duì)滲流監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行系統(tǒng)分析,做出了工程滲流安全性態(tài)評(píng)價(jià)。
大壩滲流;監(jiān)測(cè);資料分析
烏魯瓦提水利樞紐工程位于新疆和田境內(nèi),是和田河西支流喀拉喀什河的控制性骨干工程,具有灌溉、防洪、發(fā)電和改善生態(tài)等綜合效益。工程主壩最大壩高133m,壩頂長(zhǎng)度365m,副壩最大壩高67m,壩頂長(zhǎng)度96m,壩體利用古河槽沉積物經(jīng)削坡修整而成。主、副壩均為混凝土面板沙礫石堆石壩,水庫(kù)總庫(kù)容3.336億m3,為大(Ⅱ)型水利樞紐工程。烏魯瓦提水利樞紐工程布置了較為齊全的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,其中滲流監(jiān)測(cè)就是工程布置的重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一。
2.1 主壩壩體內(nèi)部滲流監(jiān)測(cè)
選擇主壩0+147斷面進(jìn)行滲流觀測(cè)。在該斷面設(shè)置了 9支滲壓計(jì)(P 1~P 9),其中 2支(P 1、P 2)設(shè)置在帷幕灌漿防滲線以后,1支(P 3)設(shè)置在墊層區(qū)1845m高程,其它6支(P 4~P 9)均布置在原河床上。
為監(jiān)測(cè)庫(kù)水位與壩體、壩基水位關(guān)系,在壩后坡上分別布置兩條垂直壩軸線的測(cè)壓管監(jiān)測(cè)剖面。UP11至UP13為偏左岸的剖面,UP14至UP16為右側(cè)剖面。
2.2 周邊縫滲流監(jiān)測(cè)
在主、副壩面板結(jié)合處布置5支滲壓計(jì);用以監(jiān)測(cè)周邊縫的滲漏情況,主壩的滲流測(cè)點(diǎn)的編號(hào)為P 10、P 11、P 17、P 18、P 19;副壩的編號(hào)為 P 12、P 13、P 14、P 15、P 16。
2.3 壩肩滲流監(jiān)測(cè)
在左壩肩布置4個(gè)觀測(cè)孔(UP1至UP4),觀測(cè)了解左壩肩巖體地下水位和防滲帷幕效果;右壩肩布置4個(gè)觀測(cè)孔(UP7至UP10),對(duì)壩基滲漏進(jìn)行監(jiān)測(cè),同時(shí)了解主壩右壩肩和右副壩防滲與繞滲情況。另外為監(jiān)測(cè)左岸繞壩滲流及壩肩地下水位以及對(duì)高陡邊坡穩(wěn)定的影響,左岸交通洞內(nèi)布置2根測(cè)壓管UP5、UP6。
2.4 廠房區(qū)滲流監(jiān)測(cè)
在壩后坡腳河床內(nèi)布置4支測(cè)壓管(UP17至UP20),以監(jiān)測(cè)壩基及廠房附近地下水位的關(guān)系。
大壩滲流監(jiān)測(cè)平面布置見圖1。
圖1 大壩滲流監(jiān)測(cè)平面布置示意圖
烏魯瓦提水利樞紐工程大壩滲流監(jiān)測(cè)自1999年至今已經(jīng)積累了15年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。由于本工程自2010年10月進(jìn)行了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)升級(jí)改造,隨后部分儀器數(shù)據(jù)有波動(dòng),目前還在試運(yùn)行期,所以選取2010年以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
3.1 壩體及壩基滲流監(jiān)測(cè)
從觀測(cè)數(shù)據(jù)看,位于上游側(cè)的P 1、P 2和P 3點(diǎn)水位低于P 4點(diǎn),出現(xiàn)倒坡現(xiàn)象,不符合滲流場(chǎng)正常滲流壓力的分布規(guī)律。經(jīng)分析,其原因是P 1、P 2和P 3點(diǎn)3支滲壓計(jì)的零點(diǎn)有誤,需進(jìn)行修正,但通過(guò)繪制各點(diǎn)相關(guān)線圖,這3個(gè)測(cè)點(diǎn)與庫(kù)水位相關(guān)性很好,表明它們工作性態(tài)正常,可利用其測(cè)值的相對(duì)變化進(jìn)行分析。由表1可知各測(cè)點(diǎn)水位變幅在1.17m~1.43m之間,變幅較大的為位于上游側(cè)的P 1、P 3,變幅占上游庫(kù)水位變幅的6.19%~6.92%,未超過(guò)上游水位變幅的7%??肯掠蝹?cè)的P 8和P 9變幅最小,符合面板壩滲流場(chǎng)的特點(diǎn)。2004年后的滲流壓力有顯著減少,且變幅也較初期有所縮窄,表明2003年~2004年期間對(duì)面板裂縫處理效果較好。目前滲流性態(tài)穩(wěn)定,表明面板和壩基帷幕灌漿效果較好。
表1 0+147斷面滲流壓力統(tǒng)計(jì)表 單位:m
2009年8月29日~9月23日期間水庫(kù)在1961.60~1962.21高水位運(yùn)行,由于下游水位變幅較小,以尾水渠正常高水位1955.70m作為近似下游水位,計(jì)算各測(cè)點(diǎn)位勢(shì)見表2。最大位勢(shì)為 P 4點(diǎn)4.84%,位勢(shì)較小,表明面板及壩基帷幕防滲效果好,而且位勢(shì)自上游向下游逐漸減小,說(shuō)明壩體滲流狀態(tài)良好。
表2 0+147斷面各測(cè)點(diǎn)位勢(shì)統(tǒng)計(jì)表
3.2 周邊縫滲流監(jiān)測(cè)
3.2.1 主壩周邊縫
沿主壩混凝土面板的5支滲壓力計(jì)(P 10、P 11、P 17、P 18、P 19),其中P 18測(cè)值不穩(wěn),P 11、P 17、P 19三支儀器損壞。P 10測(cè)點(diǎn)滲流壓力過(guò)程線見圖2。測(cè)點(diǎn)水位最大值為 1929.05m,最小值為1926.65m,變幅為2.40m,測(cè)點(diǎn)變幅占庫(kù)水位變幅的3.84%,滲流壓力與庫(kù)水位相關(guān),且相對(duì)穩(wěn)定,表明周邊縫止水有效。
圖2 P 10測(cè)點(diǎn)滲流壓力過(guò)程線
3.2.2副壩周邊縫
沿副壩周邊縫埋設(shè)的5支滲壓計(jì)(P 12~P 16),其中P 12因儀器原因埋設(shè)不久就無(wú)測(cè)值,P 13、P 15測(cè)值不穩(wěn)定,P 16測(cè)值變化不大,測(cè)值波動(dòng)主要受環(huán)境溫度與大氣壓力影響。
埋設(shè)高程最低、靠近帷幕灌漿及基巖面比較近的P 14測(cè)點(diǎn)受庫(kù)水位影響明顯,滲透水壓力的變化基本與庫(kù)水位同步,變化幅度也較大,最大達(dá)19.74m,占庫(kù)水位變幅的31.6%,遠(yuǎn)大于主壩面板后的滲壓計(jì)觀測(cè)的滲透水壓力變幅,表明副壩防滲體系存在薄弱環(huán)節(jié),與其下游存在的集中滲漏點(diǎn)現(xiàn)象相吻合。而在該處的周邊縫三向測(cè)縫計(jì)蓄水后開合度、剪切、沉降變形都較小,說(shuō)明周邊縫止水有效,估計(jì)與壩基防滲帷幕灌漿有關(guān)。
3.3 測(cè)壓管水位監(jiān)測(cè)分析
在大壩左、右岸,廠房區(qū)及主壩0+190斷面左右下游壩體分別布置了20支測(cè)壓管,其中U P 12和 U P 15已堵塞,U P 3、U P 4、U P 14、U P 20測(cè)值先后出現(xiàn)異常,2011年5月更換了傳感器后恢復(fù)觀測(cè),目前工作正常。測(cè)壓管水位變化情況見表3。
表3 測(cè)壓管水位統(tǒng)計(jì)表 單位:m
3.3.1左岸繞滲
主壩左岸共埋設(shè)4支測(cè)壓管(U P 1~U P 4)。通過(guò)繪制測(cè)壓管水位過(guò)程線及和庫(kù)水位相關(guān)圖可以看出,U P 1測(cè)點(diǎn)與庫(kù)水位相關(guān)性差,且變幅較大,可能是由于該測(cè)點(diǎn)較深,由于儀器自身原因?qū)е?,傳感器靈敏度下降的問(wèn)題。U P 2測(cè)點(diǎn)水位相對(duì)變化較小,為8.68m,變化相對(duì)穩(wěn)定。
3.3.2右岸繞滲
U P 7位于溢洪道左側(cè)副壩頂。經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析(見圖3右岸測(cè)壓管水位過(guò)程線),U P 7水位變化與庫(kù)水位相關(guān)性明顯,水位變幅18.9m,由于U P 7安裝后受副壩趾板及溢洪道旁帷幕灌漿施工影響,孔內(nèi)水位一度不太穩(wěn)定,但孔內(nèi)水位總體變化趨勢(shì)逐年緩升,需加強(qiáng)人工觀測(cè),檢查傳感器靈敏度,進(jìn)一步查明原因;U P 10水位變化與庫(kù)水位不相關(guān),且相對(duì)穩(wěn)定。
3.3.3主壩0+190斷面附近
位于主壩0+190斷面附近的測(cè)壓管管底高程在1849.33m~1854.99m范圍內(nèi)?;ü荛L(zhǎng)6m,無(wú)沉淀管段,測(cè)壓管的透水段橫跨壩基和壩體,測(cè)壓管水位反映了壩基水位的變化情況。通過(guò)繪制各測(cè)壓管水位過(guò)程線圖,可見各測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性較差,水位變幅在0.38m~1.82m之間,變幅很小,反映大壩防滲效果較好。
3.3.4廠房區(qū)
廠房區(qū)布置的4支測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性不明顯。水位變幅在1.56m~2.49m之間,變幅較小,相對(duì)穩(wěn)定,過(guò)程線變化規(guī)律基本一致,反映壩體防滲與排水效果良好。
3.4 滲流量觀測(cè)資料分析
工程監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)共有滲流溢出點(diǎn)三處。分別是位于主、副壩之間下游山坡上的1905.78m高程的SL-1滲水點(diǎn);1910高程的SL-2滲流點(diǎn);位于左岸交通洞進(jìn)口附近的SL-3滲流點(diǎn)。目前只有SL-1滲流點(diǎn)在正常觀測(cè),觀測(cè)方法主要采用量水堰法,小流量時(shí)采用容積法。SL-2滲流點(diǎn)2007年至今已無(wú)滲水。SL-3滲流點(diǎn)僅在高水位下有微量滲水,滲水量約0.01L/s。
通過(guò)繪制庫(kù)水位SL-1滲流點(diǎn)過(guò)程線圖(見圖4)并結(jié)合歷年滲流量統(tǒng)計(jì)表(見表4)可知SL-1滲流量與庫(kù)水位相關(guān)性明顯,滲流量主要受庫(kù)水位影響,呈周期性變化。在相同庫(kù)水位下,滲流量呈逐年減小趨勢(shì),變幅逐漸縮窄,結(jié)合目前SL-2無(wú)滲水、SL-3僅微量滲水的情況,綜合反映了大壩滲流狀況向好的方向發(fā)展。
圖3 U P 7測(cè)壓管水位過(guò)程線
圖4 庫(kù)水位~SL-1滲流點(diǎn)流量過(guò)程線
表4 S L-1歷年滲流量統(tǒng)計(jì)表
(1)烏魯瓦提水利樞紐工程大壩滲流觀測(cè)設(shè)計(jì)合理,能夠充分反映不同部位滲流情況。
(2)通過(guò)分析可知工程防滲體系和排水系統(tǒng)良好,大壩防滲體后的地下水位低,滲透穩(wěn)定性滿足要求,滲流量呈減小趨勢(shì),大壩滲流性態(tài)正常。
(3)副壩防滲體系存在薄弱環(huán)節(jié),估計(jì)與壩基防滲帷幕灌漿有關(guān)。建議加強(qiáng)副壩滲流監(jiān)測(cè),特別是加強(qiáng)對(duì)U P 7和SL-1滲流點(diǎn)的人工觀測(cè)。
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:1672-2469(2015)03-0060-04
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鄭躍軍(1983年—),男,助理工程師。