瑞麗市帕色河水庫大壩滲透系數調整與優化

摘要：帕色河水庫是瑞麗市重點工程，水庫建成后承擔瑞麗市東北部4500畝耕地的灌溉用水和瑞麗市3.6萬人城市供水備用水源。此外通過錯峰控制，提高水庫下游河道防洪能力，能最大程度上保護瑞隴高速公路及瑞麗市城區的防洪安全。

關鍵詞：帕色河水庫；滲透系數；調整與優化

一、前言

該項目的實施過程較為復雜，各項參數都在項目實施的過程中進行不斷的調整。在下文中，我們將通過一些具體數據來闡述在建設過程中帕色河水庫大壩的滲透系數進行了怎樣的調整以達到項目的優化。希望該工程能夠成功落成能夠減輕該地區灌溉生活等方面的問題，也希望在日常使用中不斷地對其進行調整優化以更好地發揮其作用。

二、帕色河水庫大壩概況

1、工程建設地點

瑞麗市位于德宏州的西南部，地理位置為東經97°31′～98°02′，北緯23°38′～24°14′之間，東鄰潞西市，北接隴川縣，東南、西南和西北三面與緬甸毗鄰，形成一個盆地，兩個國家，五座城鎮遙相呼應的邊境特色。從瑞麗市到省城昆明有320國道相接，距州府芒市102km，距省府昆明827km。帕色河水庫位于德宏州瑞麗市勐秀鄉境內的帕色河上，距瑞麗市區約6km，是一座以灌溉為主、兼顧城鎮供水備用水源的小（1）型水庫。

2、流域概況

帕色河水庫擬建于帕色河上游，帕色河位于德宏州瑞麗市勐秀鄉境內，該河為瑞麗江的一級支流，發源于瑞麗市勐秀鄉團結寨，發源地海拔高程1470m，河流由北向南流經帕色壩、允剛等村寨，在姐崗附近匯入團結大溝。

帕色河水庫位于帕色寨東北面1.5km處，距城區約6km，壩址位置東經97°50′、北緯24°02′。帕色河水庫流域形狀呈羽毛形，壩址以上均為山區，流域內植被較好，徑流面積8.62km2，河長5.17km，河道平均坡降43.5‰。

3、工程概況

帕色河水庫主要任務是解決瑞麗市東北部4500畝耕地的灌溉用水和瑞麗市城市供水不足。水庫正常蓄水位為898.45m，相應庫容339.5×104m3，興利庫容306.2×104m3。水庫設計洪水位（P=3.33%）899.91m，相應庫容399.0×104m3，校核洪水位（P=0.33%）900.38m，相應庫容395.2×104m 3。

2010年3月，完成了帕色河水庫工程可行性研究報告編制工作，2010年11月完成初步設計報告編制工作。

帕色河水庫設計洪水初設階段采用暴雨等值線法，由于帕色河水庫臨近瑞麗氣象站，瑞麗氣象站于1959年設立，1965年開始觀測短歷時暴雨資料，至今已收集43年短歷時暴雨資料，為驗證帕色河水庫原設計洪水與當地實際情況的相符性。因此，本次洪水復核以該站為代表站，采用實測暴雨法進行洪水復核。

三、水文地質情況

（1）巖（土）透水性

區內巖（土）透水性與巖性、巖（土）結構特征、風化程度、地下水位密切相關。全風化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖為中等透水，向下強～中等風化以下巖體屬弱透水

樞紐區巖石透水性總體趨勢具有隨深度增加透水性減弱的規律，地面以下10～30m透水中等，其下部巖石微透水（q<5Lu），壩址右岸比左岸透水性強。

（2）含（透）水層（組）

區內第四系松散層、全強風化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖巖體中等—嚴重透水（q>5Lu），均為含水透水層。其中：

a）第四系松散層含水透水層

洪沖積（Q4pal）、殘坡積（Q4edl）、滑坡堆積（Q4del）巖性為砂、砂土、砂卵礫石、砂壤土、含碎塊石砂質粘土。厚1.5～5m。含水層直接出露于地表，為潛水含水層，地下水賦存于松散層孔隙中，屬孔隙含水透水層。河床洪沖積K=10～50m/d。殘坡積K=0.5～0.86m/d。

b）全強風化及部分弱風化混合巖化片麻巖、黑云二長片麻巖含水透水層。

廣泛分布于兩岸山坡，厚一般10～30m，下水主要賦存于巖體裂隙中，屬裂隙含水層。全強風化及部分弱風化混合巖化片麻巖q=10～65Lu。

（3）相對隔水層

樞紐區基巖全風化層下部和強～弱風化層，為相對隔水層（q<5Lu）。據鉆孔資料，壩基相對隔水層埋深為30～40m，分布連續，起主要隔水作用的相對隔水層。

（4）地下水補給、徑流、排泄

區內地下水主要為潛水，接受大氣降水補給，沿巖（土）體中的孔隙、裂隙通道從兩岸向河床徑流，地下水高于河水位，河床為區內最低排泄基準面。地下水坡降：左岸26.5%，右岸22.1%。兩岸地下水補給河水。

四、滲流穩定計算

1、基本資料

①水庫特征水位：正常蓄水位898.45m，死水位878.00m，設計洪水位899.91m；校核洪水位900.38m。

②計算采用斷面：大壩最大橫斷面和壩軸縱斷面。

③大壩各區土料主要物理性質指標統計結果見表5-5。

④浸潤線推求

根據地質勘察資料，對壩體、壩基土樣進行物理力學性質分析，然后進行壩體滲流分析。壩體浸潤線采用北京理正軟件設計研究院開發的《理正巖土系列軟件》（V5.10）中的滲流分析計算軟件進行二維平面有限元分析得到。詳見圖5-1。

2、滲流量計算

計算采用巴甫洛夫斯基～達赫勒分段計算法，按透水地基上的粘土心墻壩進行計算。由于壩體土料具有分區特點且各區土料的滲透系數不盡相同，因此，計算時按分層土體的滲透性計算公式，首先求出壩體最大橫斷面時的單寬滲透流量（q），最后求出整個壩體的總滲透流量（Q），單寬滲漏量計算結果見表5-6。

從計算結果知，帕色河水庫壩體在正常蓄水位898.45m時的壩體、壩基滲透流量計算值為3.34萬m3/y，占總庫容的0.85%。

3、滲透變形計算

①計算方法

計算方法：根據壩體、壩基土體的級配狀況，確定壩土、壩基可能的滲透變形類型，再根據壩體、壩基土料的物理性質指標確定其臨界水力坡降（Jcr），依據工程特點及重要性，確定相應的安全系數，求出允許水力坡降（[J]）；結合壩體的運行情況，求出下游壩坡出逸點的出逸水力坡降值（J），最后進行判別。

②、計算結果

壩基：由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =20>5， =3.2，可知其級配不良。對不連續級配的土，按規范取粗細粒區分粒徑 =0.25mm，并從顆粒級配曲線上查得其對應含量PC=46.5%>35%，故可判別：壩基可能發生的滲透變形類型為流土破壞。

防滲土料：由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =200>5， =0.4，可知其級配不良。對不連續級配的土，按規范取粗細粒區分粒徑 =0.25mm，并從顆粒級配曲線上查得其對應含量PC=40.17%>35%，故可判別：壩土可能發生的滲透變形類型為流土破壞。

壩殼料：由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 =15.2>5， =3.2，可知其級配不良。對不連續級配的土，按規范取粗細粒區分粒徑 =0.25mm，并從顆粒級配曲線上查得其對應含量PC<25%，故可判別：壩土可能發生的滲透變形類型為管涌破壞。

流土型滲透變形的臨界水力比降計算公式為：

管涌型滲透變形的臨界水力比降計算公式為：

大壩滲透變形計算結果見表5-7。

③分析

根據計算結果，心墻壩壩體在正常蓄水位情況下，出逸水力坡降（J）為0.463，小于其允許水力坡降（[J]）值（0.50），不易于發生滲透變形。

壩殼料壩體在正常蓄水位情況下，出逸水力坡降（J）為0.11，小于其允許水力坡降（[J]）值（0.20），不易于發生滲透變形。

壩基在正常蓄水位水位情況下，出逸水力坡降（J）為0.23，小于其允許水力坡降（[J]）值（0.25），不易于發生滲透變形。

4、壩體滲流穩定復核結論

經壩體滲流穩定復核計算，其計算結果與初步設計計算結果基本一致。

五、結束語

對于大壩的建設任重而道遠，在建設好后也還需要在日常的工作中對其進行監測和觀察，以防在使用中出現大的問題。工程的實施過程除了需要詳細地方案規劃之外，也需要能夠經受住使用中的重重考驗。帕色河水庫大壩的建成關系著該地區人民生活以及該地區各個方面的發展，甚至該項目的成功與否也影響著行業內其他項目的計劃實施。希望業內人士以謙虛謹慎的態度更好地為人民，為社會服務。

參考文獻：

[1]劉謝伶，某水庫土壩地層滲透系數確定[j]《紅水河》，2013（01）：45-48