摘要：長潭水庫是浙江省的大型水利工程，于2002年～2004年進(jìn)行了除險加固工程。本文基于除險加固后的壩體監(jiān)測數(shù)據(jù)，對壩體的運(yùn)行情況及其安全性能進(jìn)行分析和評價，得出了壩體運(yùn)行平穩(wěn)和安全達(dá)到設(shè)計要求的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：長潭水庫；除險加固；壩體；安全評價

中圖分類號：TV697.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2016.05.037

1概況

長潭水庫位于黃巖城區(qū)西江以西20公里處的永寧江上游，水庫于1958年10月動工興建，1964年12月竣工，水電站1967年并網(wǎng)發(fā)電。建庫初期，水庫功能以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖。庫容為6.91億立方米。有效灌溉面積104.27萬畝，灌區(qū)涉及三區(qū)二市（黃巖區(qū)、椒江區(qū)、路橋區(qū)、溫嶺市、臨海市沿江鄉(xiāng)鎮(zhèn)）。

為確保水庫防洪安全、消除隱患，使水庫真正達(dá)到大（Ⅱ）型水庫的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并充分發(fā)揮其綜合效益，臺州市于2002年10月開始對長潭水庫進(jìn)行除險加固，并于2005年3月竣工驗(yàn)收。水庫總庫容由6.91億立方米增加到7.32億立方米。

大壩為粘土斜墻砂卵石壩，壩基高程7.55米，壩高36.5米，壩頂高程44.05米，壩頂長480米，寬7米。在壩頂建有混凝土擋浪墻一道，高1.2米，迎水面為混凝土預(yù)制塊上加混凝土大柵格，背水壩面為花崗巖粗料石護(hù)。防滲方面，大壩目前采用粘土斜墻、塑性混凝土防滲墻、截水槽、鋪蓋四者聯(lián)合的防滲措施。

2大壩運(yùn)行分析

2004年6月長潭水庫除險加固工程通過蓄水驗(yàn)收，同年8月經(jīng)受住了臺風(fēng)“云娜”的考驗(yàn)。2005年3月通過竣工驗(yàn)收，同年4月浙江省水利廳批準(zhǔn)長潭水庫控制運(yùn)用計劃，汛限水位分別提升至33.05米（臺汛期）、34.05米（梅汛期）。經(jīng)過2005年連續(xù)幾次較大臺風(fēng)的考驗(yàn)，2006年浙江省水利廳同意將汛限水位分別提升至34.05米（臺汛期）、35.05米（梅汛期）。但由于水庫上游移民、征地、道路以及下游河道過流能力影響，水庫至今未能按照除險加固設(shè)計運(yùn)行（即：臺汛期限制水位35.05米、梅汛期限制水位36.05米）。2004年以后，水庫運(yùn)行最高水位為37.26米（出現(xiàn)在2005年），最低水位27.94米（出現(xiàn)在2006年），水庫平均水位較除險加固前均有提高。其中2005年平均庫水位32.13米、2006年平均庫水位30.36米、2007年平均庫水位30.57米、2008年平均庫水位30.94米、2009年平均庫水位31.56米、2010年平均庫水位33.08米。單日最大漲幅出現(xiàn)在云娜臺風(fēng)影響期間，日上漲8.31米。

2005年以來，長潭水庫泄洪6次，總計棄水2.6億立方米。其中2005年棄水2.10億立方米，2006年棄水0.14億立方米，2007年棄水0.36億立方米。

2005年5號臺風(fēng)“海棠”：流域平均面雨量527.6毫米，總?cè)霂焖窟_(dá)到2.12億立方米，水庫起調(diào)水位為31.85米，最高洪水位達(dá)到37.15米（7月21日17時），泄洪棄水0.72億立方米；2005年第9號臺風(fēng)“麥莎”：流域平均面雨量426.0毫米，總?cè)霂焖?.63億立方米，水庫起調(diào)水位為33.38米，最高洪水位達(dá)到37.31米（8月8日01時），泄洪棄水總量1.2億立方米（包括預(yù)泄）；2005年第13號臺風(fēng)“泰利”：流域平均降雨量81.9毫米，最高庫水位32.56米，泄洪棄水0.2億立方米。水庫從8月30日16時水庫開始預(yù)泄，當(dāng)時庫水位32.60米，下降至31.84米停止預(yù)泄；2006年5號臺風(fēng)“格美”：流域內(nèi)平均降雨量88米，最高庫水位34.11米，泄洪棄水0.14億立方米。水庫從7月23日8時開始預(yù)泄，當(dāng)時庫水位34.50米，下降至34.02米停止預(yù)泄。2007年第13號臺風(fēng)“韋帕”：流域過程平均面雨量395.1毫米，水庫起調(diào)水位為32.23米，總?cè)霂焖?.5億立方米，最高洪水位達(dá)到36.04米（9月20日18：30）。此次臺風(fēng)三次開啟泄洪洞進(jìn)行泄洪，共泄洪0.15億立方米；2007年第16號臺風(fēng)“羅莎”：流域過程平均面雨量294.8毫米，水庫起調(diào)水位為34.30米，總?cè)霂焖?.16億立方米，最高洪水位達(dá)到36.48米（10月9日15時）。此次臺風(fēng)也三次開啟泄洪洞進(jìn)行泄洪，共泄洪0.21億立方米。

3大壩安全監(jiān)測分析

從現(xiàn)有監(jiān)測資料來看，大壩除險加固完成運(yùn)行11年來，變形總體正常，滲流基本穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)明顯趨勢性性態(tài)變化。

3.1大壩變形分析

3.1.1水平位移從觀測資料分析，壩頂水平位移主要受庫水位升降影響呈現(xiàn)一定的周期性變化。每年2季度、3季度（主要6～10月份）庫水位較高，壩體向下游位移增大；1季度、4季度由于庫水位較低，壩體向下游位移減小。除0+5測點(diǎn)外，各測點(diǎn)年變化速率不大，一般在-4毫米/年～7毫米/年之間，總體較為平穩(wěn)。上游坡高程42.05米平臺的位0+5測點(diǎn)2006年年變化速率較大（11毫米/年），但其后變化較為平穩(wěn)。位于同一樁號的位移測點(diǎn)變化規(guī)律基本一致，且位于高程較高測點(diǎn)的變化值稍大。排測點(diǎn)中，最大水平位移14毫米，最小值為-12毫米，均發(fā)生在上游坡高程42.05米平臺，位移量不大。大壩水平位移總體相對穩(wěn)定，符合土石壩水平位移變化規(guī)律。下游坡高程33.55米平臺和高程24.55米平臺測點(diǎn)2008年6月28日測值、位5+0測點(diǎn)2006年7月15日測值（可能與基點(diǎn)維護(hù)擾動有關(guān)）以及位8-2測點(diǎn)2010年9月27日和2010年12月28日測值等，向下游位移增大較為明顯，建議校核數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高觀測精度。另外，幾乎所有測點(diǎn)2009年以后有逐漸向下游位移趨勢，尤其是位于壩中測點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

3.1.2豎向位移壩體豎向位移主要受時效影響，高程42.05米和高程24.55米各測點(diǎn)豎向位移均隨時間逐漸增大，2007年之前增大速率較快，之后速率逐漸變慢，2009年底至今已基本趨于穩(wěn)定。壩體最大豎向位移25毫米，發(fā)生在上游坡高程42.00米平臺的沉8+0測點(diǎn)處（2010年12月28日），沉降率為0.7%，小于土石壩沉降控制標(biāo)準(zhǔn)（1%）。從空間分布來看，高程降低，壩體豎向位移也隨之減?。晃灰谱兎皹O大值基本為兩岸部位較小、壩中部位較大。目前總體變化處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，符合土石壩豎向位移變化一般規(guī)律。通過壩體沿壩軸線方向的不均勻沉降分析可知，所有相鄰兩測點(diǎn)間最后測次時刻的相對不均勻沉降均小于1%，不均勻沉降量較小。高程33.55米各測點(diǎn)（尤其是靠近兩岸測點(diǎn)）隨時間逐漸向上位移，與土石壩沉降變形一般規(guī)律不符，原因可能是觀測基點(diǎn)自身存在沉降所至，建議校核該組數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，改造觀測基點(diǎn)，并加強(qiáng)巡視檢查和觀測分析。另外，高程24.55米測點(diǎn)2010年9月27日與2010年12月28日測值普遍減小，呈向上位移變化，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測分析。部分測點(diǎn)測值過程線尖角較多，表明觀測精度整體不高。

3.2大壩滲流分析

3.2.1壩體、壩基滲流庫水位是影響壩體滲透壓力變化的主要因素，庫水位升高，滲壓值加大；庫水位降低，滲壓值相應(yīng)減小。各支滲壓計測值總體上變化正常，符合土石壩滲流的一般變化規(guī)律。

從埋設(shè)部位來看，埋設(shè)在防滲墻前的滲壓計測值與庫水位變化相關(guān)較好，幾乎與庫水位同步變化，而埋設(shè)在防滲墻后的滲壓計測值變化平緩，與庫水位相關(guān)性不大；表明除險加固新建混凝土防滲墻防滲效果較好。通過0+226.00斷面的G2-4測點(diǎn)測值可以看出，原粘土也斜墻能起到一定的防滲作用，在2007年9月21日消減水頭約75.7%。位于防滲墻之后的各支滲壓計測值較小，各監(jiān)測斷面在高水位時消減水頭均在80%以上，可見原粘土斜墻與混凝土防滲墻組成的防滲體系的總體防滲效果較好。埋設(shè)在土工膜后粘土內(nèi)滲壓計G2-1（樁號0+226.00，高程30.75米）自2004年8月15日以后測值出現(xiàn)高于上游水位的不正?，F(xiàn)象，其原因可能是由于新填筑粘土斜墻與原粘土斜墻上部結(jié)合有缺陷，與其后的新建混凝土防滲墻和土工膜的聯(lián)合防滲效果較好也有關(guān)系。對該部位應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測和分析。本文選取10個滲壓計測點(diǎn)統(tǒng)計建模中，復(fù)相關(guān)系數(shù)大于0.8的有4個，復(fù)相關(guān)系數(shù)0.7～0.8之間的有6個，總體擬合精度較好。模型分析表明，上游水位對壩體、壩基揚(yáng)壓力影響較為明顯，降雨對測孔水位變化影響也有一定顯著，并有一定滯后效應(yīng)。各測孔水位受時效影響較小，時效基本處于穩(wěn)定或趨于收斂。

3.2.2繞壩滲流定性定量分析表明，庫水位對兩岸繞壩滲流影響顯著，一般庫水位升高，滲壓值加大，特別是左岸繞壩滲流測點(diǎn)，與庫水位相關(guān)性較好。各滲壓計測值總體上變化正常，時效基本處于穩(wěn)定或趨于收斂，反映了兩岸山體滲流的實(shí)際性態(tài)。比較而言，右岸R3測點(diǎn)滲流壓力變幅隨庫水位變化較小，表明右岸坡繞滲情況基本較好；左岸坡滲流壓力變化與庫水位變化較為緊密，且變幅較大，可能與其位置在發(fā)電洞附近，受洞水影響有關(guān)。因此，發(fā)電洞對左岸的繞壩滲流問題應(yīng)引起注意，建議加強(qiáng)監(jiān)測和及時分析。繞壩滲流滲壓計存在停測、測值局部不穩(wěn)、測值不連續(xù)等現(xiàn)象，尤其是對于右岸，僅有 R3一個測點(diǎn)，難以全面反映右岸繞滲情況，應(yīng)對損壞測點(diǎn)盡快予以修復(fù)，并提高測值穩(wěn)定性和精度。

3.3防滲墻混凝土應(yīng)力應(yīng)變

大部分應(yīng)變計測值從混凝土防滲墻施工完成后逐漸減小，基本處于受壓狀態(tài)，表現(xiàn)出混凝土施工完成后彈性模量不斷增強(qiáng)的過程，符合混凝土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變變化的一般規(guī)律?；炷翍?yīng)變主要受內(nèi)部溫度變化影響，隨著防滲墻施工完成后混凝土水化熱的逐漸釋放，內(nèi)部溫度逐漸穩(wěn)定，目前各應(yīng)變計測值變化較為平緩，表明混凝土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變趨于穩(wěn)定。受庫水壓力影響，同一斷面位于混凝土防滲墻上游側(cè)豎向應(yīng)變計測值較大（壓應(yīng)變較小），下游側(cè)的豎向應(yīng)變計測值較?。▔簯?yīng)變較大）。各無應(yīng)力計的自由體積變形與相應(yīng)的內(nèi)部溫度變化規(guī)律基本一致，與混凝土熱脹冷縮的特性一致。目前應(yīng)變計及無應(yīng)力計中普遍存在停測、測值不穩(wěn)、測值跳躍等現(xiàn)象，表明儀器運(yùn)行多年，觀測精度和準(zhǔn)確度有所下降，部分儀器可能已出現(xiàn)故障。

4溢洪道位移分析

溢洪道位移呈一定的年周期變化，主要受氣溫的影響，一般表現(xiàn)為：氣溫下降，溢洪道水平位移表現(xiàn)為向上游位移，豎向位移表現(xiàn)為下沉，反之則反。其變化規(guī)律基本符合基巖熱脹冷縮的規(guī)律性。庫水位對溢洪道位移影響較小。各測點(diǎn)測值變化規(guī)律具有一致性，表明溢洪道變形均勻穩(wěn)定，無明顯相對位移現(xiàn)象。

從變化趨勢來看，溢洪道水平位移測值基本在-5～10毫米之間變化，基本趨于穩(wěn)定；豎向位移在2007年以前變幅及下沉位移均較大，之后測值基本在-20～10毫米之間變化，但總體表現(xiàn)為上抬位移趨勢。

從位移特征值統(tǒng)計來看，溢洪道水平位移向上游變形的最大測值為7毫米，向下游變形的最大測值為14毫米，豎向位移最大沉降量為28毫米，最大上抬位移量為27毫米。變形量相對較大，這可能與觀測精度相對不高有一定的關(guān)系，考慮溢洪道岸坡為高邊坡，建議提高觀測精度的同時加強(qiáng)觀測。

5評價

長潭水庫除險加固工程經(jīng)兩年多時間的施工，大壩、溢洪道、泄洪洞和泄洪渠等重要建設(shè)工程都進(jìn)行了加固與整治，目前面貌一新，水庫病險帽子摘掉了，病險問題得到了徹底解決。

除險加固后，其主要功能不變，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，加固后大壩的安全性得到明顯提高，在規(guī)范化管理下，加固后的水庫已恢復(fù)到原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，期間成功抵御了“云娜”、“卡奴”、“燦鴻”等超強(qiáng)臺風(fēng)的考驗(yàn)，發(fā)揮出了大型水利工程的興利減災(zāi)的巨大社會效益。

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作者簡介：鄭翔，本科學(xué)歷，臺州市黃巖區(qū)長潭水庫管理局，助理工程師，研究方向：水利工程管理。