水庫安全運行觀測及常見險情處理

【摘要】水庫大壩是一種特殊的水工建筑物，由于大壩在長期工作中受到壩區(qū)及壩基水文、地質條件、水壓及溫度等外荷載的長期作用，大壩的實際工作性態(tài)是無法預知的，其在長期荷載作用下，結構性態(tài)的變異更是難預測。基于水庫安全運行的基本要求，本文介紹了水庫工程一般性常規(guī)觀測項目內容，并通過觀測對常見的幾種水庫險情發(fā)生及處理進行分析。

【關鍵詞】水庫觀測項目；安全運行；險情處理

1、水庫主要觀測項目

1.1 水庫水位觀測

水庫水位觀測內容為壩前水位及水工建筑物上、下游水位觀測。通過壩前水位觀測，能夠有效掌握進出庫水量、水庫蓄水量。水工建筑物上、下游水位觀測是為測定上、下游水位變化情況，通過水位—流量關系推求泄放流量。

水位觀測一般每日8：00定時觀測1次，當水庫上游降雨，來水加大，庫水位上升，從水位上升時起每隔2 h觀測1次；遇暴雨時，應在水位起漲及漲幅增加時加密測次；水庫水位已上漲到設計洪水位（如50年一遇洪水位），應每1 h觀測1次庫水位；水庫開始放水，停水，調整放水閘門孔數，或調整閘門開度的前后，各加測1次；水庫開始溢洪前及停止溢洪后加測1次；在溢洪過程中，每隔一定時間觀測1次；在調整溢洪閘門孔數和開度的前后各加測1次。

1.2 進出庫流量測驗

進庫流量推算方法主要根據水庫水量平衡原理反推進庫流量，即根據某一時刻始、末庫容之差求出時段內庫容的增量，庫容增量再除以時段秒數加上出庫流量，即為該時段平均進庫流量。出庫流量一般為放水涵洞放水流量和溢洪道（或放水涵洞）泄水流量。觀測出庫流量用流速儀或經測段上的水位流量曲線查得。

1.3 大壩浸潤線觀測

水庫壩體填筑材料類型較多，但大部分是土壩土料建筑，土料能夠透水，水庫水面以下，水體會滲入土壩內，壩體形成上干下濕層面，干濕層面分界線為土壩浸潤線。浸潤線是檢測大壩安全的重要指標，能夠觀測壩體滲透水能力，對大壩安全運行維護起到重要作用。在日常觀測中，據庫中水位變化情況，一般3 d觀測水位變化1次，漲幅大時要增加觀次。

1.4 溢洪道瀉流量觀測

水庫溢洪道多為寬頂堰、實用堰，一般為自由出流，小型水庫多為開敞式溢洪道，也有閘門控制的，溢洪道分堰流和孔流。當閘門（或胸墻）對水流不起作用時，水流過堰頂是連續(xù)的，狀態(tài)為堰流。當水流受閘門（或胸墻）控制時，水流從閘門下緣流出，水面不連續(xù)，水流狀態(tài)為孔流。溢洪道瀉流量觀測，可按自由出流堰流和孔流公式進行測驗計算。

1.5 滲流量觀測

水庫土石壩蓄水后，必然產生滲水現象，滲流是否屬于正常情況，需安裝設施測析滲透是否正常，壩身是否安全。當滲流量小于1 L/s，采用容積法，觀測時將滲流水全部引入容器內，計時結束記取時間，量出容器內水量，計算滲流量；滲流量為1～70 L/s時，采用三角形量水堰法，一般設在集水溝直線段上，上下游溝底及邊坡需要加護砌，避免繞過量水堰的大量漏水，或建造專門的混凝土引槽。

1.6 變形觀測

小型水庫大壩變形為水平位移和豎向位移觀測。小型水庫只要求進行橫向水平位移觀測，一般用視準線法測量，可采用經緯儀或視準儀。運行期每年水平位移觀測2～6次，變形性態(tài)趨于穩(wěn)定，觀測次數取下限；變形性態(tài)變化速率大，觀測次數取上限，如遇高水位、庫水位驟變、特大暴雨、強地震，工程出現不安全征兆時，應增加測次；豎向位移觀測，一般用普通三等水準法測量，其往返閉合差要滿足符合有關技術要求。

2、幾種常見庫壩險情及處理

2.1 滲水、管涌及流土

在持續(xù)變水位情況下，受施工質量、夯壓不密實等因素影響，壩體內出現滲透水分增多的現象，浸潤線抬高明顯，在背水坡滲水溢出點以下，土體過分濕潤發(fā)軟，將影響壩基安全。為減少滲水，保持壩體穩(wěn)定，背水坡用透水性強的材料反濾，使清水流出，土料不流失；臨水坡用篷布或土料、土工膜等透水性小的材料隔滲，上壓土袋降低水體入滲。在一定水力梯度作用下，砂礫中細顆粒在空隙中發(fā)生移動，并被水帶出體外會發(fā)生管涌，處理采用“反濾導滲，控制涌水，留有滲水出路”方法，降低滲水壓力，使險情穩(wěn)定。由于滲透水流的水力梯度增大，壩基局部土體表面隆起或大壩土體松動，會發(fā)生流土現象，一般可在隆起部位就地取材，鋪麥稈層厚10～20 cm，如厚度超過30 cm可交叉分層鋪設，然后在其上壓土袋或塊石。

2.2 壩體滑坡漏洞塌坑

壩體邊坡失穩(wěn)，土體下滑力超過抗滑力，最初在邊坡或壩頂形成裂縫，隨著裂縫逐漸加大，最終出現滑坡。在高水位條件下，壩體坡腳及背水坡附近出現橫貫基礎或壩身的滲漏孔洞。在持續(xù)高水位情況下，壩頂部、迎水坡及坡腳附近會發(fā)生局部下陷形成塌坑險情。對因滲流作用而引起的滑坡，采取“前堵后排”措施，對滑坡搶護，應以“臨水坡為主，背水坡為輔”，滑坡是土壩重大險情之一，一般發(fā)展較快，一旦發(fā)現，要立即采取措施，在搶護時抓緊時機，事前料準備好，一氣呵成。漏洞處理首先在臨水坡尋找漏洞進水口，發(fā)現后及時進行堵塞，將漏水的來源截斷，同時，在背水坡漏洞出水口采用反濾蓋壓，阻止土料流失，以免險情擴大。塌坑處理根據具體情況，采用不同的處理方法：翻出塌坑內松土，按原壩體部位要求材料回填，如有護坡，要按照墊層、塊石護砌要求，將原壩狀恢復，如塌坑在背水坡，使用的土料透水性要比原壩身大，促進水體排滲；在臨水坡出現水下塌坑，當水不太深或不能降低水位時，用麻袋、草袋、編織袋裝黏土直接在水下填實塌坑。為防止在塌坑處形成滲水通道，可再拋投黏性土，加以封住和加寬；填筑濾料，塌坑發(fā)生在壩的背水坡，伴隨發(fā)生管涌、滲水或漏洞，形成跌窩時，先將塌坑內松土或濕軟土清除，然后在背水坡塌坑處，按導滲要求，鋪設反濾層，進行搶護。

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