鄧世紅

（江西省贛西土木工程勘測(cè)設(shè)計(jì)院，江西宜春，336000）

0 引言

光華水庫(kù)于1973年9月動(dòng)工興建，1976年12月基本建成并開始受益，后經(jīng)多次加固達(dá)到現(xiàn)有規(guī)模。最后一次除險(xiǎn)加固工程于2009年10月開工建設(shè)，2010年11月主體工程完工，2010年12月8日水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程通過了竣工驗(yàn)收鑒定。光華水庫(kù)竣工驗(yàn)收已近10年時(shí)間，依據(jù)大壩定期安全鑒定制度，為確保大壩安全的前提下充分發(fā)揮工程效益，需對(duì)水庫(kù)運(yùn)行情況進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。安全評(píng)價(jià)包括：大壩現(xiàn)場(chǎng)安全檢查及檢測(cè)、安全監(jiān)測(cè)資料分析、工程質(zhì)量評(píng)價(jià)、運(yùn)行管理評(píng)價(jià)、防洪能力復(fù)核、滲流安全評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)、金屬結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)及大壩綜合評(píng)價(jià)等[1]。本文根據(jù)測(cè)壓管的滲流觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析測(cè)壓管水位與庫(kù)水位過程線變化規(guī)律，結(jié)合測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性分析，對(duì)大壩運(yùn)行過程中的滲流情況作出評(píng)價(jià)，并找出大壩運(yùn)行存在的問題。

1 工程概況

光華水庫(kù)位于江西省宜豐縣石市鎮(zhèn)竹源村，距宜豐縣城約16km，屬贛江水系錦河北岸支流界溪港水。壩址以上控制流域面積15.6km2，水庫(kù)總庫(kù)容1 640萬(wàn)m3，校核洪水位77.32m（P=0.1%）（黃海高程，下同），設(shè)計(jì)洪水位76.85m（P=2%），正常蓄水位 76.00m，設(shè)計(jì)灌溉面積1.8萬(wàn)畝，有效灌溉面積1.2萬(wàn)畝，實(shí)際灌溉面積0.7萬(wàn)畝，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫(kù)樞紐工程?，F(xiàn)狀樞紐工程主要建筑物有主壩，東一、二、三、四、五副壩，西一、二、三副壩，溢洪道，主壩壩下涵管及西二副壩壩下涵管[2]。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完備性評(píng)價(jià)

中型水庫(kù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目必須有：水庫(kù)水位、雨量、大壩位移、沉降、浸潤(rùn)線[3]及滲流量[4]等。目前光華水庫(kù)主壩上下游設(shè)置了測(cè)壓管，壩腳設(shè)置了量水堰，人工觀測(cè)水位尺等設(shè)施；水庫(kù)安裝了水、雨情等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[5]。2010年加固后，主壩在樁號(hào)0+132、0+194.5兩個(gè)斷面各布置一排測(cè)壓管，共布置7根測(cè)壓管。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，水庫(kù)水雨情觀測(cè)設(shè)施完善；主壩量水堰完好；主壩7根壩體測(cè)壓管有1根存在堵塞（P12），其余全部完好。

根據(jù)水庫(kù)管理單位提供資料，自2009年加固后，光華水庫(kù)庫(kù)水位、降雨量記錄時(shí)間從2015年1月1日開始，自動(dòng)觀測(cè)，頻率為每天記錄一次；測(cè)壓管、滲流量觀測(cè)記錄時(shí)間從2013年2月5日開始，人工觀測(cè)，頻率為每月觀測(cè)3～9次，滿足規(guī)范要求。所有監(jiān)測(cè)資料能夠每年及時(shí)進(jìn)行整編。

光華水庫(kù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基本齊全，監(jiān)測(cè)設(shè)施埋設(shè)布置合理，2個(gè)斷面上測(cè)點(diǎn)數(shù)均不小于3個(gè)，滿足規(guī)范要求，監(jiān)測(cè)設(shè)施完備性評(píng)價(jià)結(jié)論為基本完備。

3 監(jiān)測(cè)資料可靠性評(píng)價(jià)

經(jīng)檢查，所有監(jiān)測(cè)儀器選型合適，埋設(shè)安裝均滿足規(guī)范要求；本次收集測(cè)壓管觀測(cè)數(shù)據(jù)從2013年2月5日至2019年3月29日，數(shù)據(jù)連續(xù)。共收集5 004個(gè)數(shù)據(jù)，少量數(shù)據(jù)存在人工讀數(shù)誤差，排除人工誤差數(shù)據(jù)78個(gè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)合格率98.44%，觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，監(jiān)測(cè)資料可靠性評(píng)價(jià)結(jié)論為可靠。

4 滲流觀測(cè)資料分析

4.1 觀測(cè)資料整理

根據(jù)已收集的觀測(cè)資料，本次整理的壩體測(cè)壓管觀測(cè)資料為主壩7個(gè)測(cè)點(diǎn)，自2013年2月5日至2019年3月9日的觀測(cè)資料。為保證分析工作建立在可靠的資料上，對(duì)觀測(cè)資料認(rèn)為測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)或?qū)戝e(cuò)等人為造成的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，并繪制了庫(kù)水位～測(cè)壓管水位過程線圖。詳見圖1、圖2。

由圖1、圖2看出，位于心墻前測(cè)壓管P11實(shí)測(cè)滲壓水位與上游庫(kù)水位接近，變化過程與上游水位一致，符合心墻前滲流規(guī)律[6，7]。由于大壩上游側(cè)現(xiàn)有砼護(hù)坡，透水性差，庫(kù)水位下降后管內(nèi)水體不易消散，故從圖1看出在庫(kù)水位下降時(shí)上游側(cè)P11測(cè)壓管水位高于庫(kù)水位。心墻后的第一根測(cè)壓管（P12、P22）各測(cè)壓管實(shí)測(cè)滲壓水位明顯低于庫(kù)水位，滲壓水位變化趨勢(shì)平穩(wěn)，表現(xiàn)出明顯的年周期性，未見異常發(fā)展趨勢(shì)，且越往下游，測(cè)壓管實(shí)測(cè)滲壓水位逐漸降低[8]。滲壓水位升降起伏較庫(kù)水位的變化存在一定的滯后效應(yīng)[9]。上述規(guī)律符合心墻土壩橫斷面滲流壓力基本分布規(guī)律。

圖1 主壩P11～P14庫(kù)水位～測(cè)壓管水位過程線圖

4.2 相關(guān)性分析

測(cè)壓管的滲壓水頭的大小與上下游水位變化幅度、降雨量以及筑壩材料的滲透性能等因素有關(guān)。在滲流過程中，滲流水克服土體的阻力，從上游滲到測(cè)點(diǎn)位置需要一定的時(shí)間，因此滲壓水頭與前期庫(kù)水位有關(guān)。由于隨著時(shí)間的推移，土體孔隙的變化以及壩上游淤積等都可能影響滲壓水頭，因此，影響監(jiān)測(cè)效應(yīng)量的主要因素最終歸結(jié)為水頭、溫度、時(shí)效和降水等。一般用函數(shù)形式表示為：

Y=f1（H）+f2（T）+f3（θ）+f4（J）

式中：Y為滲流監(jiān)測(cè)效應(yīng)量；f1（H）為水頭分量；f2（T）為溫度分量；f3（θ）為時(shí)效分量；f4（J）為降水分量。

溫度變化對(duì)土石壩測(cè)壓管管水位升降影響因素極小，可不予考慮；降雨量自身沒有明顯規(guī)律性，其影響也復(fù)雜，分析中不作為因子分析。

根據(jù)運(yùn)行管理單位提供的觀測(cè)資料，繪制了庫(kù)水位～測(cè)壓管水位過程線，詳見圖1、圖2，從圖中可以看出，測(cè)壓管水位時(shí)程曲線與庫(kù)水位時(shí)程曲線有相似性，并且管水位的升降起伏一般較庫(kù)水位的變化滯后一段時(shí)間，這表明管水位與庫(kù)水位是直接相關(guān)的。

圖2 主壩P22～P24庫(kù)水位～測(cè)壓管水位過程線圖

測(cè)壓管水位與庫(kù)水位之間的相關(guān)性分析按下式進(jìn)行回歸分析擬合：

y=a+bx

式中：y為測(cè)壓管水位，m；x為庫(kù)水位，m；a、b 為擬合常數(shù)與系數(shù)。

對(duì)主壩P11、P12、P13、P14四根測(cè)壓管管水位與庫(kù)水位進(jìn)行相關(guān)性分析，成果見表1及圖3、圖4。

圖3 P11測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)分析成果圖

圖4 P12測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)分析成果圖

由表1數(shù)據(jù)可知，位于心墻前測(cè)壓管P11實(shí)測(cè)滲壓水位與上游庫(kù)水位之間的相關(guān)系數(shù)較大，超過0.9，說明心墻前的滲壓水位受上游水位影響十分明顯，與過程線分析結(jié)論基本一致。位于心墻后的測(cè)壓管實(shí)測(cè)滲壓水位與上游庫(kù)水位之間的相關(guān)系數(shù)均不大。P22～P24測(cè)壓管越往下游實(shí)測(cè)滲壓水位與上游庫(kù)水位之間的相關(guān)系數(shù)越小，符合心墻土壩橫斷面滲流壓力基本分布規(guī)律，但P11～P14測(cè)壓管中P12測(cè)壓管實(shí)測(cè)滲壓水位與上游庫(kù)水位之間的相關(guān)系數(shù)出現(xiàn)了突然減小的情況，說明該測(cè)壓管存在異常，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查P12存在透水孔堵塞，這與相關(guān)性分析結(jié)論相吻合。

表1 測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)分析結(jié)果表

5 結(jié)論

光華水庫(kù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基本齊全，監(jiān)測(cè)設(shè)施埋設(shè)布置合理，數(shù)量滿足規(guī)范要求，監(jiān)測(cè)設(shè)施基本完備。觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，監(jiān)測(cè)資料可靠。各斷面的測(cè)壓管數(shù)值大小較合理，從上游到下游呈逐漸遞減的趨勢(shì)，符合土石壩滲流的一般規(guī)律。測(cè)壓管水位時(shí)程曲線與庫(kù)水位時(shí)程曲線有相似性，并且管水位的升降起伏一般較庫(kù)水位的變化滯后一段時(shí)間，這表明管水位與庫(kù)水位是直接相關(guān)的。根據(jù)主壩測(cè)壓管實(shí)測(cè)資料進(jìn)行相關(guān)及反演分析，壩體實(shí)際浸潤(rùn)線與壩體理論計(jì)算浸潤(rùn)線基本相符，各種工況下主壩砼防滲墻、下游壩坡出逸坡降均小于允許滲透坡降，理論計(jì)算不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞。由于維護(hù)不當(dāng)，主壩 P12壩體測(cè)壓管堵塞，測(cè)值精度一般，建議對(duì)測(cè)壓管進(jìn)行靈敏度測(cè)試，必要時(shí)進(jìn)行沖洗，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)大壩的巡視檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。