邰春亮

（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 832000）

1 概況

吉仁力瑪水庫是新疆維吾爾自治區(qū)麥蓋提縣境內(nèi)的一座引水注入式中型平原水庫，通過五零渠的五零總閘引取葉爾羌河河水存蓄于庫內(nèi)用于調(diào)節(jié)下游灌溉和人畜飲水。麥蓋提縣地處喀喇昆侖山北麓，塔克拉瑪干大沙漠西南邊緣。南鄰莎車縣，北接巴楚縣，西接岳普湖縣。

吉仁力瑪水庫始建于1959年，1960年時蓄庫庫容達1600萬m3，1966年建成放水閘，1968年完成庫容3200萬m3，其中有效庫容2700萬m3。水庫在1987年、1990年、1996年曾多次進行除險加固和擴建，1996年除險加固完成后，水庫庫容為3500萬m3，其中有效庫容3000萬m3，死庫容500萬m3。2003年5月，完成了對吉仁力瑪水庫大壩首次安全鑒定工作。2005年5月至當(dāng)年12月再次完成了水庫的除險加固，水庫總庫容3500萬m3，興利庫容3000萬m3。水庫正常蓄水位1169.20 m，死水位1165.10 m。淹沒面積13.8 km2，控制灌溉面積24.32萬畝。水庫建筑物包括土壩、放水涵洞、放水渠及配套建筑物等。

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）規(guī)定，吉仁力瑪水庫工程規(guī)模為中型工程，工程等別為Ⅲ等。建筑物級別：主要建筑物為3級，次要和臨時建筑物級別為4級。

工程區(qū)地震基本烈度根據(jù)國標(biāo)GB 18306-2015(1∶400萬)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》劃分，50年超越概率10%的地震動峰值加速度a=0.1 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，地震基本烈度為Ⅶ度。

2 滲流計算

2.1 計算原理和方法

滲流安全評價原理如下：砂礫石層包括砂層、砂礫石層、礫卵石層等的滲透穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)土的類型及其顆粒級配等情況判別滲透變形形式，核定其相應(yīng)的允許滲透比降，與工程實際滲透比降相比，判斷滲流出口有無管涌或流土破壞的可能性，以及滲流場內(nèi)部有無管涌、接觸沖刷等[1]。

穩(wěn)定滲流計算采用北京理正《滲流分析軟件》6.0版本進行計算，程序采用有限元分析法求解滲流方程。

式中：H為滲流場的水頭函數(shù)；P為水壓力；γ為水容重；Kx、Ky分別為土的滲透方向滲透系數(shù)。

2.2 計算基本資料

計算斷面選?。捍髩紊嫌?∶8土緩坡均質(zhì)壩體防滲標(biāo)準(zhǔn)剖面圖W4+000（均質(zhì)土壩）和大壩滲漏嚴(yán)重的高壩段土工膜斜墻結(jié)合壩基深層攪拌防滲樁墻防滲標(biāo)準(zhǔn)剖面圖E2+000（面板壩+防滲樁墻）。

滲透系數(shù)的選取根據(jù)實驗和勘察成果取值于見表1。

表1 滲透系數(shù)表 單位：cm/s

2.3 壩基滲流計算成果表

E2+000、W4+000處滲流量、出逸點比降見表2，壩體的浸潤線、滲流流網(wǎng)圖和比降圖見圖1～圖4。根據(jù)計算的單位滲透量，可估算大壩的年總滲流量，大壩的年總滲流量為15.98萬m3（全年按100天蓄水到正常設(shè)計水位考慮）。

表2 滲流計算結(jié)果表

根據(jù)計算成果來看，水庫壩基低液限粉土產(chǎn)生滲透變形的允許比降為0.46（取自地勘資料），下游壩基滲透比降為0.10~0.14，因此壩體不會發(fā)生滲透破壞。滲流計算簡圖見圖1~圖4。

圖1 E2+000斷面流網(wǎng)圖

圖2 W4+000斷面流網(wǎng)圖

圖3 E2+000斷面各點比降值圖

圖4 W4+000斷面各點比降值圖

3 壩坡穩(wěn)定計算

3.1 計算工況選擇

壩坡穩(wěn)定計算復(fù)核主要是復(fù)核壩體的邊坡穩(wěn)定情況，計算時，選擇三種典型斷面E0+050、E0+400和E1+600作為計算斷面，進行邊坡穩(wěn)定性復(fù)核。

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001），按以下三種控制工況進行壩坡抗震穩(wěn)定分析計算。求出抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，并根據(jù)抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)判斷是否具有足夠的穩(wěn)定性。

（1）穩(wěn)定滲流期（正常蓄水位1169.20 m）的上、下游壩坡——正常運用條件；

（2）水位驟降期（由正常蓄水位1169.20 m快速降至死水位1165.10 m）的上游壩坡——非常運用條件Ⅰ；

（3）穩(wěn)定滲流期（正常蓄水位1169.20 m）+VII度地震的上、下游壩坡——非常運用條件Ⅱ[2]。

采用中國水利水電科學(xué)研究院出版的《土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序》（STAB 2008）進行計算。

3.2 計算方法

采用計算條塊間作用力的簡化畢肖普法，計算中，抗剪強度指標(biāo)采用有效應(yīng)力法加以確定，并以對數(shù)形式的非線性強度指標(biāo)進行計算[2]。

3.3 參數(shù)采用

計算壩坡穩(wěn)定分析選取的計算參數(shù)采用地勘資料，勘察土層試驗成果見表3。

表3 壩坡穩(wěn)定分析計算參數(shù)表

3.4 計算結(jié)果

壩坡穩(wěn)定分析計算成果見表4，壩坡穩(wěn)定計算圖見圖5～圖13。

表4 壩坡抗滑穩(wěn)定計算最小安全系數(shù)

圖5 W4+000斷面下游壩坡穩(wěn)定計算圖（穩(wěn)定滲流期）

圖6 W4+000斷面下游壩坡穩(wěn)定計算圖（水位驟降）

圖7 W4+000斷面下游壩坡穩(wěn)定計算圖（Ⅶ度地震）

圖8 E2+000斷面上游壩坡穩(wěn)定計算圖（穩(wěn)定滲流期）

圖9 E2+000斷面下游壩坡穩(wěn)定計算圖（穩(wěn)定滲流期）

圖10 E2+000斷面上游壩坡穩(wěn)定計算圖（水位驟降）

圖11 E2+000斷面下游壩坡穩(wěn)定計算圖（水位驟降）

圖12 E2+000斷面上游壩坡穩(wěn)定計算圖（Ⅶ度地震）

圖13 E2+000斷面下游壩坡穩(wěn)定計算圖（Ⅶ度地震）

水庫大壩在穩(wěn)定滲流期和穩(wěn)定滲流期+Ⅶ度地震的上下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小值均大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)，水位降落期的上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小值大于規(guī)范規(guī)定的最小安全系數(shù)。結(jié)合目前實際運行情況，大壩壩坡是穩(wěn)定的，上下游壩坡抗滑穩(wěn)定滿足《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）要求。

5 結(jié)語

1)按有限元數(shù)值分析法計算的各工況的壩體壩基滲透坡降均小于允許坡降；但壩體及壩基滲流量稍大，考慮目前水庫為20世紀(jì)60年代建造的“三邊工程”，經(jīng)多次除險加固后，計算出滲流量與實際滲流情況相符。

2)依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》SL 258-2017，可認(rèn)為該工程的滲流性態(tài)是安全的，應(yīng)評定為B級。

3)根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評價，吉仁力瑪水庫大壩整體穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，認(rèn)為大壩結(jié)構(gòu)基本安全，其結(jié)構(gòu)安全性評定為B級。

4）對于大壩下游地面滲水點，應(yīng)加強觀測，尤其水庫高水位運行期，建議對壩后滲水區(qū)域進行清除覆蓋層并增加蓋重措施；水庫管理運行單位應(yīng)根據(jù)監(jiān)測制度對壩體變形、滲流、庫水位進行監(jiān)測，對監(jiān)測資料進行整編并存檔；管理單位應(yīng)每年組織專家對水庫的觀測成果進行評審。