武東財(cái)

( 黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

1 工程概況

汪清水庫位于倭肯河一級(jí)支流挖金別河中游，七臺(tái)河市西北約18 km處，增容擴(kuò)建后，正常蓄水位196.00 m，相應(yīng)庫 容4 524 ×104m3; 校 核 洪 水 位196.75 m，相 應(yīng) 庫 容5 133 ×104m3;死水位187.00 m，死庫容310 ×104m3，占總庫容的6.0%; 調(diào)節(jié)庫容4 214 ×104m3，占總庫容的82.1%; 汛限水位為正常蓄水位，即設(shè)計(jì)洪水位196.00 m，調(diào)洪庫容609 ×104m3，占總庫容的11.9%。該工程為七臺(tái)河市新建經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)提供城市用水; 滿足開發(fā)區(qū)景觀用水需求; 并滿足汪清水庫下游333.3 hm2農(nóng)業(yè)灌溉用水需求。此外，還可發(fā)揮水庫的山、水等自然資源優(yōu)勢(shì)，改善環(huán)境、促進(jìn)本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 滲流的影響

土的滲透性對(duì)土體的固結(jié)、強(qiáng)度發(fā)展及工程施工都有很重要的影響。無論什么土體，只要滿足滲流條件，就必然會(huì)發(fā)生滲流現(xiàn)象，引起滲漏水量的損失。對(duì)蓄水建筑物和輸水建筑物來講，水的滲漏必然引起經(jīng)濟(jì)損失。因此在水工建筑物設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中，要進(jìn)行滲流計(jì)算，以便采取相應(yīng)的防滲措施，以減少滲漏損失。

3 滲流計(jì)算的任務(wù)

滲流計(jì)算主要解決3個(gè)任務(wù):

1) 計(jì)算通過建筑物及其地基的滲流量，以確定建筑物上游水庫的滲漏損失量，分析其對(duì)水庫蓄水的影響，以及是否需要采取其他防滲措施，以減少滲漏損失。

2) 計(jì)算壩體內(nèi)的浸潤線，以便分析壩體的穩(wěn)定性。

3) 計(jì)算出逸比降，以分析建筑物及其地基的滲透穩(wěn)定性。

4 滲流計(jì)算方法

4.1 計(jì)算條件

汪清水庫攔河壩設(shè)計(jì)為黏土心墻壩。壩頂高程198.00 m，防浪墻頂高程為199.20 m，壩長698 m，壩頂寬6 m，最大壩高21 m。黏土心墻頂寬3.0 m，心墻頂高程196.20 m，心墻上下游坡均為1∶0.2，黏土心墻上設(shè)1 m厚中粗砂和1 m厚砂礫石的過渡層，心墻下游1 m厚中粗砂和1.5 m厚砂礫石的過渡層，壩基防滲采用塑性混凝土防滲墻和帷幕灌漿結(jié)合處理方案，總處理深度20 m。壩基松散層下部級(jí)配不良中、粗砂及級(jí)配不良細(xì)礫易發(fā)生滲透破壞。壩基級(jí)配不良中、粗砂及級(jí)配不良細(xì)礫為中等透水層，全風(fēng)化帶以中等透水及弱透水為主，強(qiáng)風(fēng)化帶以強(qiáng)透水及中等透水為主，弱風(fēng)化帶以中等透水為主，微風(fēng)化帶以中等透水為主。

4.2 計(jì)算方法

本文采用有限深透水地基上設(shè)灌漿帷幕的土石壩滲流計(jì)算，帷幕灌漿的防滲作用可以用相當(dāng)于不透水底板的等效長度代替。

取最大壩高處斷面來計(jì)算未伸到不透水層的截水墻的滲透穩(wěn)定。計(jì)算公式為:

式中:δ 為帷幕灌漿的厚度，m;ks、k0為帷幕灌漿及地基的滲透系數(shù);ζy為內(nèi)部垂直段阻力系數(shù);σ 為阻力系數(shù)比值，查曲線確定;Les為地下輪廓總計(jì)算長度，m;T 為透水地基深度，m，取60 m;S 為帷幕灌漿深度( 包括塑性混凝土防滲墻深度) ，取20 m;B 為心墻底部寬度，m。

單位長壩身及地基的滲流量q 及墻后滲流水深由以下兩式聯(lián)立求解:

式中:k1為心墻滲透系數(shù)，m/d; k0為壩基滲透系數(shù)，m/d; k2為堆石體滲透系數(shù)，m/d;H1為上游水深，m;H2為下游水深，m;δ0為心墻頂寬，m; δ1為心墻底寬，m; δ 為帷幕灌漿厚度，m;L1為心墻底距下游水面與下游壩坡交點(diǎn)的距離，m;L 為心墻底距下游壩腳的距離，m。

浸潤線方程式為:

式中:J 為出逸比降;a2為出逸點(diǎn)高度，m。

計(jì)算簡圖見圖1。

圖1 滲流計(jì)算簡圖

5 滲流計(jì)算

計(jì)算中土體采用的物理力學(xué)指標(biāo)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告中土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表進(jìn)行選取，見表1，具體計(jì)算成果見表2。

表1 物理力學(xué)指標(biāo)表

表2 滲流穩(wěn)定計(jì)算成果表

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，壩基粉土質(zhì)細(xì)砂、粉土質(zhì)細(xì)礫允許滲透比降J允=0.25，計(jì)算結(jié)果滿足滲流穩(wěn)定要求。

［1］水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院. 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)手冊(cè)［S］. 北京:水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，1989.

［2］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院. 黑龍江省七臺(tái)河市汪清水庫消險(xiǎn)增容擴(kuò)建工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］. 哈爾濱: 黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2010.