摘要:帕色河水庫是瑞麗市重點工程,水庫建成后承擔瑞麗市東北部4500畝耕地的灌溉用水和瑞麗市3.6萬人城市供水備用水源。此外通過錯峰控制,提高水庫下游河道防洪能力,能最大程度上保護瑞隴高速公路及瑞麗市城區(qū)的防洪安全。
關鍵詞:帕色河水庫;滲透系數(shù);調整與優(yōu)化
一、前言
該項目的實施過程較為復雜,各項參數(shù)都在項目實施的過程中進行不斷的調整。在下文中,我們將通過一些具體數(shù)據(jù)來闡述在建設過程中帕色河水庫大壩的滲透系數(shù)進行了怎樣的調整以達到項目的優(yōu)化。希望該工程能夠成功落成能夠減輕該地區(qū)灌溉生活等方面的問題,也希望在日常使用中不斷地對其進行調整優(yōu)化以更好地發(fā)揮其作用。
二、帕色河水庫大壩概況
1、工程建設地點
瑞麗市位于德宏州的西南部,地理位置為東經(jīng)97°31′~98°02′,北緯23°38′~24°14′之間,東鄰潞西市,北接隴川縣,東南、西南和西北三面與緬甸毗鄰,形成一個盆地,兩個國家,五座城鎮(zhèn)遙相呼應的邊境特色。從瑞麗市到省城昆明有320國道相接,距州府芒市102km,距省府昆明827km。帕色河水庫位于德宏州瑞麗市勐秀鄉(xiāng)境內的帕色河上,距瑞麗市區(qū)約6km,是一座以灌溉為主、兼顧城鎮(zhèn)供水備用水源的?。?)型水庫。
2、流域概況
帕色河水庫擬建于帕色河上游,帕色河位于德宏州瑞麗市勐秀鄉(xiāng)境內,該河為瑞麗江的一級支流,發(fā)源于瑞麗市勐秀鄉(xiāng)團結寨,發(fā)源地海拔高程1470m,河流由北向南流經(jīng)帕色壩、允剛等村寨,在姐崗附近匯入團結大溝。
帕色河水庫位于帕色寨東北面1.5km處,距城區(qū)約6km,壩址位置東經(jīng)97°50′、北緯24°02′。帕色河水庫流域形狀呈羽毛形,壩址以上均為山區(qū),流域內植被較好,徑流面積8.62km2,河長5.17km,河道平均坡降43.5‰。
3、工程概況
帕色河水庫主要任務是解決瑞麗市東北部4500畝耕地的灌溉用水和瑞麗市城市供水不足。水庫正常蓄水位為898.45m,相應庫容339.5×104m3,興利庫容306.2×104m3。水庫設計洪水位(P=3.33%)899.91m,相應庫容399.0×104m3,校核洪水位(P=0.33%)900.38m,相應庫容395.2×104m 3。
2010年3月,完成了帕色河水庫工程可行性研究報告編制工作,2010年11月完成初步設計報告編制工作。
帕色河水庫設計洪水初設階段采用暴雨等值線法,由于帕色河水庫臨近瑞麗氣象站,瑞麗氣象站于1959年設立,1965年開始觀測短歷時暴雨資料,至今已收集43年短歷時暴雨資料,為驗證帕色河水庫原設計洪水與當?shù)貙嶋H情況的相符性。因此,本次洪水復核以該站為代表站,采用實測暴雨法進行洪水復核。
三、水文地質情況
(1)巖(土)透水性
區(qū)內巖(土)透水性與巖性、巖(土)結構特征、風化程度、地下水位密切相關。全風化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖為中等透水,向下強~中等風化以下巖體屬弱透水
樞紐區(qū)巖石透水性總體趨勢具有隨深度增加透水性減弱的規(guī)律,地面以下10~30m透水中等,其下部巖石微透水(q<5Lu),壩址右岸比左岸透水性強。
(2)含(透)水層(組)
區(qū)內第四系松散層、全強風化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖巖體中等—嚴重透水(q>5Lu),均為含水透水層。其中:
a)第四系松散層含水透水層
洪沖積(Q4pal)、殘坡積(Q4edl)、滑坡堆積(Q4del)巖性為砂、砂土、砂卵礫石、砂壤土、含碎塊石砂質粘土。厚1.5~5m。含水層直接出露于地表,為潛水含水層,地下水賦存于松散層孔隙中,屬孔隙含水透水層。河床洪沖積K=10~50m/d。殘坡積K=0.5~0.86m/d。
b)全強風化及部分弱風化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖含水透水層。
廣泛分布于兩岸山坡,厚一般10~30m,下水主要賦存于巖體裂隙中,屬裂隙含水層。全強風化及部分弱風化混合巖化片麻巖q=10~65Lu。
(3)相對隔水層
樞紐區(qū)基巖全風化層下部和強~弱風化層,為相對隔水層(q<5Lu)。據(jù)鉆孔資料,壩基相對隔水層埋深為30~40m,分布連續(xù),起主要隔水作用的相對隔水層。
(4)地下水補給、徑流、排泄
區(qū)內地下水主要為潛水,接受大氣降水補給,沿巖(土)體中的孔隙、裂隙通道從兩岸向河床徑流,地下水高于河水位,河床為區(qū)內最低排泄基準面。地下水坡降:左岸26.5%,右岸22.1%。兩岸地下水補給河水。
四、滲流穩(wěn)定計算
1、基本資料
①水庫特征水位:正常蓄水位898.45m,死水位878.00m,設計洪水位899.91m;校核洪水位900.38m。
②計算采用斷面:大壩最大橫斷面和壩軸縱斷面。
③大壩各區(qū)土料主要物理性質指標統(tǒng)計結果見表5-5。
④浸潤線推求
根據(jù)地質勘察資料,對壩體、壩基土樣進行物理力學性質分析,然后進行壩體滲流分析。壩體浸潤線采用北京理正軟件設計研究院開發(fā)的《理正巖土系列軟件》(V5.10)中的滲流分析計算軟件進行二維平面有限元分析得到。詳見圖5-1。
2、滲流量計算
計算采用巴甫洛夫斯基~達赫勒分段計算法,按透水地基上的粘土心墻壩進行計算。由于壩體土料具有分區(qū)特點且各區(qū)土料的滲透系數(shù)不盡相同,因此,計算時按分層土體的滲透性計算公式,首先求出壩體最大橫斷面時的單寬滲透流量(q),最后求出整個壩體的總滲透流量(Q),單寬滲漏量計算結果見表5-6。
從計算結果知,帕色河水庫壩體在正常蓄水位898.45m時的壩體、壩基滲透流量計算值為3.34萬m3/y,占總庫容的0.85%。
3、滲透變形計算
①計算方法
計算方法:根據(jù)壩體、壩基土體的級配狀況,確定壩土、壩基可能的滲透變形類型,再根據(jù)壩體、壩基土料的物理性質指標確定其臨界水力坡降(Jcr),依據(jù)工程特點及重要性,確定相應的安全系數(shù),求出允許水力坡降([J]);結合壩體的運行情況,求出下游壩坡出逸點的出逸水力坡降值(J),最后進行判別。
②、計算結果
壩基:由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =20>5, =3.2,可知其級配不良。對不連續(xù)級配的土,按規(guī)范取粗細粒區(qū)分粒徑 =0.25mm,并從顆粒級配曲線上查得其對應含量PC=46.5%>35%,故可判別:壩基可能發(fā)生的滲透變形類型為流土破壞。
防滲土料:由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =200>5, =0.4,可知其級配不良。對不連續(xù)級配的土,按規(guī)范取粗細粒區(qū)分粒徑 =0.25mm,并從顆粒級配曲線上查得其對應含量PC=40.17%>35%,故可判別:壩土可能發(fā)生的滲透變形類型為流土破壞。
壩殼料:由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =15.2>5, =3.2,可知其級配不良。對不連續(xù)級配的土,按規(guī)范取粗細粒區(qū)分粒徑 =0.25mm,并從顆粒級配曲線上查得其對應含量PC<25%,故可判別:壩土可能發(fā)生的滲透變形類型為管涌破壞。
流土型滲透變形的臨界水力比降計算公式為:
管涌型滲透變形的臨界水力比降計算公式為:
大壩滲透變形計算結果見表5-7。
③分析
根據(jù)計算結果,心墻壩壩體在正常蓄水位情況下,出逸水力坡降(J)為0.463,小于其允許水力坡降([J])值(0.50),不易于發(fā)生滲透變形。
壩殼料壩體在正常蓄水位情況下,出逸水力坡降(J)為0.11,小于其允許水力坡降([J])值(0.20),不易于發(fā)生滲透變形。
壩基在正常蓄水位水位情況下,出逸水力坡降(J)為0.23,小于其允許水力坡降([J])值(0.25),不易于發(fā)生滲透變形。
4、壩體滲流穩(wěn)定復核結論
經(jīng)壩體滲流穩(wěn)定復核計算,其計算結果與初步設計計算結果基本一致。
五、結束語
對于大壩的建設任重而道遠,在建設好后也還需要在日常的工作中對其進行監(jiān)測和觀察,以防在使用中出現(xiàn)大的問題。工程的實施過程除了需要詳細地方案規(guī)劃之外,也需要能夠經(jīng)受住使用中的重重考驗。帕色河水庫大壩的建成關系著該地區(qū)人民生活以及該地區(qū)各個方面的發(fā)展,甚至該項目的成功與否也影響著行業(yè)內其他項目的計劃實施。希望業(yè)內人士以謙虛謹慎的態(tài)度更好地為人民,為社會服務。
參考文獻:
[1]劉謝伶,某水庫土壩地層滲透系數(shù)確定[j]《紅水河》,2013(01):45-48