水庫水位快速變動對庫區岸坡穩定性的影響

□常根軍

（鄭州市常莊水庫管理處）

水庫水位快速變動對庫區岸坡穩定性的影響

□常根軍

（鄭州市常莊水庫管理處）

水庫水位快速變動在水庫運行管理中經常遇到，易誘發庫區岸坡各種形式的破壞，如崩岸、滑坡等，造成水庫和庫岸群眾邊界矛盾，影響水庫正常運行管理。通過分析庫水位快速上升、快速下降及坡腳侵蝕對庫區岸坡穩定性的影響，對庫區岸坡日常運行管理提出相關治理措施建議，在水庫正常運行管理中防患于未然。

水庫；水位快速變動；岸坡穩定；影響

0 前言

山區、丘陵區水庫汛期降雨由于流域內地形坡度大、河道比降大、匯流時間短、流量大、流速大，造成水庫水位快速上漲，山區、丘陵區庫區岸坡陡峭，土體長期含水量較小，水庫水位快速上漲引起岸坡地下水位上升及水浪沖擊、掏刷岸坡，易造成岸坡崩塌。水庫水位快速下降，岸坡土體含水消散，地下水位與庫水位形成水位差，岸坡土體形成滲流，由于岸坡原庫水位以下土體屬于飽和水土體，抗剪力小，易形成圓弧滑動面或垂直崩岸。通過庫水位快速變化及變化過程中水土的相互作用對水庫岸坡穩定性影響的分析，揭示庫水位變化過程對水庫岸坡穩定性影響規律。

1 水位快速上升對庫區岸坡穩定性分析

小型水庫由于庫容、流域面積較小，汛期遭遇短時強暴雨時，形成水庫蓄水量、庫水位快速增長，岸坡下部首先淹沒，淹沒部分土體快速形成飽和土體，對上部土體產生托浮作用，這種水體托浮作用抵抗滑坡體的重量，使得坡腳的有效重量減小，造成整個滑坡體的抵抗力減小，穩定性降低。

1.1 岸坡穩定性隨時間變化分析

水位上升過程中，岸坡土體穩定的安全系數隨時間增長呈現先增后減趨勢。在不考慮土體軟化效應及非飽和土體對土體穩定性的影響，土體受到水體托浮作用造成岸坡滑坡體的滑動力減小，坡面水壓力及滲透力對岸坡穩定性起有利作用，岸坡穩定性安全系數漸增；當庫水位達到最高水位后，隨著庫水位與岸坡土體地下水位差逐漸減小，岸坡穩定性安全系數逐漸趨于穩定。

1.2 岸坡穩定性隨庫水位上升分析

水位上升過程中，岸坡土體穩定的安全系數隨庫水位增長呈現先減后增趨勢。在庫水位上升初期，短時間內坡腳被土體被水淹沒，土體抗滑穩定性減小，土體由于水位上升產生水體托浮力作用較小，此時岸坡穩定性安全系數降低；隨著庫水位逐漸上升，岸坡土體受到水體托浮力逐漸增大，下滑力逐漸減小，坡面水壓力及滲透力有利影響，使得岸坡穩定性安全系數逐漸增大。

2 水位快速下降對庫區岸坡穩定性分析

庫水位一般情況下長期保持相對穩定水位，當汛期洪水引起庫水位快速上升后，庫區蓄水通過非控制性溢洪道泄洪又引起庫水位快速下降，以及水庫調度運行引起庫水位快速下降，岸坡土體突然失去水庫水體托浮作用，及岸坡土體中地下水不能快速排出，極有可能導致岸坡失穩誘發滑坡，特別是岸坡土體滲透系數小的時候，這種影響將更加顯著。

2.1 岸坡穩定性隨時間變化分析

庫水位快速下降造成岸坡上部受到靜水壓力消失，下部受到靜水壓力減小，岸坡下滑體受到水體托浮力減小，滲透力增大，岸坡穩定性安全系數快速變?。浑S著庫水位繼續降低，岸坡下滑體所受水體托浮力變化趨緩，水力坡降逐漸變小，滲透力逐漸變小，岸坡穩定性安全系數逐漸回升，整個岸坡穩定性安全系數呈快速下降、緩升、趨穩態勢。

2.2 岸坡穩定性隨庫水位下降分析

庫水位快速下降過程中，岸坡地下水向水庫內滲流，由于庫水位快速下降，此時岸坡地下水位下降滯后仍維持高水位，岸坡下滑體所受浮托力減小不大，坡面水壓力上部消失，下部減小，滲透力向外，全部處于不利因素，岸坡穩定性安全系數快速減小，逐漸達到安全系數最??；隨著岸坡地下水位逐漸降低，岸坡下滑體所受托浮力變化較小，滲透力逐漸減小，岸坡穩定性安全系數又開始回升，最終達到穩定的安全系數。

3 坡腳侵蝕對庫區岸坡穩定性分析

一般情況下水庫水位在一個相對水位幅度內變動，這個水位變動區間的岸坡坡腳是受庫內波浪作用及水庫水位上升、下降時地下水的滲透作用等因素影響，造成岸坡抵抗荷載減小、坡腳侵蝕和崩坍。正常情況下此種破壞規模較小，如果岸坡上部荷載較重及存在較大滑坡體，坡腳侵蝕和崩坍容易誘發上部滑坡體產生滑動。

4 庫區岸坡穩定治理建議

水庫岸坡在庫水位快速變動、汛期長時間連續降雨和暴雨情況下，容易引起岸坡崩坍、滑坡等破壞，滑動面形狀以圓弧居多，水庫庫區岸坡穩定防治主要采取以下措施。一是水庫運行調度過程中，盡可能防止庫水位快速變動工況出現。二是岸坡頂部修筑排水設施，預防雨水下滲降低土體抗剪力，防止土體下部滑坡面產生滑坡。三是對陡峭岸坡土體上部進行削坡，減小岸坡荷載，增加滑坡體抗滑能力。四是對岸坡庫水位經常變動區的坡腳進行貼坡防護，防護體設置滲水過濾措施，利于土體地下水進出暢通，防止庫區波浪侵蝕岸坡坡腳。

5 結語

水庫在運行管理中，庫區岸坡出現崩坍、滑坡是水庫管理單位所困擾的問題，由于大部分水庫庫區未劃邊定界，一般情況下以水庫校核洪水位的移民遷陪高程線作為庫區邊界，遷培高程線在實際現場不能確定具體位置，并且由于長時間水庫運行，岸坡產生坍塌、滑坡，使得遷培高程線不斷向外延伸。庫區岸坡破壞經常造成水庫管理機構和當地群眾產生邊界矛盾，缺少相關政策、法律解決這種矛盾。因此，分析掌握水庫水位快速變動對庫區岸坡穩定性的影響，對易產生岸坡破壞部位進行防護處理，防患于未然，對水管單位提高水庫管理水平具有重要意義。

編輯：劉長垠 韋詩佳

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1673-8853（2017）03-0088-02

2017-1-5