峡口水库除险加固工程施工期渗流观测资料分析

峡口水库除险加固工程施工期渗流观测资料分析

技术交流ＳＭＡＬＬＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ２０１５Ｎｏ．３，ＴｏｔａｌＮｏ．１８３峡口水库除险加固工程施工期渗流观测资料分析周剑雄１，周苏波２（１．水利部农村电气化研究所，浙江杭州３１００１２；２．浙江省水利河口研究院，浙江杭州２１００２０）摘要：对峡口水库除险加固工程施工期间的渗流观测资料进行分析，计算了坝基扬压力系数，采用过程线分析、回归分析等方法表明坝基扬压力变化平稳，扬压力系数较小，均在设计及规范范围内。通过除险加固前后扬压力系数及坝基排水量的比较，有显著的减少，表明大坝防渗性能得到明显的改善，除险加固效果良好，达到了预期目的。图５幅，表５个。关键词：水库；除险加固；渗流观测；坝基扬压力；扬压力系数；绕坝渗流；排水量１工程概况２大坝渗流观测设备布置峡口水库位于浙江省江山市西南部的峡口镇上大坝廊道内原有坝基扬压力管４２根，１０６个游２ｋｍ处，是１座以灌溉、防洪为主，结合发电、坝基排水孔。经多年运行，部分测压管已经失效，供水等综合利用的中型水库。２００５年６月７日被部分不够灵敏，结合本次除险加固工程进行了清洗国家防总确认为全国防洪重点中型水库。经过３０及灵敏度试验，不能恢复使用的重新打孔安装扬压多年的运行，水库存在老化、渗漏等安全隐患，力管。大坝渗流监测布置主要有坝基扬压力管及渗２００７年１０月水利部大坝安全管理中心核定为三类压计２２套，渗压计选用美国基康公司生产的振弦坝，２００９年６月开始进行除险加固，２０１２年１０月式ＧＫ４５００Ｓ型渗压计，其中ＺＳ１～ＺＳ１６布置在灌通过竣工验收。大坝为７５号埋石混凝土重力坝，浆廊道内，每坝段１只，ＺＳ１７～ＺＳ２２布置在横向原坝顶宽４ｍ、长２７２．０ｍ，除险加固后坝顶加宽观测廊道内。坝基扬压力管共１４根，新增绕坝测至６．５ｍ，坝顶高程２４１．９ｍ，防浪墙顶高程压管及渗压计１２套，左右两岸各布置了６个测点２４３．１ｍ，最大坝高６８．６６ｍ。溢流堰采用开敞式（见表１、表２）。实用堰，总堰宽１００ｍ，有效净宽９５ｍ，堰顶高程２３５．２４ｍ。溢流坝段增设８跨交通桥。表１坝基扬压力测压管布置基本情况桩号轴下管口高程桩号轴下管口高程坝段孔号坝段孔号／ｍ／ｍ／ｍ／ｍ／ｍ／ｍ０－１号０－２０－００８．１３６．９０２３１．６２９号９－１０＋１４４．００４．２０１９６．８５０－１号０－１０－００８．０３５．１０２３２．１５１０号Ｕ１００＋１５２．５０４．０２００．８０１－１″０＋０１０．５０４．２５２２１．３０１０号１０－１０＋１５７．９７４．０８２００．６４１号１－１０＋０１３．９３３．８０２１８．７６１０号１０－１′０＋１５７．７４４．２０２００．７５１－２′０＋０１３．９３４．１９２１８．８５１１号１１－１″０＋１７２．０４．２５２００．８０收稿日期：２０１５－０３－１２作者简介：周剑雄（１９６６－），男，高级工程师，主要从事水利水电工程施工监理工作。Ｅ＿ｍａｉｌ：ｊｘｚｈｏｕ＠ｈｒｃｓｈｐ．ｏｒｇ·３８·n小水电２０１５年第３期（总第１８３期）技术交流续表１坝基扬压力测压管布置基本情况桩号轴下管口高程桩号轴下管口高程坝段孔号坝段孔号／ｍ／ｍ／ｍ／ｍ／ｍ／ｍ２号２－２″０＋０２６．５０４．２５２１１．７０１１号１１－１′０＋１７４．４５４．１３２００．６４２号２－１″０＋０２９．８９４．１２２０９．６４１１号１１－１０＋１７５．０４４．１３２００．６６３号３－１′０＋０４１．９９４．１７２０３．４０１１号Ｕ１１０＋１７６．５０４．０２０９．３３３号３－１″０＋０４２．００４．２５２０３．８０１２号Ｕ１２０＋１９３．０４．０２１５．１０４号４－１″０＋０５６．０４．２５１９４．８０１２号１２－１０＋１９３．３６４．２０２０９．８０４号４－２″０＋０６４．００４．２５１９４．８０１２号１２－１′０＋１９３．９５４．２３２１０．１０５号５－１″０＋０７４．５０４．２５１９４．８０１２号１２－１″０＋１９６．０４．２５２１１．６８５号ＺＳ１１０＋０８０．５４．２５１９４．８０１３号１３－１０＋２０９．３６４．１１２１９．２０６号６－１″０＋０８７．４０４．２５１９４．８０１３号１３－１′０＋２０９．６８４．２２２１９．３３６号６－２″０＋０９５．００４．２５１９４．８０１３号１３－１″０＋２１２．００４．２５２２１．０９７号７－１″０＋１０５．００４．２５１９４．８０１３号Ｕ１３０＋２１５．４４．０２３３．９３７号７－１０＋１０８．６１４．１６１９４．８０１４号１４－１′０＋２２４．００４．１３２２８．１７７号７－１′０＋１０８．９６４．２２１９４．６４１４号１４－１″０＋２２７．００４．２５２２９．９２７号７－２″０＋１１１．００４．２５１９４．８０１４号１４－２′０＋２２７．８２４．０６２３０．３５８号８－１″０＋１２５．５０４．２５１９４．８０１４号Ｕ１４０＋２２９．０４．０２３１．０３８号８－１０＋１２８．９５４．２０１９４．５９１５号１５－１″０＋２３６．２０４．２５２３３．８０８号８－１′０＋１２８．９５４．２４１９４．５８１５号１５－１０＋２３７．６７３．９３２３３．５５９号９－１′０＋１４１．２０４．１４１９５．２１表２大坝渗流渗压计布置情况测点出厂高程安装桩号测点出厂高程安装桩号编号编号／ｍ／ｍ编号编号／ｍ／ｍＺＳ１１０１３８６４２１９．０４０＋２３７．６７ＺＳ１８１００６６２５１７３．１２０＋７５．８，坝下１８．８ＺＳ２１０１３９６１２１６．３４０＋２２９．０ＺＳ１９１００６６２７１７２．１２０＋７５．８，坝下２５．７ＺＳ３１０１４１２６２０７．８９０＋２１５．４ＺＳ２０１００６６２２１７２．１２０＋７５．８，坝下３２．７ＺＳ４１０１４１０８１９８．３１０＋１９６．０ＺＳ２１１００６６２４１７１．８６０＋７５．８，坝下３９．５ＺＳ５１０１３８５３１９３．８８０＋１８０．５ＺＳ２２１００６６２１１７１．８６０＋７５．８，坝下４６．７ＺＳ６１０１４１２０１８９．９５０＋１６１．９７ＲＣ１１０１４１１８２１５．１３８０－２７．３，坝下９．０ＺＳ７１０１４１０９１８４．０４０＋１４４．０ＲＣ２１０１３８５１２１２．５４２０－２４．３，坝下１９．０ＺＳ８１０１３８４４１８１．４７０＋１２８．９５ＲＣ３１０１４１０６２１１．８６９０－２１．３，坝下２９．０ＺＳ９１０１３８４５１７６．４１０＋１１１．０ＲＣ４１０１３８６２２０６．２０００－１１．２，坝下２０．０ＺＳ１０１０１３８６０１７４．０２０＋０９５．０ＲＣ５１０１３８３８２０７．５８５０－７．１，坝下２８．０ＺＳ１１１０１３８４３１７３．０７０＋０８０．５ＲＣ６１０１４１１９２０６．８８４０－２．９，坝下３６．０ＺＳ１２１００６６２６１７６．３００＋０６４．５ＲＣ７１０１３９５２２１３．２６１０＋２５７．０，坝下９．０ＺＳ１３１０１３９５３１８３．６４０＋０４８．０ＲＣ８１０１３８６１２１０．２６６０＋２５１．５，坝下１９．０ＺＳ１４１０１３８７６１９５．１１０＋０２６．５ＲＣ９１０１３８６３２０７．９２２０＋２４６．０，坝下２９．０ＺＳ１５１０１３８７５２０５．８６０＋０１０．５ＲＣ１０１０１３９６０２０６．６４２０＋２３０．９，坝下２０．０ＺＳ１６１０１３８６６２２５．３６０－００８．３ＲＣ１１１０１３９７０２０７．４７７０＋２２８．２，坝下２８．０ＺＳ１７１００６５６６１７３．１２０＋７５．８，坝下１１．８ＲＣ１２１０１３８４２２０６．６１３０＋２２３．８，坝下３６．０·３９·n技术交流ＳＭＡＬＬＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ２０１５Ｎｏ．３，ＴｏｔａｌＮｏ．１８３总体来说，测压管水位变幅很小，波动很小，过程３大坝渗流观测资料分析线平缓，表明坝基帷幕防渗效果正常。各测压管水３．１坝基渗压计观测资料分析位比较平稳，没有上升的趋势。廊道测压管水位过程线如下所示（见图１）。图１ＺＳ１、ＺＳ２、ＺＳ３、ＺＳ４测压管水位过程线坝基扬压力系数计算公式为：以２０１２年７月３日库水位接近正常蓄水位ａ＝（Ｈｃ－Ｈｒ）／（Ｈｕ－Ｈｒ）当坝基岩面（库水位２３５．１６ｍ，下游水位１８６．９５ｍ）为例，高程高于坝后水位计算各测压管扬压力系数（见表３）。从表３中可ａ＝（Ｈｃ－Ｈｄ）／（Ｈｕ－Ｈｄ）当坝基岩面高以看出，各扬压力系数较小，其中河床段测压管程低于坝后水位（ＺＳ６～ＺＳ１３）扬压力系数介于０～０．１７，小于式中，ａ为坝基某点扬压力系数，无量纲；Ｈｃ０．２；岸坡段各测压管扬压力系数介于０～０．２４，为坝基扬压力强度（折算成水头高度，ｍ）；Ｈｒ为均小于０．３。各测压管扬压力系数均在设计及规范坝基岩面高程（ｍ）；Ｈｕ为库水位（ｍ）；Ｈｄ为坝范围内。后水位（ｍ）。表３各测压管扬压力系数测点编号ＺＳ１ＺＳ２ＺＳ３ＺＳ４ＺＳ５ＺＳ６ＺＳ７ＺＳ８扬压力系数０．１２０．０６０．２０．１９０．２４０．１６０．１７０．１测点编号ＺＳ９ＺＳ１０ＺＳ１１ＺＳ１２ＺＳ１３ＺＳ１４ＺＳ１５ＺＳ１６扬压力系数０．０８０．１４０．０６０．０４０．１４０．１９０．２０．１为比较除险加固前后各测压管水位变化情况，力系数如下所示（见表４）。可以看出各坝段测压分别以２００９年３月２５日与２０１１年１２月２７日的管扬压力系数均有不同程度下降，尤其是１３坝段观测值为例，计算各坝段相应的扬压力系数。２００９１３－１″测压管，原扬压力系数高达０．７６，加固后年３月２５日库水位为２３０．７１ｍ，与２０１１年１２月仅为０．２２，表明除险加固效果良好。２７日的库水位２３０．７３ｍ相近，各坝段测压管扬压表４各坝段测压管加固前后扬压力系数测压管０－１１－１″２－２″３－１′４－２″５－１″６－１″７－１′扬压力系数（加固前）０．２８０．２８０．２５０．１８０．０８０．０７０．２２０．１４对应渗压计ＺＳ１６ＺＳ１５ＺＳ１４ＺＳ１３ＺＳ１２ＺＳ１１ＺＳ１０ＺＳ９扬压力系数（加固后）０．０７０．２４０．２０．１６０．０５０．０６０．１３０．１测压管８－１″９－１′Ｕ１０Ｕ１１Ｕ１２１３－１″Ｕ１４扬压力系数（加固前）０．２１０．２１０．２９０．２９０．３５０．７６０．１３对应渗压计ＺＳ８ＺＳ７ＺＳ６ＺＳ５ＺＳ４ＺＳ３ＺＳ２扬压力系数（加固后）０．１２０．２０．２７０．１９０．１７０．２２０．１１·４０·n小水电２０１５年第３期（总第１８３期）技术交流３．２绕坝渗流观测资料分析的变化而波动；其中ＲＣ７、ＲＣ８水位在库水位较绕坝渗流测点在左右岸各布置了６根测压管，低时接近库水位且曾高于库水位，表明受山体地下共１２根测压管。观测结果显示，左岸绕坝测压管水影响显著，其余测压管ＲＣ９～ＲＣ１２水位变幅很ＲＣ１～ＲＣ６水位随库水位的变化而波动（见图２）。小，过程线平缓，与库水位相关性不明显。而右岸绕坝测压管ＲＣ７、ＲＣ８两管水位随库水位图２ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ３测压管水位过程线对测压管ＲＣ１～ＲＣ８管水位进一步作回归分进行了回归（见图３、表５）。由表５可知，测压管析，大坝的渗流实测资料表明，测压管水位主要受水位与库水位、降雨量两者关系呈正相关，并受时库水位和降雨量及时效特性等影响。效因素影响。从图３回归过程线来看，总体上，测因此回归模型采用：值拟合效果一般，复相关系数不高，表明测压管水ｈ＝ａ０＋ａ１＊Ｈｗ＋ａ２＊Ｗ＋ａ３＊θ＋ａ４＊ｌｎ（θ＋１）位受山体地下水影响显著。从测值回归的时效分量式中，ｈ为测压管水位（ｍ）；Ｈｗ为库水位来看，时效分量很小，ＲＣ２、ＲＣ６曲线平缓近视为（ｍ）；Ｗ为降雨量（ｍｍ）；θ为蓄水初期开始的天数一水平线，时效分量近视为０；其余６个测压管目除以１００；ａｉ（ｉ＝０、１、２、３、４、）为回归系数。前时效分量为负值，表明经过１年半的运行观测，基于上述统计回归模型，对自动化开始正常采测压管水位有所下降。集２０１１年２月１７日至２０１２年９月３０日的观测值表５测压管ＲＣ１～ＲＣ８测值模拟回归系数回归系数仪器编号复相关系数Ｒａ０ａ１ａ２ａ３ａ４ＲＣ１２４．１００．８８６７０．００１９８１０．０７０２７－０．４１７２０．８３ＲＣ２３２．７５０．８３７６０．００２０７９０．１２８６－０．３５７４０．８１ＲＣ３７８．８０．６３７２０．００８２２２０．３３３３－１．２９４９０．７４ＲＣ４１０１．５０．５４２５０．００９８４９０．２６０７－１．０７２９０．７０ＲＣ５１３６．４０．３７８８０．００６７７２０．２０６０－０．９１３４０．６３ＲＣ６１６７．００．２４８３０．０１３８１０．０１９１１－０．０８６１３０．４４ＲＣ７１９２．１０．１７１００．０１１４２０．１４７９－０．９１１１０．４７ＲＣ８１７５．５０．２３８７０．００７６０１０．３６３５－１．４７３３０．４·４１·n技术交流ＳＭＡＬＬＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ２０１５Ｎｏ．３，ＴｏｔａｌＮｏ．１８３图３ＲＣ１测压管水位回归过程线３．３坝基排水量观测资料分析减少。以较高库水位条件下的观测值为例：加固前坝基排水量是通过观测灌浆廊道排水孔的渗流２００９年６月１９日，库水位为２３３．３２ｍ，坝基排水量，将各排水孔的渗流量累计值为坝基排水量，灌量为３５８．６ｍｌ／ｓ；加固后２０１１年８月１４日，库水浆廊道内排水孔布置在廊道中心线下游侧５０ｃｍ处位为２３３．４１ｍ，坝基排水量为２６２．５ｍｌ／ｓ；减少（见图４、图５）。从过程线来看，在相同的坐标系９６．１ｍｌ／ｓ，减幅达２６．８％，表明除险加固起了显下，加固前排水量过程线在库水位线上方；加固后著的作用。排水量过程线在库水位线下方，加固后排水量明显图４除险加固前坝基排水量过程线图５除险加固后坝基排水量过程线规范范围内。绕坝测压管水位受山体地下水影响显４结语著，回归分析表明，测值没有增大的趋势。通过除本工程大坝渗流观测设置了坝基扬压力管、绕险加固前后测压管扬压力系数及坝基排水量的比坝渗流观测、坝基排水量观测、库水位及降雨量观较，均有明显的减少，坝基防渗性能得到明显改测等项目，并安装了自动化观测系统。自动化采集善，表明除险加固效果良好，达到了预期目的。系统安装后，每天采集一次或多次，取得了较完整■的观测资料。坝基测压管水位变幅小，过程线平缓，河床段责任编辑吴昊测压管扬压力系数较小，表明坝基防渗帷幕及排水工作正常，防渗效果良好。扬压力系数均在设计及·４２·