辽湾水库除险加固后大坝渗流观测分析

2014-04-03 05:20江晓益
浙江水利科技 2014年3期
关键词:测压管位势嵊州市

邢 明,江晓益

(1.嵊州市辽湾水库管理处,浙江 嵊州 312400;2.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 工程概况

辽湾水库位于嵊州市长乐镇大昆溪辽湾村,距离嵊州市区约35km,集雨面积40.4km2,水库正常蓄水位为151.85m,总库容为1076万m3,是一座以防洪为主,结合发电、灌溉等综合利用的中型水利工程。大坝于1972年12月动工,1982年4月完工。水库主要建筑物由主坝、副坝 (原非常溢洪道)、溢洪道、发电引水隧洞和电站等建筑物组成。2008年1月经安全鉴定,确定大坝为三类坝,开始进行除险加固[1]。主坝坝型为黏土心墙堆石坝,除险加固采用3排黏土套井进行防渗处理,大坝除险加固后,坝顶高程为158.00m,最大坝高62.95m,坝顶长度231.50 m,坝顶宽8.00m。

2 渗流观测布置

由于原大坝测压管大多失效,除险加固时在坝体及两岸重新埋设测压管,坝体渗流量监测利用原大坝坝脚三角堰。

坝体浸润线通过坝体内的测压管进行监测,坝体测压管共布置3个横断面,对应桩号分别为K0+068m (3支)、K0+120m (5支)、K0+165m (4支),共12支。主坝绕坝渗流通过布置在大坝下游侧两岸岸坡的6支测压管进行监测,左岸和右岸各3支。渗流观测布置见图1。

3 观测资料分析

3.1 渗流过程线分析

本次选取大坝最大断面K0+120m (5支)测压管资料进行渗流分析,图2为大坝除险加固完工后的正常运行期2011年度实测水位时间过程线[2]。从图2中可以看出,极低库水位期 (2011-01-01至2011-02-10)由于孔隙水压力的消散比较慢,坝上0+005m测压管G4水位高于库水位,具有明显滞后性。随着库水位升高,测压管水位均低于库水位,其中测压管G4水位与库水位同步性较好,坝下0+005m测压管G5水位受库水位影响较小,下游一级及二级马道测压管水位基本趋于稳定。

图1 大坝渗流观测布置图

图2 大坝K0+120m断面测压管实测水位过程线图

根据图3所示大坝绕坝测压管实测水位过程线[2],左岸3支测压管中L2及L3水位相对稳定,与库水相关性较小;L1水位在库水位较低时基本稳定在高程135.0m左右,但库水位超过135.0m高程以后,L1孔内水位与库水位开始同步变化,且水位基本持平。L1孔孔深13.2~16.5 m (相应高程140.8~137.5m)处曾揭露小型隐伏断层,断层带岩体蚀变强烈,分析该断层属导水断层,是导致L1孔内水位异常的主要原因。右岸除R1在库水位138.0m以上受库水位影响有稍微波动外,R2及R3水位稳定,与库水位相关性较小。

图3 大坝两岸绕坝测压管实测水位过程线图

3.2 位势分析

根据渗流理论,可以将测压管水位换算成位势,测压管位势是指某测压管水头在渗流场中占总渗流水头的百分比,位势的计算公式如下[3]:

式中:Fi为第i个测压管的位势,%;hi为第i个测压管的水位,m;、H1、H2为上下游水位,m。

选择坝脚G8测压管水位高程作为下游水位高程,选择最高库水位 (2011-06-22)及相对稳定水位期 (2011-09-20)观测值计算位势,结果见表1。由表1中可以看出,套井下游测压管G5位势总降幅45%~56%,G6位势总降幅84%~86%,心墙下游测压管的位势降幅较为明显,表明坝体心墙防渗性能较好。

表1 部分测压管位势计算表

3.3 大坝浸润线分析

根据渗流监测断面测压管布置,对某时间的水库水位及测压管水位可以作出坝体的实测浸润线[3]。选取相对稳定库水位期 (2011-09-20)的实测数据近似地作出断面的浸润线 (见图4)。从图4中可以看出,经过心墙防渗体后浸润线有较大幅度的跌落,说明坝体心墙防渗性能总体较好。

3.4 大坝渗流量分析

大坝坝体渗流量近3a的变化过程线见图5。大坝除险加固前 (2009-10-15前)渗流量与库水位具有较好的相关性,库水位升高时,渗流量增大,库水位降低时,渗流量减小,在正常蓄水位附近 (2009年3—6月),平均渗流量约为6.2L/s。大坝除险加固期间,局部受坝体防渗施工影响,渗流量变幅较大。大坝除险加固后的2011年正常运行期,除2011年6月中旬由于受集中降雨影响造成坝体渗流量大外,其余时间段坝体渗流量均较小,2011年7—12月平均渗流量仅约为1.2L/s。

4 结 语

(1)根据水库加固后运行1a的坝体渗流观测资料分析,测压管水位基本符合土石坝一般渗流规律。心墙防渗体后浸润线有较大幅度的跌落,说明坝体心墙总体防渗性能较好。

(2)除左岸山体发育的隐伏导水断层造成L1测压管水位异常外,两岸坝基岩体总体防渗性较好,测压管水位相对稳定,与库水位的相关性较低。建议L1应加强频次监测。

(3)大坝加固前坝体渗流量与库水位具有较好的相关性,加固后坝体渗流量均明显减少,且较为稳定。

[1]赖勇,周焕,邢明.浙江省嵊州市辽湾水库大坝安全鉴定报告[R].杭州:浙江省水利水电勘测设计院,2008.

[2]江晓益,张超杰.嵊州市辽湾水库除险加固工程完工验收大坝安全监测工作报告 [R].杭州:浙江广川工程咨询有限公司,2012.

[3]梁国钱,郑敏生,孙伯永,等.土石坝渗流观测资料分析模型及方法 [J].水利学报,2003 (2):83-87.

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