温州市仰义水库大坝渗流异常成因分析

袁 慧，袁 亮

（温州市水利电力勘测设计院，浙江 温州 325000）

1 工程概况

仰义水库位于温州市鹿城区仰义街道郑家垟，距市区14 km，地处南雁荡山延脉，瓯江支流。坝址以上集雨面积11.5 km2，主河道长5.1 km（至分水岭），河道平均坡降2.18%。正常水位72.20 m，正常库容913 万m3，设计洪水位74.65 m（P=1%），校核洪水位75.59 m（P=0.05%），总库容1158.3 万m3，是一座以防洪、供水为主，兼顾灌溉等综合利用的中型水库。水库工程等别为Ⅲ等，永久建筑物级别为3 级，参照土石坝的要求，其设计洪水标准取100 年一遇，校核洪水标准取2000 年一遇。

仰义水库主坝（见图1）为粘土斜墙坝，坝顶高程为77.5 m，坝顶长度106 m，最大坝高40 m；坝顶宽4.9 m，防浪墙墙顶高程78.5 m。溢洪道位于大坝左岸山岙，溢洪道为开敞式溢洪道+1 孔控制闸，溢洪道净宽25.2 m，其中开敞式溢洪道堰顶高程72.2 m，宽23 m。控制闸闸底高程70.2 m，宽2.2 m，采用手动螺杆式启闭机启动。

于2016 年6 月发现大坝出现渗流异常现象，当时水库下游量水堰渗水量突然增大，且渗水呈现非常浑蚀状态，水库出现渗流异常现象以来，水库现一直保持较低水位运行，长时间低水位运行不利于水库兴利以及防洪作用的发挥。

为了保障水库的安全运行，从根本上解决大坝渗流异常的问题，找出具体的渗流异常原因，对大坝渗流异常的原因展开排查及分析工作。

2 水库大坝渗流原因检查方法

2.1 现场巡查

查看大坝渗流最直接的方式就是现场查看，在2018 年8月～9 月期间组织有关技术人员，利用仰义水库库水位较低的有利时机，对大坝进行了多次现场检查，检查结果见表1。

图1 仰义水库主坝断面图

表1 现场检查检查部位及结果

经检查，大坝两岸坡无渗流和湿润现象；量水堰渗水比较浑浊，检查当天天气晴朗，前后两天无降雨,溢洪道渗流未见异常，基础防渗效果较好。再次检查时发现下游坝脚处的量水堰渗水呈现一定的浑浊现象。

2.2 历史检测资料

2.2.1 坝体渗流

2010 年5 月建成的现有大坝监测系统，为观测水库坝体的防渗效果，共设置了2 个监测断面,每个断面设置了7 个渗压计监测点，共14 支渗压计观测坝体渗流。

各测点特征值见表2、表3，由于P2’、P10’接近于下游坝脚，且排水条件较好，可近似为下游水位,因此采用这两个测点编号的历史资料进行渗流分析。

表2 0+025 断面各测点位势特征表

表3 0+055 断面各测点位势特征表

（1）2010 年～2011 年历史监测资料

大坝0+025 断面和0+055 断面渗压计过程线（2010 年～2011 年）见图2、图3。2010 年进入主汛期后受降雨的影响，7月26 日最高库水位达70.35 m，相应下游坝基水位37.52 m（P2’）、38.8 m（P10’）。从各测点的过程线来看，位于上游侧2只渗压计（P4、P12）渗压水位与库水位相比下降不大，斜墙防渗效果较好。

图2 大坝0+025 断面渗压计过程线（2010 年～2011 年）

图3 大坝0+055 断面渗压计过程线（2010 年～2011 年）

（2）2016 年～2017 年监测资料

图4 坝0+025 断面渗压计过程线图（2016 年～2017 年）

由图4 可知，P1’、P2’、P4、P6、P8、与库水位相关性较差，P5、P7 与库水位相关性较明显，且变幅较大，P5 位于上游坝坡，P7 位于下游坝坡，说明P5、P7 位置坝体渗流受库水位影响较大，土体防渗性能一般。

图5 坝0+055 断面渗压计过程线图（2016 年～2017 年）

由图5 可知，P9’、P10’、P12、P13、P14、P15、P16 与库水位相关性较差，且变幅较小，说明在坝0+055 位置处坝体浸润线受水位影响较小，该段土体防渗性能较好。

2.2.2 绕坝渗流

为了观测大坝的绕坝渗流情况，现有监测系统一共埋设了6 支绕坝测压管，分别是RC1～RC6，从观测数据分析，蓄水验收前测压管数据与库水位相关性较差，且变幅较小。水库绕坝测压管实测过程线见图6～图9。

图6 左岸绕坝测压管水位过程线（2010 年～2011 年）

图7 左岸绕坝渗流过程线图（2016 年）

对比左岸绕坝渗流测压管水位过程线（图6、图7）可知，测压管的水位与库水位相关性较差，且变幅较小，说明左岸坝体防渗性能较好。

图8 右岸绕坝测压管水位过程线（2010 年～2011 年）

图9 右岸绕坝测压管水位过程线（2016 年）

对比右岸绕坝渗流的测压管水位过程线（图8、图9）可知，RC4、RC6 测压管的水位与库水位相关性较差，且变幅较小，RC5 测压管的水位与库水位相关性一般，且有一定的变幅，说明RC5 位置处可能存在轻微的绕坝渗流。

（3）量水堰

结合量水堰现场检查结果，重点查看量水堰历年资料，坝体渗流量有效的渗流监测资料得出量水堰渗流量与库水位变化过程线，仰义水库2013 年及2018 年渗流过程线见图10～图11。

图10 大坝2013 年渗流过程线

图11 大坝2018 年渗流过程线

由2013 年～2018 年多年的量水堰观测资料提取在相同情况（同等水位以及相同天气情况）下游量水堰观测情况进行分析，具体结果见图12。

图12 大坝多年量水堰对比情况图（2014 年～2018 年）

由图12 可知：在库水位52.0 m 高程处时，下游量水堰堰上水头差别不大，量水堰堰上水头基本保持在30 mm，渗流量约为0.25 L/s；当库水位约为57.0 m 高程处时，下游量水堰堰上水头较库水位52.0 m 高程时有明显的增幅，且各年份之间渗流量有一定的差别，量水堰堰上水头基本保持在50 mm～60 mm，渗流量约为0.78 L/s～1.23 L/s，渗流量最大年份出现在2016 年。当库水位约为62.0 m 高程处时，下游量水堰堰上水头较库水位57.0 m 高程时有明显的增幅，且各年份之间渗流量有一定的差别，量水堰堰上水头基本保持在70 mm～80 mm，渗流量约为1.81 L/s～2.53 L/s，渗流量最大年份出现在2018 年。当库水位约为65.0 m 高程处时，下游量水堰堰上水头较库水位62.0 m高程时有明显的增幅，且各年份之间渗流量有一定的差别，量水堰堰上水头基本保持在70 mm～92 mm，渗流量约为0.78 L/s～3.69 L/s，渗流量最大年份出现在2018 年。当库水位约为67.0 m 高程处时，下游量水堰堰上水头较库水位65.0 m 高程时有明显的增幅，且各年份之间渗流量有一定的差别，量水堰堰上水头基本保持在80 mm～95 mm，渗流量约为2.53 L/s～3.89 L/s，渗流量最大年份出现在2016 年。对比多年的渗流量可以得出，在库水位以及天气相同情况下，大坝下游量水堰堰上水头有增大的趋势，说明坝体渗流量有增大的趋势。

同时对比下游量水堰渗水出现浑浊的情况进行统计，具体结果见表4。

表4 仰义水库量水堰出现浑浊记录表

2016 年首次出现浑浊水持续时间较长，2018 年出现的都是间歇1 h～3 h，浑水时间的量水堰高程比平时高出10 mm～20 mm 左右，自然恢复到正常量水堰水位时，出水就变清。

根据表4 可以看出当库水位位于65.0 m～68.0 m 高程附近时，量水堰渗水出现浑蚀的次数以及时间相应增加，说明大坝坝体可能在65.0 m～68.0 m 高程附近可能存在相关的渗漏通道，从而使得下游渗水出现浑蚀现象。

3 结论及建议

3.1 结论

（1）水库主坝曾在2016 年6 月末至7 月初大坝渗流出现过异常，现状水库基本上保持低水位运行。现场检查发现大坝下游量水堰处的渗水有一定的浑浊，防渗体系与堆石坝体接触部位的反滤结构可能局部被破坏，从而使得坝体内的防渗体系的细小颗粒被带出，渗水出现浑浊现象。

（2）大坝渗流量与水库上游水位关联较密切，上游水位增高，渗流量增大，上游水位降低，渗流量减少；坝区降雨量的大小对渗流量的观测成果有一定的影响，当降雨量较大时，渗流量增大。

（3）主坝在坝0+025 断面P5、P7 与库水位相关性较明显，且变幅较大，P5 位于上游坝坡，P7 位于下游坝坡，说明P5、P7 位置坝体渗流受库水位影响较大，土体防渗性能较差。

综合上述大坝监测资料分析成果，虽然主坝曾经出现过渗流异常现象，但对大坝的整体安全性影响较小，仰义水库大坝处于正常运行状态。

3.2 建议

（1）溢洪道末端当库水位位于59.0 m～68.0 m 高程附近时，量水堰渗水出现浑蚀的次数以及时间相应增加，说明大坝坝体在59.0 m～68.0 m 高程附近可能存在渗漏通道，从而使得下游渗水时断时续出现浑蚀现象。为大坝的结构安全着想，建议水库运行过程中库水位严格按照上级批复的汛限水位进行调度（2019 年批复的汛限水位为65.0 m）。

（2）结合相关地质勘查报告，在主坝左坝肩高程约59.0 m～68.0 m 处属强透水带，渗透系数约为1.0×10-2cm/s，该段渗透系数不满足要求，建议对坝体进行防渗加固。

（3）由于水库自2016 年6 月出现渗流异常现象以来，水库现一直保持低水位运行，长时间低水位运行不利于水库兴利以及防洪作用的发挥，建议对水库进行防渗加固，以保证水库能够正常蓄水，充分发挥水库的综合效益。