吳祖德

(崇義縣水利局，江西 崇義 341300)

1 工程概況

本研究以巖溶地區(qū)某水庫(kù)大壩為研究對(duì)象，該工程屬于Ⅳ等小(1)型工程，水庫(kù)總庫(kù)容為357×104m3，引水渠長(zhǎng)4.27 km，引水設(shè)計(jì)流量0.15 m3/s。工程所在地區(qū)地形略有起伏，屬溶蝕、剝蝕殘丘地形地貌，海拔高程115～205 m，自然坡度0°～30°，庫(kù)岸坡度為30°～60°。該項(xiàng)目地處巖溶地區(qū)，巖石在水的溶蝕作用下，會(huì)產(chǎn)生裂隙與節(jié)理，即形成巖溶地貌，此類地貌易發(fā)生不均勻沉降與地面坍塌等地質(zhì)災(zāi)害[1-5]。

2 出水點(diǎn)出水監(jiān)測(cè)

巖溶地區(qū)的巖石主要以石灰?guī)r、泥灰?guī)r等為主，巖石在水的溶蝕作用下，產(chǎn)生裂隙與節(jié)理，即形成巖溶地貌，在水庫(kù)工程中，巖溶地區(qū)的水庫(kù)壩基易發(fā)生滲漏現(xiàn)象，導(dǎo)致大壩發(fā)生變形及失穩(wěn)等工程事故。對(duì)其壩基滲漏情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，壩后出水點(diǎn)的出水概況如表1所示。

表1 出水概況

為分析壩基滲漏特征，對(duì)各出水點(diǎn)量水堰的出水量進(jìn)行測(cè)量，監(jiān)測(cè)壩下游水位變化，監(jiān)測(cè)斷面的樁號(hào)分別為0+125、0+200、0+275，每斷面共布置3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，位于壩軸線下游，距壩軸線距離分別為3 m、40 m、79 m，左右壩肩各布置3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，共15個(gè)孔，如圖1所示。

圖1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

3 滲漏特征分析

為研究各出水點(diǎn)的滲漏量與庫(kù)水位間的關(guān)系，分析各出水點(diǎn)的量水堰的出水量與庫(kù)水位變化如圖2所示。由圖可知，隨著時(shí)間的增加，大壩的庫(kù)水位高程呈先增大后減小的趨勢(shì)；當(dāng)時(shí)間為0～100 d時(shí)，庫(kù)水位高程增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯；當(dāng)時(shí)間為100～250 d時(shí)，其庫(kù)水位高程變化趨勢(shì)較為平緩，其值在2750.0 m上下波動(dòng)，當(dāng)時(shí)間為250～315 d時(shí)，庫(kù)水位下降趨勢(shì)顯著，隨后大壩庫(kù)水位高程變化趨勢(shì)逐漸趨于平緩。為直觀反應(yīng)大壩庫(kù)水位變化規(guī)律，分析該工程的大壩特征水位變化如表2所示，由表可知，當(dāng)大壩庫(kù)水位位于第一階段及第三階段時(shí)，庫(kù)水位高程變化較大，其水位變化值分別為11.5 m、-12.2 m；當(dāng)位于第二階段時(shí)，大壩庫(kù)水位有最大值，其值為2750.1 m；當(dāng)位于第四階段時(shí)，大壩庫(kù)水位有最小值，其值為2736.0 m。對(duì)比庫(kù)水位高程與各出水點(diǎn)量水堰的出水量間的關(guān)系可得，不同量水堰的出水情況具有一定的差異性，其中，量水堰3、量水堰4的出水量較大，量水堰5的出水量最?。涣克?、量水堰3、量水堰4發(fā)生滲水的時(shí)間較早，在水庫(kù)建壩完成后，即發(fā)生滲漏現(xiàn)象，量水堰2、量水堰5的發(fā)生滲水的時(shí)間靠后，其發(fā)生滲漏現(xiàn)象的時(shí)間分別為120 d、230 d。量水堰1與量水堰2的出水量與庫(kù)水位高程的變化趨勢(shì)基本保持一致，隨著時(shí)間的增加，其量水堰出水量呈先增大后減小的趨勢(shì)，且當(dāng)時(shí)間為100 ～ 250 d時(shí)，其量水堰出水量變化趨勢(shì)較為平緩；在庫(kù)水位上升階段(0 ～ 200 d)，量水堰3、量水堰4出水量與庫(kù)水位高程間存在一定的相關(guān)關(guān)系，隨后量水堰3、量水堰4出水量波動(dòng)較大，與庫(kù)水位高程變化趨勢(shì)不一致。綜合以上分析可得，大壩庫(kù)水位變化會(huì)影響大壩壩基的滲漏現(xiàn)象，在庫(kù)水位上升階段，影響效果較為明顯[6-7]。

圖2 量水堰出水量與庫(kù)水位變化關(guān)系

表2 大壩特征水位變化

為分析壩基滲漏特征，對(duì)壩下游水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)斷面0+125的時(shí)間-水位高程曲線如圖3所示。由圖可知，隨著時(shí)間的增加，大壩下游庫(kù)水位逐漸下降，當(dāng)時(shí)間>80 d時(shí)，下游庫(kù)水位高程下降趨勢(shì)較為平緩。不同測(cè)點(diǎn)的水位高程具有一定的差異性，其中，RY1與RZ1的水位高程較大，ZK4的水位高程較小，當(dāng)時(shí)間為125 d時(shí)，RZ1的水位高程有最大值，其值為2757.6 m。RY1與RZ1的水位高程與其他測(cè)點(diǎn)的水位高程差異較為明顯，ZK1、ZK4、ZK7的水位高程較小，且數(shù)值較為集中，結(jié)合監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置位置可得，RY1與RZ1位于大壩兩側(cè)，ZK1、ZK4、ZK7位于大壩中部，說(shuō)明大壩兩側(cè)的地下水位較高。隨著時(shí)間的增加，RY1與RZ1與庫(kù)水位變化趨勢(shì)無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，而ZK1、ZK4、ZK7與庫(kù)水位的變化趨勢(shì)具有一致性，水位高程與時(shí)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明庫(kù)水位變化對(duì)大壩壩基的滲流情況存在一定的影響，對(duì)兩側(cè)的壩基滲流影響較大，對(duì)中部壩基的影響較小。

圖3 監(jiān)測(cè)斷面0+125的時(shí)間-水位高程曲線

監(jiān)測(cè)斷面0+200的時(shí)間-水位高程曲線如圖4所示。由圖可知，該斷面各測(cè)點(diǎn)的水位高程與0+125監(jiān)測(cè)斷面的水位高程具有一定的差異性，各測(cè)點(diǎn)的水位高程均小于0+125監(jiān)測(cè)斷面的水位高程，其中，RY2的水位高程有最大值，其最大水位高程為2745 m，ZK5的水位高程有最小值，最小水位高程為2721 m。對(duì)比不同測(cè)點(diǎn)的水位高程可得，RY2的水位高程大于RZ2的水位高程，ZK8的水位高程大于ZK2的水位高程，由監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置情況可得，RY2、ZK8位于大壩右側(cè)，而RZ2、ZK2位于大壩左側(cè)，說(shuō)明大壩右側(cè)的地下水位高程較高，右側(cè)的滲流情況較強(qiáng)。庫(kù)水位的水位高程變化與測(cè)點(diǎn)間的水位高程變化趨勢(shì)無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明庫(kù)水位高程對(duì)0+200監(jiān)測(cè)斷面的滲流情況影響較小。

圖4 監(jiān)測(cè)斷面0+200時(shí)間-水位高程曲線

監(jiān)測(cè)斷面0+275的時(shí)間-水位高程曲線如圖5所示。由圖可知，監(jiān)測(cè)斷面各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位高程與以上兩個(gè)斷面的水位高程具有一致性，大壩兩側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位高程大于大壩中部的監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位高程，說(shuō)明大壩壩基的滲流情況主要集中于其大壩兩側(cè)，地下水主要由大壩兩側(cè)向其中部流動(dòng)。對(duì)比不同測(cè)點(diǎn)的水位高程可得，RZ3與RY3的水位高程較大，ZK3與ZK6的水位高程較小，其中，當(dāng)時(shí)間為58 d時(shí)，RZ3有最大水位高程，其值為2737 m，當(dāng)時(shí)間為130 d時(shí)，ZK6有最小水位高程，其值為2721 m。不同測(cè)點(diǎn)的時(shí)間-水位高程曲線變化趨勢(shì)具有差異性，其中，ZK3與RY3的水位高程在時(shí)間為116 d時(shí)，水位高程下降趨勢(shì)顯著，整體趨勢(shì)與庫(kù)水位變化保持一致；RZ3、ZK6、ZK9的時(shí)間-水位高程變化趨勢(shì)較為平緩，且其變化趨勢(shì)與庫(kù)水位高程間無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，庫(kù)水位變化對(duì)大壩壩基的滲流情況存在一定的影響，監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZK3與RY3尤為明顯。

圖5 監(jiān)測(cè)斷面0+275時(shí)間-水位高程曲線

對(duì)部分反常監(jiān)測(cè)孔水位的水位高程進(jìn)行分析，時(shí)間-水位高程曲線如圖6所示。由圖可知，圖中的測(cè)點(diǎn)的水位高程與庫(kù)水位高程的相關(guān)性較小，當(dāng)時(shí)間為100 d時(shí)，ZK8、RY1、RY2的水位高程存在顯著的上升趨勢(shì)，隨后趨于穩(wěn)定，這是由于此時(shí)項(xiàng)目所在地區(qū)的氣候回暖，山體地下水活動(dòng)增強(qiáng)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位有一定補(bǔ)給作用。綜合以上分析可得，庫(kù)水位對(duì)大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位高程存在顯著影響，說(shuō)明庫(kù)水位變化會(huì)影響大壩壩基的滲流情況，導(dǎo)致水庫(kù)發(fā)生滲漏等事故，需實(shí)時(shí)關(guān)注水庫(kù)大壩的庫(kù)水位變化，及時(shí)采取相關(guān)措施，以避免水庫(kù)壩基滲漏現(xiàn)象，保證水庫(kù)及大壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖6 反常監(jiān)測(cè)孔水位水位高程

4 結(jié) 論

(1)量水堰的出水量與庫(kù)水位高程的變化趨勢(shì)基本保持一致，隨著時(shí)間的增大，量水堰出水量呈先增大后減小的趨勢(shì)。

(2)壩庫(kù)水位變化會(huì)影響大壩壩基的滲漏現(xiàn)象，在庫(kù)水位上升階段，影響效果較為明顯。

(3)庫(kù)水位變化對(duì)不同部位大壩壩基滲流情況的影響有一定差異，對(duì)大壩兩側(cè)的壩基滲流影響較大，對(duì)壩中處壩基的影響較小。

(4)水庫(kù)壩基滲漏情況與地質(zhì)條件、水庫(kù)水位、防滲措施、施工質(zhì)量等因素有關(guān)，因此，研究結(jié)論在應(yīng)用中需要進(jìn)一步確認(rèn)。建議在水庫(kù)運(yùn)行中，應(yīng)結(jié)合水庫(kù)大壩情況綜合考慮。