孫 松 陳美娟 陳星辰

（江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100）

1 基本情況

1.1 洪澤湖大堤工程簡介

洪澤湖大堤是淮河下游重要流域性防洪工程，位于洪澤湖東岸，北起淮陰縣碼頭鎮(zhèn)，南至盱眙縣張大莊，全長67.25km。洪澤湖大堤為Ⅰ級堤防，設計防洪標準為100年一遇，設計水位16.00m，校核水位17.00m，堤頂高程19.00～19.50m，湖底平均高程10.50m，防浪林臺面高程14.50m。大堤土質以粉質黏土為主，占60%～70%；其次為重粉質壤土及黏土和粉質土層，10.00～10.50m高程為人工填土。

1.2 洪澤湖大堤52K歷史險情簡介

2000年3月，洪澤湖大堤52K堤后護堤地出現(xiàn)冒水險情，冒水處距上游洪澤湖約210m。該堤段為1751年（乾隆十六年）修建的智壩遺址，地質條件較為復雜。險情發(fā)現(xiàn)后，采取地質勘探、同位素示蹤、雷達波探測等多種方法進行隱患探查，查明堤身滲漏通道。根據探查結果，先后采取的防滲處理措施包括:堤后冒水處建反濾導滲圍井，長23m，2000年5月完工；堤前防浪林臺防滲板墻截滲，總長350m，2000年7月完工；堤前貼坡防滲，長350m，2001年7月完工；堤身壓密注漿，防浪林臺200m，堤肩320m，2001年7月完工；堤身充填灌漿，2013年9月完工；堤基③-2層高壓擺噴截滲墻防滲，2013年9月完工。

2 滲流觀測情況

2.1 洪澤湖大堤52K+080斷面滲流觀測情況

2000年4月，管理單位在52K歷史險工段設置測壓管和反濾圍井等觀測設施，以監(jiān)測該處堤防滲流情況。滲流量觀測設施布置在堤后反濾圍井下游，根據滲流量大小及匯集情況，采用容積法進行觀測，每周1次。浸潤線觀測設施為布置在堤身斷面的4根測壓管，分別位于堤前防浪林臺、堤后14.0m戧臺、堤后11.0m戧臺及護堤地，采用電測水位計人工觀測和安裝滲壓計自動化觀測相結合，人工觀測每半月1次，自動化實時監(jiān)測。

2.2 滲流量觀測數(shù)據

對2011—2018年滲流量觀測數(shù)據進行統(tǒng)計，洪澤湖大堤52K+080斷面滲流量平均值為0.12L/s。滲流量最小值為0，對應上游水位為12.26（2018年11月23日）～13.50m（2012年2月2日）；滲流量最大值為1.77L/s，對應上游水位為13.56m（2017年9月5日）。洪澤湖大堤52K+080斷面滲流量觀測數(shù)據統(tǒng)計見表1。

2.3 測壓管水位觀測數(shù)據

由于測壓管水位自動化觀測數(shù)據穩(wěn)定性和準確性有待提高，故僅對人工觀測數(shù)據進行分析。2010—2018年洪澤湖大堤52K+080斷面各測壓管水位過程線見圖1。

表1 2011年至2018年洪澤湖大堤52K+080斷面滲流量觀測數(shù)據統(tǒng)計

對觀測數(shù)據進行統(tǒng)計，上游洪澤湖最低水位11.31m（2011年6月30日），最高水位13.64m（2010年3月15日和2014年11月30日）；52-080-1測壓管最低水位10.55m（2012年6月30日），最高水位13.62m（2014年9月30日）；52-080-2測壓管最低水位9.40m（2012年6月30日），最高水位11.58m（2011年8月15日）；52-080-3測壓管最低水位8.27m（2010年10月15日），最高水位9.75m（2015年6月30日）；52-080-4測壓管最低水位8.16m（2012年1月30日），最高水位8.75m（2015年6月30日）；下游最低水位7.60m（2015年2月28日），最高水位9.23（2014年7月15日）。

圖1 2010—2018年洪澤湖大堤52K+080斷面測壓管水位過程線

3 滲流觀測數(shù)據分析

3.1 滲流量分析

3.1.1 滲流量觀測值受近期降水影響較大

2011—2018年間，洪澤湖大堤52K+080斷面年內滲流量觀測最大值在0.16～1.77L/s。經查閱降水記錄，各年滲流量觀測最大值大多發(fā)生在近3日內有降水期間（只有2012年1月12日無降水）。滲流量觀測最大值1.77L/s發(fā)生在2017年9月5日，該日前4日有連續(xù)強降水。反濾圍井距堤頂?shù)缆?35m，寬23m，匯水面積超過3100m2?，F(xiàn)場無降水量觀測設施，滲流量觀測值未消除降水因素的影響，故滲流量大小與降水量關系明顯。

3.1.2 滲流量大小與上游水位關系并不明顯

繪制洪澤湖大堤52K+080斷面滲流量柱形圖與上下游水位過程線，見圖2。由圖2可知，滲流量大小與上游水位關系并不明顯。2011—2018年間洪澤湖大堤52K+080斷面滲流量觀測最小值為0，對應上游水位最小值為12.26m（2018年11月23日），最大值為13.50m（2012年2月2日），相差達到1.24m。上游水位為12.81m時，滲流量觀測值最小值為0（2012年3月1日），最大值為0.15L/s（2011年3月31日）。滲流量大小與上游水位關系并不明顯，這是由于滲流量觀測點距上游洪澤湖約200m，滲徑較長造成。

圖2 洪澤湖大堤52K+080滲流量柱形圖與上下游水位過程線

3.1.3 滲流量總體穩(wěn)定，險情得到有效控制

2011—2018年間，滲流量觀測值超過1L/s的有2次，分別為1.77L/s（2017年9月5日）和1.29L/s（2017年9月11日）。觀測時均有較大降水，故這2次觀測值并無實際意義。除去這2次觀測值，2011—2018年間滲流量觀測值為0～0.48L/s，平均值為0.11L/s，中位數(shù)為0.09L/s。截滲工程實施以來，滲漏穩(wěn)定，水質清澈，未發(fā)生異常，說明洪澤湖大堤52K+080斷面處滲水險情得到有效控制。

3.2 測壓管水位分析

3.2.1 測壓管水位與上游水位相關性分析

根據洪澤湖大堤52K+080斷面測壓管水位過程線可知，各測壓管水位變化趨勢與上游水位變化趨勢較為一致，且上游水位變化過程中各測壓管水位變化并未出現(xiàn)明顯時間滯后。52-080-1測壓管位于堤前防浪林臺上，滲徑較短，測壓管水位與上游水位同步性較好；52-080-2和52-080-3測壓管位于堤后戧臺上，測壓管水位受上游水位影響逐漸減弱；52-080-4測壓管位于堤后護堤地，距離洪澤湖最遠，測壓管水位受上游水位影響較小。

3.2.2 異常情況分析

根據2010—2018年觀測數(shù)據，洪澤湖大堤52K+080斷面測壓管水位基本都是從上游至下游逐漸降低，符合土堤浸潤線變化規(guī)律，但有7次觀測數(shù)據異常。52-080-1測壓管水位有4次高于上游水位（2011年7月15日、2012年7月30日、2014年9月30日和2015年6月30日），是由于該4次觀測日前3日內均有較明顯降水過程，防浪林臺寬達45m，無專門排水設施，易造成積水導致。下游水位有3次高于52-080-4測壓管水位（2014年7月15日、2014年8月30日和2017年4月15日），是由于下游順堤河為可人為控制水位的灌溉河道，下游水位變化基本不受上游水位影響。

3.2.3 測壓管水位與上下游水位差相關性分析

2010—2018年洪澤湖大堤52K+080斷面各測壓管水位與上下游水位差相關性見圖3。除52-080-1測壓管水位零星數(shù)據點較為離散外，其余各數(shù)據點都均勻分布在趨勢線兩側，且較為集中。洪澤湖大堤52K+080斷面各測壓管水位與上下游水位差相關性較好，且較為穩(wěn)定。這表明洪澤湖大堤52K+080斷面堤身滲透系數(shù)基本不變，滲流場較為穩(wěn)定。越靠近上游的測壓管趨勢線斜率越大，說明越靠近上游的測壓管水位受上下游水位差影響越大。

圖3 洪澤湖大堤52K+080斷面測壓管水位與上下游水位差相關性圖

3.3 滲流穩(wěn)定計算分析

3.3.1 地質情況

洪澤湖大堤52K+080斷面近期無最新地質情況勘察報告，可參照江蘇省工程勘測研究院2012年9月編制的《洪澤湖大堤（省管段）除險加固工程地質勘察報告》（勘察編號12096）中52K+550斷面地質資料。該斷面高程7.86～10.76m以上部分為?層人工堆土，現(xiàn)場注水試驗測得滲透系數(shù)為3.1×10-3cm/s，臨界水力比降Jcr為0.94。A層以下分別為②-2、③-1等土層，實驗室測得滲透系數(shù)為1.2～1.9×10-7cm/s，相對?層土，②-2、③-1等土層可按照不透水層簡化計算，見圖4。

圖4 洪澤湖大堤52K+080地質簡化計算示意

3.3.2 滲流量計算分析

簡化計算后，洪澤湖大堤52K+080斷面滲流量計算可按照均質土壩平坡無壓漸變滲流浸潤線方程計算，見式（1）:

式中 q——單寬流量，m2/s；

K——滲透系數(shù)；

l——斷面1到斷面2的水平距離，m；

h1、h2——斷面1和斷面2水深，m。

以52-080-4號測壓管作為斷面1，下游順堤河岸作為斷面2，將l=97m、K=3.1×10-5m/s及測壓管水位、順堤河水位數(shù)據代入式（1），計算洪澤湖大堤52K+080斷面理論滲流量，成果見表2。

表2 洪澤湖大堤52K+080斷面滲流量計算成果

根據52K+080斷面滲流簡化計算結果，單寬滲流量最大值為9.66×10-5L/（s·m），滲流量觀測設施匯流寬度為23m，即使不考慮匯流損失，滲流量最大值也僅為2.22×10-3L/s，遠小于實際觀測值平均值0.12L/s。由此可見，堤身無壓漸變滲流并非52K+080斷面滲流量的主要來源。這與2000年同位素示蹤檢測結果吻合，洪澤湖大堤52K+080處堤后滲水主要是由于堤身存在滲漏通道而造成的。

3.3.3 滲透穩(wěn)定分析

依據《堤防工程設計規(guī)范》（GB 50286—2013），?層土滲透變形類型為流土型，對堤防的危害較大，安全系數(shù)取2.0。以土的臨界水力比降除以安全系數(shù)為允許水力比降，得出?層土允許水力比降為0.47。根據測壓管水位觀測數(shù)據計算，洪澤湖大堤52K+080斷面各測壓管之間水力坡降最大值在0.00095～0.056之間，遠小于?層土的允許水力比降，表明該斷面滲透穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

4 結 語

根據2010—2018年洪澤湖大堤52K+080滲流觀測資料分析可知，該處滲流量穩(wěn)定，水質清澈，堤身測壓管水位過程線符合浸潤線變化規(guī)律，滲流場穩(wěn)定，水力比降滿足規(guī)范要求，洪澤湖大堤52K+080斷面歷史險情得到有效控制。由于觀測條件有限和地質條件復雜，滲流量與上下游水位、降水量之間關系需進一步研究分析。