王 平

（新疆維吾爾自治區(qū)水利水電工程建設(shè)監(jiān)理中心，新疆 烏魯木齊 830000）

據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，土石壩滲漏占比大于80%。新疆境內(nèi)大部分水庫建于20世紀(jì)初，除了自然老化外，還經(jīng)歷過自然災(zāi)害，加之管理維護(hù)不及時(shí)等多種因素，壩體滲漏、金屬結(jié)構(gòu)銹蝕和結(jié)構(gòu)缺陷等安全問題頻繁出現(xiàn)，對(duì)附近的居民和農(nóng)作物造成嚴(yán)重威脅。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，綜合物探技術(shù)在大壩滲漏探測(cè)中取得了較好的成效，得到廣泛應(yīng)用。本文圍繞綜合物探法在新疆頭屯河樓莊子水庫大壩中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 綜合物探法

綜合物探方法是結(jié)合兩種或兩種以上物探方法對(duì)目標(biāo)工程進(jìn)行多角度探測(cè)的一種手段。不同物探法的結(jié)合需依照一定原則，盡可能準(zhǔn)確、全面地對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行探測(cè):（1）應(yīng)盡可能選擇不同物性參數(shù)的探測(cè)方法進(jìn)行組合，保證探測(cè)參數(shù)的多樣化，從不同角度呈現(xiàn)對(duì)同一個(gè)探測(cè)體的探測(cè)結(jié)果，提高探測(cè)精度；（2）遵循“深淺相結(jié)合”的原則，選擇探測(cè)深度淺精度高與探測(cè)深度大但精度相對(duì)來說比較低的探測(cè)方法進(jìn)行組合，以便獲得更加豐富、完整的探測(cè)信息，為工程的設(shè)計(jì)施工提供指導(dǎo)依據(jù)。

圖1 綜合物探法在大壩滲漏探測(cè)中的原理示意圖

大地電磁法是從實(shí)踐中探索出來的土石壩滲漏高精度探測(cè)技術(shù)，以天然電磁場(chǎng)為場(chǎng)源，研究大地電性結(jié)構(gòu)的一種重要的地球物理手段。該技術(shù)主要是利用滲漏通道水流通電電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)確定滲漏通道和位置，精準(zhǔn)度高，且測(cè)量準(zhǔn)確，是目前土石壩滲漏隱患探測(cè)的創(chuàng)新手段之一，具有:（1）便捷，兩點(diǎn)位供電，全區(qū)域測(cè)量；（2）無損，地表非接觸式測(cè)量；（3）高效，工作效率高，采集定位一體化；（4）精準(zhǔn)，全面解釋滲漏路徑平面位置及深度；（5）直觀，二維和三維成果兼顧的特點(diǎn)，可應(yīng)用于壩體滲漏探測(cè)、堤防搶險(xiǎn)（管涌等）。

2 綜合物探法在大壩滲漏探測(cè)中的應(yīng)用

隨著水利工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)水庫各環(huán)節(jié)、各部位的監(jiān)測(cè)精度要求也越來越高。綜合物探技術(shù)在大壩滲漏探測(cè)中取得了較好成效。

（1）大壩滲漏探測(cè)前，應(yīng)詳細(xì)勘察現(xiàn)場(chǎng)情況，收集大壩的相關(guān)設(shè)計(jì)、地質(zhì)、水位等基礎(chǔ)資料，查看大壩附近是否有明顯滲漏點(diǎn)；

（2）根據(jù)（1）中勘察所得大壩情況，選擇與工程要求相符的物探方法。大壩滲漏探測(cè)方法復(fù)雜，推薦采用自然電場(chǎng)法、偽隨機(jī)流場(chǎng)擬合法、示蹤法等進(jìn)行綜合探測(cè)；

（3）在側(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)網(wǎng)狀測(cè)線；

（4）全面普查水庫，在異常區(qū)域進(jìn)行加密測(cè)試，以便準(zhǔn)確劃定滲漏異常區(qū)，確定滲漏類型及滲漏通道深度；在滲漏異常區(qū)內(nèi)投入示蹤劑，并在下游進(jìn)行觀測(cè)，確定滲漏路徑，同時(shí)記錄示蹤劑投入時(shí)間和在出水口的流出時(shí)間，計(jì)算滲流速度，推算滲漏規(guī)模。

3 案例分析

3.1 工程概況

新疆頭屯河樓莊子水庫工程位于頭屯河上游中低山區(qū)，距昌吉市和烏魯木齊市分別約75 km、89 km，距下游昌吉市硫磺溝鎮(zhèn)樓莊子村和頭屯河制材廠水文站約8 km，交通便利，是頭屯河上游山區(qū)的控制性骨干工程，集灌溉、防洪與城市供水綜合利用。樓莊子水庫水庫總庫容7374萬m3，正常蓄水位1394.5 m，相應(yīng)庫容6534萬m3，死庫容591萬m3，攔河壩最大壩高78.75 m，等別為Ⅲ等工程，工程規(guī)模為中型。庫壩區(qū)左岸屬昌吉市硫磺溝鎮(zhèn)管轄，右岸屬烏魯木齊縣管轄。大壩屬2級(jí)建筑物，壩型為粘土心墻砂礫石壩，最大壩高82.6 m，海拔1200 m～1400 m，上游坡比 1∶2.5，下游坡比 1∶2。

3.2 大壩滲漏探測(cè)

3.2.1 探測(cè)方法

根據(jù)任務(wù)要求，新疆頭屯河樓莊子水庫工程大壩滲漏探測(cè)采用自然電場(chǎng)法和偽隨機(jī)流場(chǎng)擬合法在庫區(qū)開展普查工作。對(duì)發(fā)現(xiàn)異常的區(qū)域進(jìn)行加密測(cè)試，確定滲漏區(qū)域和路徑，并在可能存在滲漏區(qū)內(nèi)投入食鹽，進(jìn)行壩后量水堰電阻測(cè)試。

3.2.2 工作布置

探測(cè)區(qū)共布置30個(gè)探測(cè)剖面，其中，包括25個(gè)自然電場(chǎng)法剖面，測(cè)點(diǎn)間距7 m；3個(gè)偽隨機(jī)流暢擬合法剖面，測(cè)點(diǎn)間距7 m。剖面布置遵循“從左至右，從上到下，縱橫交錯(cuò)”的原則，主要設(shè)置在水庫區(qū)、大壩、量水堰及壩肩等處。

根據(jù)探測(cè)技術(shù)要求，對(duì)新疆頭屯河樓莊子水庫大壩布置兩條側(cè)線。

（1）1號(hào)測(cè)線。沿大壩位置逐漸伸展測(cè)線，與大地電磁法的探測(cè)線路吻合，形成相互驗(yàn)證、補(bǔ)充和約束的技術(shù)效果。

（2）2號(hào)線。通過高密度電法的探測(cè)布置與大地電磁法的有機(jī)結(jié)合，在大壩的左半?yún)^(qū)形成斜線型，隨即呈現(xiàn)側(cè)斜挎，保證測(cè)線位于中間位置，經(jīng)過滲漏探測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，能夠保證探測(cè)深度達(dá)到測(cè)量要求。

兩條側(cè)線，即1號(hào)與2號(hào)長(zhǎng)度一致，均設(shè)定為300 m，電極數(shù)量為60個(gè)，每一電極的布設(shè)間距為5 m，圖4中線條為布置的測(cè)線位置，三角為滲漏點(diǎn)。

3.2.3 探測(cè)結(jié)果及分析

大壩滲漏探測(cè)位置示意圖見圖2，大地電磁法整體探測(cè)成果圖見圖3，高密度電法儀整體探測(cè)見圖4，綜合探測(cè)成果圖見圖5。

圖2 大壩滲漏探測(cè)位置示意圖

圖3 大地電磁法整體探測(cè)成果圖

圖4 高密度電法儀整體探測(cè)

圖5 綜合探測(cè)成果圖

通過對(duì)上述探測(cè)成果圖進(jìn)行綜合分析，可以得出:

（1）新疆頭屯河樓莊子水庫區(qū)內(nèi)左壩存在2處滲漏。圖5中線條代表滲漏通道，三角代表滲漏點(diǎn)。

（2）新疆頭屯河樓莊子水庫大壩的左壩為主要滲漏路徑，比較集中在滲漏區(qū)域內(nèi)，并且位于基巖位置處，結(jié)合壩區(qū)地質(zhì)資料(基巖為中侏羅統(tǒng)未分層灰綠色砂巖、泥巖互層)，可以推斷滲漏通道在巖溶處位置。

上述結(jié)果表明，新疆頭屯河樓莊子水庫大壩滲漏綜合探測(cè)成果精準(zhǔn)度高，發(fā)現(xiàn)左壩為主要滲漏路徑，且提供了較為準(zhǔn)確的地質(zhì)類型，以及可能存在滲漏通道位置，為新疆頭屯河樓莊子水庫工程的安全提供了保障。

4 結(jié)語

（1）新疆頭屯河樓莊子水庫大壩滲漏檢測(cè)采用電場(chǎng)法、偽隨機(jī)流場(chǎng)擬合法和電阻率剖面法的綜合物探法，查明了水庫大壩的滲漏區(qū)域。并結(jié)合設(shè)計(jì)、地質(zhì)及水位等資料對(duì)滲漏區(qū)域進(jìn)行綜合分析，查明了該水電站水庫的滲漏類型主要為壩基和壩體滲漏兩種綜合結(jié)果，還查明了水庫的滲漏路徑，推測(cè)為無集中滲漏通道。

（2）新疆頭屯河樓莊子水庫本次采用綜合物探法在大壩滲漏探測(cè)方面取得了非常好的成果，打破以往使用單一物探法探測(cè)的常規(guī)思維，為今后物探工作的開展提供了參考和借鑒。

（3）物探方法作為間接的探測(cè)方法，受眾多因素影響，如地形因素、電磁干擾等。多種物探方法相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證是解決上述問題、提高探測(cè)成果的有效手段之一。

（4）物探工作必須以地質(zhì)調(diào)查為先導(dǎo)，了解測(cè)區(qū)的工程地質(zhì)、水文等情況，以便為后期資料處理和成果分析提供充分的依據(jù)。

（5）綜合物探法的優(yōu)勢(shì)在于發(fā)揮各物探法的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互補(bǔ)充，相互驗(yàn)證，以達(dá)到提高探測(cè)效果和解釋精度的目的。物探方法的組合應(yīng)滿足不同的探測(cè)深度和精度要求。

大壩滲漏綜合物探技術(shù)的使用需要遵循先整體再局部的原則，綜合多種物探技術(shù)，使之形成相互驗(yàn)證、相互補(bǔ)充、相互約束的形式，從而達(dá)到既定的效果。實(shí)際探測(cè)過程中，要緊密結(jié)合工程的實(shí)際情況，調(diào)取相關(guān)的地質(zhì)水文資料，通過科學(xué)分析，得出詳細(xì)、精準(zhǔn)的大壩滲漏數(shù)量及位置等信息，以確保大壩滲漏探測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。