周劍雄，周蘇波

（1．水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江杭州310012；2．浙江省水利河口研究院，浙江杭州210020）

峽口水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工期滲流觀測(cè)資料分析

周劍雄1，周蘇波2

（1．水利部農(nóng)村電氣化研究所，浙江杭州310012；2．浙江省水利河口研究院，浙江杭州210020）

對(duì)峽口水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程施工期間的滲流觀測(cè)資料進(jìn)行分析，計(jì)算了壩基揚(yáng)壓力系數(shù)，采用過(guò)程線分析、回歸分析等方法表明壩基揚(yáng)壓力變化平穩(wěn)，揚(yáng)壓力系數(shù)較小，均在設(shè)計(jì)及規(guī)范范圍內(nèi)。通過(guò)除險(xiǎn)加固前后揚(yáng)壓力系數(shù)及壩基排水量的比較，有顯著的減少，表明大壩防滲性能得到明顯的改善，除險(xiǎn)加固效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的。圖5幅，表5個(gè)。

水庫(kù)；除險(xiǎn)加固；滲流觀測(cè)；壩基揚(yáng)壓力；揚(yáng)壓力系數(shù)；繞壩滲流；排水量

1 工程概況

峽口水庫(kù)位于浙江省江山市西南部的峽口鎮(zhèn)上游2km處，是1座以灌溉、防洪為主，結(jié)合發(fā)電、供水等綜合利用的中型水庫(kù)。2005年6月7日被國(guó)家防總確認(rèn)為全國(guó)防洪重點(diǎn)中型水庫(kù)。經(jīng)過(guò)30多年的運(yùn)行，水庫(kù)存在老化、滲漏等安全隱患，2007年10月水利部大壩安全管理中心核定為三類壩，2009年6月開始進(jìn)行除險(xiǎn)加固，2012年10月通過(guò)竣工驗(yàn)收。大壩為75號(hào)埋石混凝土重力壩，原壩頂寬4m、長(zhǎng)272.0m，除險(xiǎn)加固后壩頂加寬至6.5m，壩頂高程241.9m，防浪墻頂高程243.1m，最大壩高68.66m。溢流堰采用開敞式實(shí)用堰，總堰寬100m，有效凈寬95m，堰頂高程235.24m。溢流壩段增設(shè)8跨交通橋。

2 大壩滲流觀測(cè)設(shè)備布置

大壩廊道內(nèi)原有壩基揚(yáng)壓力管42根，106個(gè)壩基排水孔。經(jīng)多年運(yùn)行，部分測(cè)壓管已經(jīng)失效，部分不夠靈敏，結(jié)合本次除險(xiǎn)加固工程進(jìn)行了清洗及靈敏度試驗(yàn)，不能恢復(fù)使用的重新打孔安裝揚(yáng)壓力管。大壩滲流監(jiān)測(cè)布置主要有壩基揚(yáng)壓力管及滲壓計(jì)22套，滲壓計(jì)選用美國(guó)基康公司生產(chǎn)的振弦式GK4500S型滲壓計(jì)，其中ZS1～ZS16布置在灌漿廊道內(nèi)，每壩段1只，ZS17～ZS22布置在橫向觀測(cè)廊道內(nèi)。壩基揚(yáng)壓力管共14根，新增繞壩測(cè)壓管及滲壓計(jì)12套，左右兩岸各布置了6個(gè)測(cè)點(diǎn)（見表1、表2）。

表1 壩基揚(yáng)壓力測(cè)壓管布置基本情況

續(xù)表1壩基揚(yáng)壓力測(cè)壓管布置基本情況

表2 大壩滲流滲壓計(jì)布置情況

3 大壩滲流觀測(cè)資料分析

3.1 壩基滲壓計(jì)觀測(cè)資料分析

廊道測(cè)壓管水位過(guò)程線如下所示（見圖1）?？傮w來(lái)說(shuō)，測(cè)壓管水位變幅很小，波動(dòng)很小，過(guò)程線平緩，表明壩基帷幕防滲效果正常。各測(cè)壓管水位比較平穩(wěn)，沒(méi)有上升的趨勢(shì)。

圖1 ZS1、ZS2、ZS3、ZS4測(cè)壓管水位過(guò)程線

壩基揚(yáng)壓力系數(shù)計(jì)算公式為：

a＝（Hc－Hr）／（Hu－Hr） 當(dāng)壩基巖面高程高于壩后水位

a＝（Hc－Hd）／（Hu－Hd） 當(dāng)壩基巖面高程低于壩后水位

式中，a為壩基某點(diǎn)揚(yáng)壓力系數(shù)，無(wú)量綱；Hc為壩基揚(yáng)壓力強(qiáng)度（折算成水頭高度，m）；Hr為壩基巖面高程（m）；Hu為庫(kù)水位（m）；Hd為壩后水位（m）。

以2012年7月3日庫(kù)水位接近正常蓄水位（庫(kù)水位235.16m，下游水位186.95m）為例，計(jì)算各測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)（見表3）。從表3中可以看出，各揚(yáng)壓力系數(shù)較小，其中河床段測(cè)壓管（ZS6～ZS13）揚(yáng)壓力系數(shù)介于0～0.17，小于0.2；岸坡段各測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)介于0～0.24，均小于0.3。各測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)均在設(shè)計(jì)及規(guī)范范圍內(nèi)。

表3 各測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)

為比較除險(xiǎn)加固前后各測(cè)壓管水位變化情況，分別以2009年3月25日與2011年12月27日的觀測(cè)值為例，計(jì)算各壩段相應(yīng)的揚(yáng)壓力系數(shù)。2009年3月25日庫(kù)水位為230.71m，與2011年12月27日的庫(kù)水位230.73m相近，各壩段測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)如下所示（見表4）?？梢钥闯龈鲏味螠y(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)均有不同程度下降，尤其是13壩段13－1″測(cè)壓管，原揚(yáng)壓力系數(shù)高達(dá)0.76，加固后僅為0.22，表明除險(xiǎn)加固效果良好。

表4 各壩段測(cè)壓管加固前后揚(yáng)壓力系數(shù)

3.2 繞壩滲流觀測(cè)資料分析

繞壩滲流測(cè)點(diǎn)在左右岸各布置了6根測(cè)壓管，共12根測(cè)壓管。觀測(cè)結(jié)果顯示，左岸繞壩測(cè)壓管RC1～RC6水位隨庫(kù)水位的變化而波動(dòng)（見圖2）。而右岸繞壩測(cè)壓管RC7、RC8兩管水位隨庫(kù)水位的變化而波動(dòng)；其中RC7、RC8水位在庫(kù)水位較低時(shí)接近庫(kù)水位且曾高于庫(kù)水位，表明受山體地下水影響顯著，其余測(cè)壓管RC9～RC12水位變幅很小，過(guò)程線平緩，與庫(kù)水位相關(guān)性不明顯。

圖2 RC1、RC2、RC3測(cè)壓管水位過(guò)程線

對(duì)測(cè)壓管RC1～RC8管水位進(jìn)一步作回歸分析，大壩的滲流實(shí)測(cè)資料表明，測(cè)壓管水位主要受庫(kù)水位和降雨量及時(shí)效特性等影響。

因此回歸模型采用：

h＝a0＋a1*Hw＋a2*W＋a3*θ＋a4*ln（θ＋1）

式中，h為測(cè)壓管水位（m）；Hw為庫(kù)水位（m）；W為降雨量（mm）；θ為蓄水初期開始的天數(shù)除以100；ai（i＝0、1、2、3、4、）為回歸系數(shù)。

基于上述統(tǒng)計(jì)回歸模型，對(duì)自動(dòng)化開始正常采集2011年2月17日至2012年9月30日的觀測(cè)值進(jìn)行了回歸（見圖3、表5）。由表5可知，測(cè)壓管水位與庫(kù)水位、降雨量?jī)烧哧P(guān)系呈正相關(guān)，并受時(shí)效因素影響。從圖3回歸過(guò)程線來(lái)看，總體上，測(cè)值擬合效果一般，復(fù)相關(guān)系數(shù)不高，表明測(cè)壓管水位受山體地下水影響顯著。從測(cè)值回歸的時(shí)效分量來(lái)看，時(shí)效分量很小，RC2、RC6曲線平緩近視為一水平線，時(shí)效分量近視為0；其余6個(gè)測(cè)壓管目前時(shí)效分量為負(fù)值，表明經(jīng)過(guò)1年半的運(yùn)行觀測(cè)，測(cè)壓管水位有所下降。

表5 測(cè)壓管RC1～RC8測(cè)值模擬回歸系數(shù)

3.3 壩基排水量觀測(cè)資料分析

壩基排水量是通過(guò)觀測(cè)灌漿廊道排水孔的滲流量，將各排水孔的滲流量累計(jì)值為壩基排水量，灌漿廊道內(nèi)排水孔布置在廊道中心線下游側(cè)50cm處（見圖4、圖5）。從過(guò)程線來(lái)看，在相同的坐標(biāo)系下，加固前排水量過(guò)程線在庫(kù)水位線上方；加固后排水量過(guò)程線在庫(kù)水位線下方，加固后排水量明顯減少。以較高庫(kù)水位條件下的觀測(cè)值為例：加固前2009年6月19日，庫(kù)水位為233.32m，壩基排水量為358.6ml／s；加固后2011年8月14日，庫(kù)水位為233.41m，壩基排水量為262.5ml／s；減少96.1ml／s，減幅達(dá)26.8%，表明除險(xiǎn)加固起了顯著的作用。

圖4 除險(xiǎn)加固前壩基排水量過(guò)程線

圖5 除險(xiǎn)加固后壩基排水量過(guò)程線

4 結(jié) 語(yǔ)

本工程大壩滲流觀測(cè)設(shè)置了壩基揚(yáng)壓力管、繞壩滲流觀測(cè)、壩基排水量觀測(cè)、庫(kù)水位及降雨量觀測(cè)等項(xiàng)目，并安裝了自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)。自動(dòng)化采集系統(tǒng)安裝后，每天采集一次或多次，取得了較完整的觀測(cè)資料。

壩基測(cè)壓管水位變幅小，過(guò)程線平緩，河床段測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)較小，表明壩基防滲帷幕及排水工作正常，防滲效果良好。揚(yáng)壓力系數(shù)均在設(shè)計(jì)及規(guī)范范圍內(nèi)。繞壩測(cè)壓管水位受山體地下水影響顯著，回歸分析表明，測(cè)值沒(méi)有增大的趨勢(shì)。通過(guò)除險(xiǎn)加固前后測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)及壩基排水量的比較，均有明顯的減少，壩基防滲性能得到明顯改善，表明除險(xiǎn)加固效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的。

責(zé)任編輯 吳 昊

2015－03－12

周劍雄（1966－），男，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程施工監(jiān)理工作。

E_mail：jxzhou＠hrcshp.org