利用觀測資料進行大壩滲流安全分析

【摘 要】水庫大壩的安全不僅關系著人們的正常農業活動開展，如果發生質量問題，就可能導致水力、電力系統的秩序遭到破壞，嚴重的甚至破壞人們的房屋以及危害人們的生命財產安全。而在大壩的質量安全管理中，滲流又是其關鍵的部分，滲流量是否符合設計標準關系著水庫的質量安全，至關重要。因此，對水庫大壩 滲流安全的分析也就成了水庫大壩質量管理中的重要環節。本文利用觀測原始資料對大壩的安全進行分析，并以云南省元江縣章巴水庫為例，希望能為其它大壩的滲流安全分析提供了一個可供借鑒的工程實例。

【關鍵詞】觀測資料；大壩滲流；安全分析

1 前言

章巴水庫位于云南省玉溪市元江縣，水庫總庫容2369萬m3，最大壩高74m，壩頂長222.5m，壩頂高程1891.5m。壩址以上控制面積為36km2，河長12.6km，河道平均坡降為26‰，流域平均高程為2156m。清水河屬紅河右岸一級支流，發源于元江、紅河縣交界的口那族大山附近，向南西轉北，穿峽谷于三板橋向東至漫沙田過元江壩，在城南匯入紅河。

章巴水庫在元江縣發揮著重要的作用，除了為農業種植提供灌溉，還為當地的發電、工業供水、城鎮供水發揮著重要的作用。該水壩結構比較復雜，壩型為風化料心墻石碴壩。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道及輸水隧洞組成。雖然章巴水庫在2009年進行了一次加固，但是由于其結構的復雜性和其發揮的作用之大。對大壩滲流的日常維護和安全分析依然非常重要。

2 水庫大壩的觀測設備分析

大壩是攔截水庫水流的樞紐，所以，大壩的質量安全就不僅僅只是其本身的安全，更是關系到整個水庫的質量安全。大壩滲流是考核大壩質量安全的一個重要參數，它關系到水庫大壩的排水系統是否穩定運行、更關系著大壩的主體結構是否遭受破壞，對于水庫大壩滲流的資料分析首先是要檢測其主體結構。

圖1為章巴水庫大壩觀測設備布置圖，對于章巴水庫的滲流觀測資料分析主要包括水庫大壩的庫水位計量、降雨量統計分析，然后進行滲流量的計算分析。主要觀測設備有測壓管21個，其中壩體測壓管14個，壩外測壓管7個，負責對壩體及繞壩滲流進行觀測；量水堰3個，對大壩滲漏量進行觀測，所得觀測資料包含部分繞壩滲流量；在該次質量檢測中，還分別對其位移量和沉降量也進行了檢測分析，因此在大壩的設備圖上還包括了十八個位移標點，以及工作基點、校核基點各八個，主要是觀測對大壩的變形情況，同時還設置了一套水標尺（高程1830.00m～1891.50m），負責對庫水位進行量測。

3 大壩滲流觀測設施和資料的分析

對滲流觀測設施的分析主要是分析其合理性和可靠性，對資料的分析主要分析其完整性和實時性。在分析過程中，要核對各項計算公式是否準確、是否符合實際情況，計算的各項因素是否綜合了各種條件；在對各項數據分析的時候其觀測點布置是否合理；對于滲流量的分析是在常規情況下的分析還是在異常情況下，比如說暴雨天氣、干旱天氣等等，還要審核搜集的資料是什么年限的等等 。通過這些方面對觀測設備和資料進行檢查和審核可知，各項設備的布置點是科學合理的，對于沉降、位移的分析也是合理的，資料很完整，其年份也是提取最近的，因此，觀測設施和資料是合理、可靠的。

1）大壩滲流觀測的資料整理和分析

資料的選擇，本次滲流觀測資料分析主要選擇了2008年和2010年除險加固后沉降觀測資料統計表、2006年～2010年度位移觀測資料表、滲流量計算成果表、滲流穩定分析采用參數表。其數據都是提取最近年限的，數據很具有可比性。

2）大壩滲流觀測資料分析

目前章巴水庫蓄水位為1881.08m，符合正常蓄水位的標準。但由于該水位為本次除險加固后蓄到的最高水位，因此實測資料應選取1881.08m蓄水位以下的觀測資料進行比對分析。

4 大壩滲流觀安全測資料分析

本次分析先從整體上通過對庫水位（m）、庫容（萬m3）、降雨量（mm）、滲流量（L/s），的統計和計算分析章巴水庫的滲流情況，然后從防滲體、原壩殼料、上游培厚石渣料、上游拋石、反濾、堆石、壩基、壩體充填灌漿、帷幕灌漿幕體等方面通過相應的計算公式對其進行復核計算。

1）滲漏量統計結果整體分析，大壩滲漏量分析資料采用從元江縣水庫管理所收集的《章巴水庫水情日報表》，觀測年份為除險加固前2006～2008年度和除險加固后的2010年度的實測資料進行對比分析。該分析表選取庫水位在1881.08m以下，主要統計和檢測其庫水位（m）、庫容（萬m3）、降雨量（mm）、滲流量（L/s），檢測日期為每月的10號、20號和30號。通過除險加固前2006～2008年度和除險加固后的2010年度的實測資料進行對比分析可以看出，除險加固后現在水位1881.08m的情況下，大壩的滲流量為24.13L/s，除險加固前2006～2008年度相應水位下的滲流量為26.15～29.95L/s，平均值為27.69L/s，其滲流量都在符合標準的范圍內，同時，通過加固以后，滲流量平均值減少了3.56L/s，可見該次除險加固對大壩防滲處理具有一定效果。

2）滲漏量統計結果復核計算分析，為了進一步提高本次滲流量計算的準確性和滲流量是否符合安全標準，在進行加固前2006～2008年度和除險加固后的2010年度的實測資料統計分析后再一次對大壩滲流量計算復核。復核計算采用北京理正軟件設計研究院開發的滲流穩定有限元分析軟件進行計算。計算選取里程為0+030.00、0+100.00、0+170.00剖面進行計算，并與實測資料對比分析。計算內容包括加固前、后的防滲體、原壩殼料、上游培厚石渣料、上游拋石、反濾、堆石、壩基、壩體充填灌漿、帷幕灌漿幕體。經計算，除險加固前大壩在當前蓄水位（1881.08m）時，滲流量Q=35.97L/s，正常蓄水位（1887.66m）時，滲流量Q=46.80L/s；除險加固后大壩在當前蓄水位（1881.08m）時，滲流量Q=26.70L/s，正常蓄水位（1887.66m）時，滲流量Q=34.34L/s。加固后的理論滲流量小于加固前，而實際滲流量經測定為24.13L/s，由此可知，除險加固后實測滲流量小于除險加固前滲流量的平均值和理論計算的滲流量，故大壩滲流滿足設計要求，其滲流量在預算之內，在目前水位未出現集中滲水的現象，帷幕灌漿的阻水作用比較明顯。

3）章巴水庫滲流安全評價以及結論。在對大壩的滲流量進行分析的時候應從其整體出發，掌握其滲流量是否符合設計標準要求。然后再局部進行檢測和計算，以此來提高觀測資料分析大壩安全滲流的準確性。本文通過對章巴水庫 2006年到2008年和2010年加固前后的滲流量的情況統計分析，掌握了章巴水庫大壩的滲流情況，章巴水庫除險加固后的大壩滲流量實測值，小于除險加固前滲流量的平均值，并且小于理論計算的滲流量，故大壩滲流滿足設計要求，沒有安全問題。

5 結束語：

本文主要利用章巴水庫觀測資料對大壩滲流安全進行了分析，文中主要通過對其庫水位、壩底、壩基等內部因素結合降雨量等外部因素來分析滲流量。為其他水庫大壩的滲流安全分析提供了一個實例。在水庫大壩的質量管理中，除了滲流量的分析，對于水庫大壩的安全分析還包括其位移分析和沉降分析，這就需要在各個壩底、壩底設置觀測點。對于位移和沉降比較大的應采取相應的加固措施，比如可以采取拋石壓腳和培厚等等。除此之外，水庫管理所工作人員還要加強現場巡視檢查，注意觀察水庫大壩壩頂泥結石路面和防浪墻是否有裂縫和傾斜現象，綜合各個方面來維護水庫大壩的質量，保證大壩的安全、順利運行。

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