余軍軍 ,孫瑋瑋 ,龍智飛
(1.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020;2.南京水利科學研究院,江蘇 南京 210029;3.水利部大壩安全管理中心,江蘇 南京 210029)
對河口水庫位于浙江省德清縣境內(nèi),位于東苕溪支流余英溪中游,主壩座落于武康鎮(zhèn)以西8 km處的對河口村,壩址以上控制流域面積為148.7 km2,是東苕溪流域防洪的骨干工程之一。工程于1958年7月動工興建,1964年7月竣工蓄水。2000年9月,浙江省水利廳組織對河口水庫大壩安全鑒定,2003年10月,水庫除險加固主體工程正式開工,水庫除險加固后總庫容為1.469億m3,工程等別為II等;主壩、副壩建筑物級別為2級,是一座以防洪為主,結(jié)合供水、灌溉、發(fā)電等綜合利用的大(2)型工程。樞紐工程主要由主壩、副壩、溢洪道、泄洪洞、原發(fā)電引水隧洞、新建引水隧洞、泄洪渠、電站等建筑物組成。2006年3月,除險加固工程主體工程施工完畢;2006年6月完成水庫蓄水安全鑒定;2007年4月18日,浙江省水利廳對對河口水庫除險加固工程進行蓄水階段驗收。
水庫除險加固蓄水后已運行多年,對主壩滲流觀測資料進行安全分析,了解水庫蓄水后的運行性態(tài),為今后大壩安全運行提供科學依據(jù)。
原主壩為砂殼黏土心墻碾壓式土壩,原壩頂高程56.20 m,除險加固將心墻填筑至高程61.40 m,壩殼填筑堆石;在原壩體黏土心墻中部設低彈?;炷练罎B墻,墻厚0.80 m,最大深度在40.00 m以上,主壩防滲墻中心線正好為壩軸線;壩基及兩岸采用帷幕灌漿防滲。
滲流觀測項目包括繞壩滲流和壩體(壩基)滲流觀測及滲流量觀測。主壩滲流觀測共布置鉆孔28個,布設滲壓計38只,滲壓計型號為GEOKON公司4500S型,量程分別選用350,70 kPa。
為監(jiān)測主壩壩體壩基滲流壓力和低彈?;炷练罎B墻防滲效果,共布置0 + 058,0 + 166,0 + 226和0 + 268 m四個監(jiān)測斷面,設18個鉆孔28只滲壓計。測點平面布置見圖1。
圖1 主壩滲流觀測布置平面圖 單位:m
為了解兩岸繞壩滲流情況,左右岸各布置5個鉆孔,每孔各設1只滲壓計,共10只滲壓計,監(jiān)測兩岸繞滲狀態(tài)。為監(jiān)測主壩滲流量,在現(xiàn)有2座量水堰上各增設1套堰上水位計,監(jiān)測主壩滲流量。
2005年8月滲壓計投入正常監(jiān)測。截止目前,已取得8 a左右較完整的系列監(jiān)測資料。本文選取0 + 058 m斷面進行滲流觀測資料分析。
主壩0 + 058 m典型斷面滲壓計埋設考證見表1。
表1 主壩典型斷面滲壓計埋設安裝考證表
3.2.1 0+058 m斷面滲流觀測資料分析
0 + 058 m斷面埋設了6支滲壓計,測點布置見圖2。
圖2 主壩0+058 m斷面滲壓監(jiān)測儀器布置圖 單位:m
0 + 058 m斷面各測點過程線見圖3,相關(guān)線見圖4。由圖3、4可見,防滲墻上游測點水位與庫水位相關(guān)性好,且與庫水位接近;防滲墻下游ZUP2 - B測點水位較墻上游ZUP1 - B測點水位下降了6.00 m水頭,表明防滲墻防滲效果較好。
位于防滲墻上游心墻體內(nèi)的ZUP1 - A測點滲流壓力水位過程線與庫水位相關(guān)性很好,表明儀器工作性態(tài)正常,但其測值長期高于庫水位約2.00 m以上,該測點可能因埋設高程有誤或儀器零點有誤所致[1-2],表1反映該測點埋設高程為44.00 m,埋設高程較高;而主壩其它斷面相同高程的上游側(cè)測點均未測到水位變化,因此認為該測點埋設高程有誤的可能性較大。位于墻后的ZUP2 - A埋設高程與ZUP1 - A相同,庫水位較低時無法測到水位變化。
ZUP3和ZUP4埋設在下游壩殼較高位置,設置不合理,無法測到水位變化,其測值的變化明顯受降雨影響[3-4],非降雨期間的水位為埋設高程。根據(jù)心墻壩的特性,下游心墻以外的測點應埋設在壩基及以下。
圖3 主壩0+058 m斷面各測點與庫水位過程線圖
圖4 主壩0+058 m斷面各測點與庫水位相關(guān)線圖
選取2012年8月9日庫水位(47.91 m)相對較高時(下同),0 + 058 m斷面測點水位及位勢見表2。根據(jù)實測水位,繪制近似的浸潤線分布圖(見圖5),從浸潤線看,防滲墻防滲效果較好。
表2 庫水位47.91 m時0+058 m斷面各測點水位及位勢統(tǒng)計表
圖5 主壩0+058 m斷面壩體近似浸潤線分布圖(對應庫水位47.91 m) 單位:m
3.2.3 綜合評價
庫水位47.91 m時,主壩0 + 058 m斷面各測點水位與位勢統(tǒng)計見表4。根據(jù)表4中實測數(shù)據(jù)及其埋設空間位置,可以看出防滲墻后的測點位勢較墻前的測點低10% ~ 30%,心墻下游壩殼基礎測點位勢基本在5%以下,表明防滲墻防滲效果較好[10]。
表4 庫水位47.91 m時主壩0+058 m斷面各測點水位及位勢匯總表
主壩布置的1個滲流監(jiān)測橫斷面監(jiān)測資料結(jié)果表明,主壩滲流狀態(tài)正常,觀測斷面防滲墻后水位和位勢均有顯著降低,總體防滲效果較好。
主壩部分測點埋設高程過高,監(jiān)測儀器長期處于無水壓工作狀態(tài),屬布置不當,不能發(fā)揮監(jiān)測作用,如位于0 + 058 m斷面下游壩殼的ZUP3和ZUP4均屬無效測點。
建議在水庫運行管理中加強對老河槽段的安全監(jiān)測和巡視檢查,有條件的情況下,補設部分滲流監(jiān)測設施,進一步完善安全監(jiān)測系統(tǒng)。
參考文獻:
[1] 毛昶熙,段祥寶,李祖貽.滲流數(shù)值計算與程序應用[M].南京:河海大學出版社,1999.
[2] 盧廷浩.土力學[M].南京:河海大學出版社,2002.
[3] 毛昶熙.滲流計算分析與控制[M].北京:水利電力出版社,1990.
[4] 張乾飛,顧沖時,郭海慶.土石壩滲流確定分析模型研究[J].武漢水利電力大學學報,2000,33(4):5 - 9,24.
[5] 錢家歡,殷宗澤.土工原理與計算[M].北京:中國水利水電出版社,2003.
[6]耿計計,王瑞駿,趙一新,等.土石壩繞壩滲流分析方法及防滲措施研究[J].水資源與水工程學報,2009,20(5):77 - 81.
[7] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范:GB 50487 — 2008[S].北京:中國計劃出版社,2008.
[8] 柴軍瑞,徐維生.大壩工程滲流非線性問題[M].北京:中國水利水電出版社,2010.
[9] 宋新江,崔德密.水泥土截滲墻滲透與力學特性[M].鄭州:黃河水利出版社,2010.
[10] 中華人民共和國水利部.水庫大壩安全評價導則:SL 258 —2000[S].北京:中國水利水電出版社,2000.