江 超，劉巖松，范磊然，孫歡樂

（1.水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院，江蘇南京，210029；2.莊河市轉(zhuǎn)角樓水庫灌區(qū)管理局，遼寧莊河，116413）

1 工程概況

轉(zhuǎn)角樓水庫位于莊河市青堆鎮(zhèn)胡溝村湖里河西支流上，集雨面積146 km2，是一座城市防洪、灌溉、供水、養(yǎng)魚、發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫。水庫始建于1958年10月，按重現(xiàn)期20年洪水設(shè)計(jì)，重現(xiàn)期100年洪水校核，1960年因故停建。1968年秋續(xù)建，1969年10月完工蓄水。1970～1972年又進(jìn)行了局部續(xù)建工程，使水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到重現(xiàn)期50年洪水設(shè)計(jì)，重現(xiàn)期300年洪水校核。

經(jīng)過多年運(yùn)行，水庫存在嚴(yán)重病險(xiǎn)隱患。2000年6月，經(jīng)大連市水利局組織有關(guān)專家進(jìn)行大壩安全鑒定，為三類壩。2001年11月～2006年7月，對(duì)轉(zhuǎn)角樓水庫進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，工程主要內(nèi)容包括：大壩防滲處理、上下游護(hù)坡翻建、溢洪道改建、輸水洞改造、新建防汛路和管理房等。除險(xiǎn)加固后，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)提高到重現(xiàn)期300年洪水設(shè)計(jì)，重現(xiàn)期2 000年洪水校核。校核洪水位43.71 m，相應(yīng)庫容1.423 4×108m3；設(shè)計(jì)洪水位 43.14 m，相應(yīng)庫容1.323 9×108m3；正常高水位（汛限水位）41.79 m，相應(yīng)庫容 1.103 3×108m3；死水位26.50 m，相應(yīng)庫容187×104m3。

水庫樞紐由主壩、副壩、溢洪道、輸水洞和發(fā)電站等工程組成。主壩為混凝土心墻土壩，壩長(zhǎng)197 m，最大壩高24.9 m，壩頂高程44.90 m，壩頂寬6 m。副壩為均質(zhì)土壩，位于溢洪道右側(cè)，壩長(zhǎng)55 m，最大壩高10.7 m，壩頂高程44.90 m。溢洪道為開敞式寬頂堰，凈寬24 m，設(shè)有3孔弧形鋼閘門，每孔寬8 m，高5 m，最大泄量659.66 m3/s，消能方式為挑流消能。輸水洞為鋼筋混凝土壓力隧洞，洞長(zhǎng)93.3 m，洞徑2.0 m，設(shè)有平板鑄鐵閘門，最大泄量35 m3/s。電站設(shè)有4臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量1 660 kW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量340萬kW·h。

水庫擔(dān)負(fù)著下游0.307萬ha耕地、6.5萬人口、大莊高速、201國道、3個(gè)廠礦企業(yè)及高壓輸電線路等的防洪任務(wù)[1-2]。

2 大壩滲流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)升級(jí)改造

2005年除險(xiǎn)加固期間，水庫設(shè)置了主壩浸潤線觀測(cè)設(shè)施，分別位于樁號(hào)0+050、0+100、0+150斷面，每個(gè)斷面布設(shè)了4根測(cè)壓管，測(cè)壓管內(nèi)安裝滲壓計(jì)并通過自動(dòng)測(cè)控單元自動(dòng)采集滲流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。但經(jīng)過幾年運(yùn)行，滲壓計(jì)與自動(dòng)測(cè)控單元已全部損壞，測(cè)壓管水位只能通過人工觀測(cè)讀取。

為改善大壩滲流安全監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀，提高大壩安全管理水平，2016年11月～2017年4月，大連市河庫管理局組織對(duì)轉(zhuǎn)角樓水庫大壩滲流安全監(jiān)測(cè)設(shè)施進(jìn)行了升級(jí)改造，改造主要內(nèi)容包括：主壩原有測(cè)壓管清洗與靈敏度測(cè)試、新增左右岸繞滲監(jiān)測(cè)測(cè)壓管、新增溢洪道與壩體間接觸滲流監(jiān)測(cè)測(cè)壓管、新老測(cè)壓管內(nèi)安裝水壓力計(jì)、自動(dòng)化集成、開發(fā)大壩安全監(jiān)測(cè)信息管理平臺(tái)。

改造后的大壩滲流監(jiān)測(cè)設(shè)施平面布置見圖1，主壩典型斷面滲流監(jiān)測(cè)設(shè)施布置見圖2。

3 滲流監(jiān)測(cè)資料分析

更新改造后的轉(zhuǎn)角樓水庫大壩滲流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2017年4月30日投入使用，至2017年9月已積累近4月數(shù)據(jù)，以此期間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照SL 551-2012《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》中資料整編分析要求，以橫斷面和繞滲監(jiān)測(cè)斷面為單元，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整編分析，評(píng)估大壩滲流安全狀態(tài)[3-4]。

圖1 轉(zhuǎn)角樓水庫大壩滲流監(jiān)測(cè)設(shè)施平面布置圖Fig.1 Layout of seepage monitoring facilities

圖2 轉(zhuǎn)角樓水庫主壩典型斷面滲流監(jiān)測(cè)設(shè)施布置圖Fig.2 Layout of seepage monitoring facilities on the typical section in main dam

3.1 主壩0+050斷面

主壩0+050斷面自上游側(cè)向下游側(cè)布置的滲流測(cè)點(diǎn)依次為K1、K2、K3、K4，均位于壩體混凝土防滲墻下游側(cè)。采用開發(fā)的大壩安全監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)自動(dòng)繪制生成的主壩0+050斷面滲流測(cè)點(diǎn)K1、K2、K3、K4的滲流壓力水位過程線見圖3，繪制的橫斷面浸潤線見圖4。由圖可見，4個(gè)測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位均遠(yuǎn)低于上游水位，防滲墻后浸潤線較低，表明該斷面防滲墻效果較好。

圖3 0+050斷面測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線圖Fig.3 Graph of seepage level on the section 0+050

圖4 0+050斷面實(shí)測(cè)浸潤線圖Fig.4 Measured saturation line on the section 0+050

3.2 主壩0+100斷面

同主壩0+050斷面，主壩0+100斷面自上游側(cè)向下游側(cè)布置的滲流測(cè)點(diǎn)依次為K5、K6、K7、K8，均位于壩體混凝土防滲墻下游側(cè)。繪制的主壩0+100斷面測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線、壩體浸潤線如圖5和圖6所示。

圖5 0+100斷面測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線圖Fig.5 Graph of seepage level on the section 0+100

圖6 0+100斷面實(shí)測(cè)浸潤線圖Fig.6 Measured saturation line on the section 0+100

由圖可見，4個(gè)測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位均遠(yuǎn)低于上游水位，防滲墻后浸潤線較低，表明該斷面防滲墻效果較好。

3.3 主壩0+150斷面

主壩0+150斷面自上游側(cè)向下游側(cè)布置的滲流測(cè)點(diǎn)依次為K9、K10、K11、K12，均位于壩體混凝土防滲墻下游側(cè)。繪制的主壩0+150斷面測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線、壩體浸潤線如圖7和圖8所示。

由圖可見，K9、K10測(cè)壓管水位遠(yuǎn)高于0+050和0+100斷面相同位置的K1、K2和K5、K6測(cè)點(diǎn)的滲流壓力水位，壩體斷面浸潤線也明顯偏高，表明該斷面防滲墻防滲效果不及0+050和0+100斷面[5]。

圖7 0+150斷面測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線圖Fig.7 Graph of seepage level on the section 0+150

圖8 0+150斷面實(shí)測(cè)浸潤線圖Fig.8 Measured saturation line on the section 0+150

3.4 左岸繞滲斷面

主壩左岸繞滲測(cè)點(diǎn)自上游向下游方向依次為R1、R2、R3，3個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管水位過程線、測(cè)壓管水位與庫水位相關(guān)圖見圖9～12。由圖可見：

圖9 主壩左岸繞滲測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線圖Fig.9 Graph of seepage level on the left bank

圖10 R1測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.10 Correlation between R1 and reservoir water level

圖11 R2測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.11 Correlation between R2 and reservoir water level

圖12 R3測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.12 Correlation between R3 and reservoir water level

（1）3個(gè)測(cè)點(diǎn)的過程線為近似水平的直線，表明3根測(cè)壓管水位變幅較小。

（2）R1、R2、R3管水位與庫水位相關(guān)系數(shù)分別為0.42、0.2和0.19[6-7]，表明R1管水位與庫水位相關(guān)性不明顯，R2和R3管水位與庫水位幾乎沒有相關(guān)性。綜合可見，當(dāng)前監(jiān)測(cè)資料分析表明，主壩左岸無明顯繞壩滲流。

3.5 右岸繞滲斷面

主壩右岸繞滲測(cè)點(diǎn)自上游向下游方向依次為R4、R5、R6，3個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管水位過程線、測(cè)壓管水位與庫水位相關(guān)圖見圖13～16。由圖可見：

圖13 主壩右岸繞滲測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線圖Fig.13 Graph of seepage level on the right bank

圖14 R4測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.14 Correlation between R4 and reservoir water level

圖15 R5測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.15 Correlation between R5 and reservoir water level

（1）R4管水位前期一直略高于庫水位，為查明原因，安裝單位于2017年6月14日采用人工提水方式將測(cè)壓管水位降低約2 m，不久后測(cè)壓管水位又逐漸上升至提水前高程（如圖中過程線所示），8月4～5日庫區(qū)連續(xù)強(qiáng)降雨后，R4管水位升高明顯，并于8月6日上升至峰值后逐漸回落。當(dāng)前隨著庫水位的逐漸升高，R4管水位已低于庫水位。

（2）R4、R5、R6管水位與庫水位相關(guān)系數(shù)分別為0.48、0.51和0.67，表明R4、R5管水位與庫水位相關(guān)性不明顯，R6管水位與庫水位相關(guān)性一般。日常巡視檢查過程中未發(fā)現(xiàn)主壩右壩頭相應(yīng)位置存在散浸、滲水等安全隱患，綜合分析表明，右岸繞壩滲流不明顯。

圖16 R6測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.16 Correlation between R6 and reservoir water level

3.6 溢洪道左側(cè)接觸滲流監(jiān)測(cè)斷面

溢洪道左側(cè)接觸滲流測(cè)點(diǎn)自上游向下游方向依次為Y1、Y2、Y3，3個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管水位過程線、測(cè)壓管水位與庫水位相關(guān)圖見圖17～20。由圖可見：

圖18 Y1測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.18 Correlation between Y1 and reservoir water level

圖19 Y2測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.19 Correlation between Y2 and reservoir water level

圖20 Y3測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.20 Correlation between Y3 and reservoir water level

（1）Y1測(cè)壓管水位運(yùn)行初期始終與庫水位接近，為驗(yàn)證測(cè)壓管水位的真實(shí)性，安裝單位于6月14日采用人工提水方式將測(cè)壓管水位降低1.6 m，不久后測(cè)壓管水位又逐漸上升至提水前高程（如圖中過程線所示）。Y1管水位過程線幾乎和庫水位過程線重合，且與庫水位相關(guān)系數(shù)為0.99，表明Y1管水位與庫水位相關(guān)性極好，主要因Y1測(cè)壓管位于防滲系統(tǒng)上游側(cè)，而上游側(cè)填土滲透性較強(qiáng)。

（2）Y2、Y3管水位與庫水位相關(guān)系數(shù)分別為0.03和0.44，表明Y2管水位與庫水位不存在相關(guān)性，Y3管水位與庫水位相關(guān)性不明顯。當(dāng)前資料分析表明，溢洪道左側(cè)不存在接觸滲流。

3.7 溢洪道右側(cè)接觸滲流監(jiān)測(cè)斷面

溢洪道右側(cè)接觸滲流測(cè)點(diǎn)自上游向下游方向依次為Y4、Y5、Y6，3個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管水位過程線、測(cè)壓管水位與庫水位相關(guān)圖見圖21～24。由圖可見：

（1）Y4測(cè)壓管水位情形與Y1相同，同樣因Y4測(cè)壓管位于防滲系統(tǒng)上游側(cè)，而上游側(cè)填土滲透性較強(qiáng)。

（2）Y5、Y6管水位與庫水位相關(guān)系數(shù)分別為0.93和0.67，表明Y5管水位與庫水位相關(guān)性極好，Y6管水位與庫水位存在一定相關(guān)性。當(dāng)前資料分析表明溢洪道右側(cè)可能存在接觸滲流。

圖21 溢洪道右側(cè)接觸滲流測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線圖Fig.21 Graph of seepage level on the right of spillway

圖22 Y4測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.22 Correlation between Y4 and reservoir water level

圖23 Y5測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.23 Correlation between Y5 and reservoir water level

圖24 Y6測(cè)點(diǎn)與庫水位相關(guān)圖Fig.24 Correlation between Y6 and reservoir water level

日常巡視檢查過程中未發(fā)現(xiàn)溢洪道右側(cè)壩體存在散浸、滲水等安全隱患，鑒于當(dāng)前獲取資料系列較短，建議繼續(xù)加強(qiáng)該部位的巡視檢查，延長(zhǎng)觀測(cè)序列后繼續(xù)整編分析。

4 結(jié)語

（1）升級(jí)改造后的轉(zhuǎn)角樓水庫大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)可根據(jù)SL 551-2012《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求自動(dòng)生成過程線、浸潤線、相關(guān)圖等圖件，為資料整編分析工作帶來極大的便利，對(duì)提升大壩安全管理水平具有重要意義。

（2）當(dāng)前積累的監(jiān)測(cè)資料分析表明：①主壩0+150斷面防滲墻防滲效果不及0+050和0+100斷面。②溢洪道右側(cè)可能存在接觸滲流。鑒于當(dāng)前積累的觀測(cè)資料數(shù)據(jù)較少，不足以全面反映大壩安全狀況，建議繼續(xù)加強(qiáng)大壩安全監(jiān)測(cè)工作，定期對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整編分析。

（3）監(jiān)測(cè)資料分析應(yīng)同時(shí)結(jié)合日常巡視檢查、運(yùn)行管理等情況進(jìn)行綜合分析，因此，在現(xiàn)有儀器監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上，人工巡視檢查同樣不可忽視。 ■

[1]彭雪輝,厲丹丹,龍智飛,等.莊河市轉(zhuǎn)角樓水庫大壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告[R].南京：水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院,2016.

[2]朱衛(wèi).莊河市轉(zhuǎn)角樓水庫大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)與完善項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)[R].天津：中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,2016.

[3]SL 551-2012,土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社,2012.

[4]何勇軍,劉成棟,向衍,等.大壩安全監(jiān)測(cè)與自動(dòng)化[M].北京：中國水利水電出版社,2008.

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