戶主水庫2020 年大壩滲流監(jiān)測分析

位海洪

（滕州市戶主水庫管理服務中心，山東 滕州 277533）

戶主水庫位于山東省滕州市城區(qū)東北17 km，控制流域面積44 km2，總庫容2 019 萬m3，興利庫容998 萬m3。大壩全長1 087 m，土質(zhì)防滲體分區(qū)壩型。2020 年戶主水庫區(qū)域降雨量1 068 mm，較歷年多56%；特別是主汛期，降雨量較歷年同期多20%，受降雨影響，水庫來水量較歷年同期多20%；8 月7 日出現(xiàn)歷史最高水位123.88 m。用這個典型年分析水庫大壩滲流安全狀況具有現(xiàn)實意義。

1 滲流監(jiān)測設施情況

2009 年，水庫除險加固工程建設時在大壩、溢洪閘閘墩上設置了滲流監(jiān)測設施。大壩共設5排測壓管，分別布置于主壩樁號0+160、0+400、0+600、0+800、1+030 處，每個斷面分別于壩上游坡、壩頂、壩下游坡設置3～4 個測壓管；溢洪閘閘墩設4 排測壓管，分別布置于4 個閘墩上，每個閘墩設置3 個，中墩安設底流測壓管，邊墩安設繞流測壓管。測壓管監(jiān)測方式原采用的是人工觀測。2016 年進行了自動化升級改造，安設了振弦式壓力滲壓計28 套；數(shù)據(jù)采集MCU2 個；振弦式儀器采集模塊4 個；監(jiān)測主機、電臺、中控儀各1 臺；8 芯單模室外光纜 1 200 m；4 芯水工電纜3 807 m；數(shù)據(jù)采集、整編、分析軟件各1 套。

根據(jù)全年運行情況，2020 年除一次數(shù)據(jù)采集MCU 模塊損壞及時修復外，大壩及溢洪閘滲流監(jiān)測設備運行正常。

2 監(jiān)測資料整編分析

2.1 庫水位

根據(jù) 2020 年 1 月 1 日至 2020 年 12 月 31 日戶主水庫大壩降雨及庫水位資料，繪制水庫降雨量與上游水位過程線，見圖1。從圖1 可以看出：

圖1 2020 年度降雨量與上游水位過程線

1）庫水位在2020 年7 月20 日之前處于下降狀態(tài)，一直降低到低水位118.18 m。之后隨著降雨量增大，庫水位上升速度較快，于8 月7 日抬升至最高123.88 m 峰值；水庫以30 m3/s 流量開閘調(diào)洪，8 月9 日水位大幅回落。自此，水位逐步降、升幅度較為平穩(wěn)。

2）2020 年庫水位均值為120.04 m，最大變幅為5.7 m。總體水庫水位運行平穩(wěn)，調(diào)度正常。

2.2 滲流監(jiān)測資料分析

大壩滲流監(jiān)測方式為在大壩各斷面測壓管內(nèi)置滲壓計，每天采集監(jiān)測數(shù)值2 次。用最小二乘法計算分析各測點測值與庫水位相關關系，見表 1。由表 1 知：P0160-3、P0400-2、P0800-3、P1030-1、P1030-2、ZD2-3 測點數(shù)值低于 0.3，測點水位受庫水位影響非常小。

表1 各測點測值與庫水位相關關系統(tǒng)計表

選用2020 年8 月7 日相對較高庫水位（8 月7 日庫水位123.88 m 為歷史最高水位）進行分析評價，繪制典型斷面。

1）0+160 斷面壩體測壓管從上游到下游呈現(xiàn)水位逐步下降現(xiàn)象，符合土石壩一般變化規(guī)律。3 支測壓管測值穩(wěn)定，第2 排測壓管P0160-2水位維持在115～117 m 之間，消減水頭最大8 m左右，P0160-1 位勢較低。P0160-3 水位變化平穩(wěn)，除在8 月7 日最大降雨期突漲外，變幅一般在1 m 范圍內(nèi)，測值維持在115～117 m 之間，與庫水位相關系數(shù)為負值，為反向相關性。

2）0+400 斷面壩體測壓管從上游到下游呈現(xiàn)水位逐步下降現(xiàn)象，符合土石壩一般變化規(guī)律。2 支測壓管測值穩(wěn)定，第2 排測壓管P0400-2水位維持在116 m 附近，消減水頭9 m 左右，剩余位勢較低。壩基測壓管水位變化平穩(wěn)，變幅一般在1 m 范圍內(nèi)，測值維持在108～110.2 m 之間，與庫水位相關性較強。

3）0+600 斷面壩體測壓管從上游到下游呈現(xiàn)水位逐步下降現(xiàn)象，符合土石壩一般變化規(guī)律。2 支測壓管測值穩(wěn)定，第2 排測壓管P0600-2水位維持在117 m 附近，消減水頭6.9 m 左右，剩余位勢較低。壩基測壓管水位變化平穩(wěn)，變幅一般在2.66 m 范圍內(nèi)，測值維持在109～113 m 之間，與庫水位相關性較強。

4）0+800 斷面壩體測壓管從上游到下游呈現(xiàn)水位逐步下降現(xiàn)象，符合土石壩一般變化規(guī)律。3支測壓管測值穩(wěn)定，第3 排測壓管P0+800-3 除在8 月7 日最大降雨期突漲到121.21 外，水位基本維持在117.5 m 附近，相比其他斷面，該斷面壩體水位稍高，但P0+800-3 與庫水位相關性較小。

5）0+1030 斷面壩體測壓管2 支測壓管測值穩(wěn)定，單測壓管水位略低于庫水位，相比其他斷面，該斷面壩體水位稍高，估計是受岸坡地下水位影響，與庫水位相關系數(shù)較小。

6）泄洪閘閘墩各測壓管水位變化平穩(wěn)，除個別由于大雨管口進水數(shù)值不準外，均在118~123 m附近。非降大雨期，ZD1-1、ZD2-1、ZD3-1、ZD3-1水位略低于庫水位，其余均高于庫水位在0.5～1 m之間；降大雨期，ZD2-1、ZD2-2、ZD2-3、ZD3-1、ZD4-3 超常規(guī)上升，懷疑管口進水。ZD2-3 與庫水位相關關系較小，其他測點與庫水位相關性較強。

3 結 語

由以上分析可知，監(jiān)測大壩各斷面壩體測壓管從上游到下游呈現(xiàn)水位逐步下降現(xiàn)象，符合土石壩一般變化規(guī)律。壩頂下游測壓管水位較低，除 P0160-3、P0400-2、P0800-3、P1030-2 與庫水位相關性較小，其余測壓管水位與庫水位值相關性較強，但心墻后剩余位勢較低，各測值隨庫水位升高無趨勢性變化。0+800 斷面壩體下游和0+1030 斷面壩體測壓管水位相比其他斷面，該斷面壩體水位稍高，估計是受岸坡地下水位影響，與庫水位相關系數(shù)較小。各斷面壩基滲流基本穩(wěn)定，無異常現(xiàn)象。壩體、壩基滲流性態(tài)總體正常。

溢洪閘閘墩各測壓管水位變化平穩(wěn)，除個別由于降大雨管口進水數(shù)值不準外（降大雨期，ZD2-1、ZD2-2、ZD2-3、ZD3-1、ZD4-3 超常規(guī)上升，懷疑管口進水，）均在118~123 m 附近。ZD2-3 與庫水位相關關系較小，其他測點與庫水位相關性較強，溢洪閘閘墩滲流性態(tài)總體正常。