西干渠渠堤安全检测与评价研究

徐向春

（宁夏回族自治区西干渠管理处，银川750021）

1 引言

由于西干渠渠堤工程堤线长，渠堤内部结构复杂，土质不均，大填方段较多，建设标准低，多属于险工险段，部分渠堤段落存在堤基渗漏、管涌等现象。目前，干渠渠堤的安全检查是划分责任落实到人，坚持一日两巡，通过人工查看的方式进行安全检查，渠堤内部很难充分了解和掌握，导致部分除险加固工程建设规划缺乏数据支撑，人为判断比重过大，违背了现代化灌区建设的理念。西干渠作为今后银川都市圈城乡西线供水工程重要水源地，渠堤安全关系城市生态建设和灌区百姓农田灌溉安全。因此，采用先进科学的无损手段对堤防隐患进行探测十分重要。

2 西干渠工程现状

西干渠沿线南高北低，由西向东倾斜，干渠受贺兰山东麓山洪威胁较大，东堤安危是干渠安全行水的关键，由于渠道堤防建设标准低，多为沙土填筑，部分渠段渗漏严重，严重威胁干渠安全[1]。

3 西干渠渠堤安全检查的发展现状及存在问题

西干渠建设初期渠堤堤身单薄，填筑材料主要以黏土掺杂混合料填筑，干渠东堤沿线有外坡渗漏、管涌和滑塌等现象，渠堤运行存在隐患。尤其是干渠在大流量50m/s 以上运行时，渗漏现象十分严重。渠道的安全检查是以人工检查为主，通过4h 观测一次水位，判断渠道水位状况。随着大型灌区续建配套工程的建设，西干渠管理处采取对干渠东堤外坡采取加筑戗台栽植树木生物固堤和外坡脚铺设反滤石料，渗漏现象有所缓解，干渠安全稳步推进。但是西干渠处于贺兰山东侧，沿线有较大山洪沟道43 条，干渠安全受到威胁[1]。

4 无损检测处理措施

4.1 西干渠渠堤无损探测方法选择

堤防安全检测主要有高密度电法、探地雷达法、地震映像法、示踪法及流场法等，本次对西干渠探测选2 座病险退水闸和模拟渠堤实验平台，用高密度电法、探地雷达法和地震映像法进行检测。本文运用3 种方法对病险水闸两侧渠堤和实验平台进行堤防隐患无损探测研究，以期找到适合堤防隐患无损探测的物探方法或方法组合。

4.2 堤坝无损探测任务

4.2.1 模拟渠堤实验平台检测

通过建设模拟西干渠填方渠堤实验平台，在平台中埋设渠堤中常见的砂石料层，大树根，钢管（模拟鼠洞）、土袋等不同介质，对模拟渠堤实验平台采取3 种方法进行探测，经过数据的采集、处理、反演成图、解释推断堤防隐患位置及类型。

4.2.2 邵里退水闸和银安退水闸安全检测

由于邵里、银安退水闸年久失修，出水口两侧护坡渗漏现象严重。通过整理模拟渠堤实验平台探测结果的反演资料，对两座退水闸上下游渠堤进行探测，针对可能的堤防隐患，利用3 种方法开展堤防隐患进行探测试验，为两座水闸翻建提供基础资料。

在2 座水闸翻建工程完成后，继续运用无损检测技术对水闸上下游渠堤进行探测，分析隐患的地球物理特征，确定堤防隐患参数和可选取物探方法；通过数据资料的处理及解释，建立堤防隐患解释模型；开展试验区堤防隐患地球物理探测，结合堤防隐患物性参数解释模型对探测数据资料进行处理和解释。利用物探方法确定的试验区隐患进行验证，根据验证结果，对堤防隐患物性参数模型加以修正和改进。

4.3 取得的成果

4.3.1 实验平台成果

发现综合利用高密度电阻率法和探地雷达法探测堤防隐患效果较好，两种方法可以很好地互相验证，不会遗漏隐患信息。高密度电阻率法和探地雷达法结合能够探测渠堤中存在的树根、鼠洞、砂砾层、土质不均匀等隐患效果较好。

4.3.2 退水闸成果

利用高密度电法探测邵里闸和银安闸2 处渠堤，并且分别在停水期和行水期进行了检测，由于停水和行水期渠堤含水率不同，通过停水期和行水期对比可以得出，行水期电阻率背景场比停水期背景场低，只有停水期的一半左右，加之由于两处渠堤内部土粒介质不同，总结出渠堤内部不同介质情况下的结论：

1）人工沙土填筑的渠堤（银安闸附近）。行水期电阻率背景场比停水期背景场低，约为停水期的1/3，异常由原来的条带状变为团状，高密度异常圈定范围由原来的低于50Ω·m 降到低于15Ω·m。

2）原始地层开挖的渠堤(邵里闸附近）。行水期电阻率背景场比停水期背景场低，只有停水期的一半左右，高密度异常圈定范围由原来的低于400Ω·m 降至低于150Ω·m。

4.3.3 3 种方法的有效性分析

3 种方法的互相验证，能减少隐患的遗漏：（1）高密度电阻率法的优点有抗干扰能力强，分辨率较高，探测深度较深，成本较低，效率较高。缺点是对隐患的反映有个体效应，隐患平面位置和深度定位较差。探测渠堤中存在的砂砾层以及砂砾层是否含水等隐患效果较好。（2）探地雷达法（100MHz）探测渠堤隐患的优点有分辨率高、成本低、效率高、隐患位置和深度定位准确。缺点是抗干扰能力弱，探测深度较浅。水工建筑物质量和水工建筑物空洞隐患只能用探地雷达法（天线频率大于等于100MHz）探测效果较好。（3）地震影像法可以很好地验证探地雷达法和高密度电法剖面发现的隐患。（4）高密度电阻率法、地震影像法和探地雷达（100MHz 天线）结合探测渠堤中存在的土质不均匀、渗漏通道等隐患效果较好。探地雷达法100MHz 以上天线探测闸室质量和闸底空洞隐患效果较好。

4.4 对本次探测成果的分析

邵里、银安退水闸在翻建前出水口护坡都存在漏水现象，通过无损探测技术也探测出邵里退水闸上下游渠堤内部有砂砾石层，经过开挖也进行了验证，银安退水闸漏水原因是进水口防渗墙埋深不够。2 座退水闸翻建后，银安退水闸出水口不存在漏水现象，但是邵里退水闸仍然存在漏水现象，通过翻建后采取物探方法对邵里闸上下游渠堤进行探测，探测成果显示邵里退水闸闸室两侧异常区范围增大，更靠近闸室位置，且挡水墙只修建了不到15m，从高密度电法剖面来看，推测闸室两侧地层在闸室翻建过程中发生扰动，导致地层渗水更严重了，挡水墙太短没有起到应有的作用，是邵里闸翻建后还在渗水的主要原因，建议邵里闸挡水墙沿上下游加长或采用其他防渗工程措施。

5 结语

物探方法探测堤防隐患，无破坏，效率高，宁夏目前还没有采取无损探测技术对渠堤进行安全检测。本文通过对2 座退水闸出水口护坡渗水分析渠堤内部介质，并找出行水、停水期隐患规律，探索出一套适用西干渠渠堤介质隐患探测方法或方法组合，总结出适用堤防隐患无损探测的成熟技术方法，指导水库除险加固，分析水工建筑物和干渠渠堤的安全运行状况。通过无损探测技术检测渠堤安全运行状况，可降低溃坝水害事故的发生概率，为水安全提供基础资料。