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

1 工程概況

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 滲流監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

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(jiàn)圖1。

圖1 大壩滲流監(jiān)測(cè)平面布置示意圖

3 監(jiān)測(cè)分析

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(jiàn)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(jiàn)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(kāi)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)圖4）并結(jié)合歷年滲流量統(tǒng)計(jì)表（見(jiàn)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

4 結(jié)論

（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)。

TV 61

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：1672-2469（2015）03-0060-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.03.022

鄭躍軍（1983年—），男，助理工程師。