水利工程師評(píng)職范文牟山水庫大壩滲流反演分析

　　摘要：本文在牟山水庫大壩防滲墻工程實(shí)施后，通過對(duì)測(cè)壓管觀測(cè)資料的分析及防滲墻工程實(shí)施前后觀測(cè)資料的對(duì)比，證明了防滲墻實(shí)施的效果及消耗滲壓水頭的比例，對(duì)類似工程具有借鑒意義。

　　關(guān)鍵字：牟山水庫,混凝土防滲墻,測(cè)壓管,反演分析

　　一、工程概況

　　牟山水庫位于山東省安丘市西南6公里的濰河支流—汶河的中下游，控制流域面積1262km2，總庫容2.78×108m3。1959年動(dòng)工興建，1960年基本建成蓄水，后經(jīng)多次加固續(xù)建達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模。是一座以防洪為主，兼有灌溉、工業(yè)和城市供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的多年調(diào)節(jié)大(2)型水利工程，工程等別Ⅱ等，主要建筑物級(jí)別2級(jí)。水庫死水位71.85m，正常蓄水位78.00m， 100年一遇設(shè)計(jì)洪水位79.06m，5000年一遇校核洪水位81.62m。樞紐工程主要由大壩、溢洪道、放水洞等建筑物組成。

　　大壩壩頂高程83.30m，壩頂寬度8.6m，壩頂軸線總長5870m。其中樁號(hào)2+850～3+850長1000m的汶河主河槽壩段稱為寬心墻砂殼壩，最大壩高20.0m;其他壩段為均質(zhì)土壩。

　　1、壩址工程地質(zhì)條件及壩基防滲處理情況

　　壩址區(qū)屬低丘陵地貌單元，基巖主要為前震旦紀(jì)變質(zhì)巖和白堊紀(jì)沉積巖，火成巖出露很少?；鶐r斷層多，節(jié)理發(fā)育，但裂隙充填較好，透水性小。

　　壩址處汶河河床寬達(dá)1000m，床面標(biāo)高63～64m，基巖上覆5～7m厚透水性很強(qiáng)的砂和砂礫石層。左岸為二級(jí)階地，寬2300m，地面標(biāo)高72～85m，基巖上覆2～3m厚的亞粘土、亞砂土，局部夾礓石。右岸為保留完整的一級(jí)階地，寬達(dá)2800m，地面標(biāo)高68m左右，覆蓋層最厚處約14m，上部2～5m為亞砂土、亞粘土;下部是強(qiáng)透水的砂與砂礫石。砂和砂礫石的粒度中等，不均勻系數(shù)Cu=2.5～8，滲透系數(shù)為10-2cm/s量級(jí)，滲透變形型式為流土，允許水平滲透坡降為0.17;亞砂土或亞粘土覆蓋層的滲透系數(shù)為10-5cm/s量級(jí)，滲透變形型式亦為流土，允許滲透坡降為0.5;基巖全風(fēng)化帶及強(qiáng)風(fēng)化帶透水率在0.2～5.6Lu之間，屬微透水層，其允許滲透坡降建議采用4.0[1][2][5]。

　　2、水庫運(yùn)行情況

　　牟山水庫大壩因存在比較嚴(yán)重質(zhì)量問題，自投入運(yùn)用后，多次出現(xiàn)滲漏險(xiǎn)情，一直控制在正常蓄水位78.00m以下運(yùn)行，歷史最高蓄水位為77.90m，出現(xiàn)于1970年8月29日，比設(shè)計(jì)洪水位與校核洪水位分別低1.16m、3.72m，水庫從未經(jīng)歷過真正高水位考驗(yàn)。

　　1960年6月，大壩合龍蓄水后下游即出現(xiàn)嚴(yán)重滲透變形現(xiàn)象。當(dāng)庫水位到達(dá)75.7m時(shí)，主河槽及右岸階地段壩腳濕軟，壩后一片沼澤，洼地積水成塘。

　　1967～1976年，有七年庫水位在76m附近停留時(shí)間較長，下游壩腳涌泉和沼澤消失，滲流量減少，測(cè)壓管水位下降。1990年8月，在經(jīng)過幾年低于死水位運(yùn)行后，當(dāng)庫水位又上升到75m時(shí),發(fā)現(xiàn)大壩滲流狀況驟然惡化，主要表現(xiàn)為大壩下游沼澤加重、涌泉重新出現(xiàn)、滲流量增加、測(cè)壓管水位上升、位勢(shì)增加。

　　鑒于牟山水庫壩基出現(xiàn)嚴(yán)重滲透變形，大壩滲流安全根本無法保證水庫的正常運(yùn)用，1995年8月提出采用塑性混凝土防滲墻對(duì)0+049.6～3+792.2壩段進(jìn)行全斷面防滲的處理方案。

　　二、滲流觀測(cè)資料分析

　　1、滲流觀測(cè)布置

　　現(xiàn)有壩體、壩基測(cè)壓管為1977年重新埋設(shè)安裝(期間1995年增設(shè)壩基測(cè)壓管13根)，計(jì)有壩基滲流壓力觀測(cè)斷面5個(gè)，樁號(hào)分別為0+500、1+350、1+850、2+600、3+400;壩體滲流壓力觀測(cè)斷面6個(gè)，樁號(hào)分別為0+500、1+350、1+850、2+600、3+400、4+000。一般每個(gè)斷面布置壩基測(cè)壓管4或6根、壩體測(cè)壓管3根。

　　2、壩基測(cè)壓管資料分析

　　從測(cè)壓管過程線看，在相同庫水位作用下，防滲墻修建以后，其上游側(cè)的測(cè)壓管水位明顯上升，下游側(cè)的則顯著降低，而且?guī)焖辉礁?，變化越明顯，具體變化見表2-1。可見，2+600斷面墻前位勢(shì)上升了40%，墻后下降了18%，防滲墻大約消殺了65%的水頭;3+400斷面墻前位勢(shì)雖僅升高了約9%，但已接近全水頭，墻后位勢(shì)則下降了約3%，剩余位勢(shì)已不超過10%。現(xiàn)狀下防滲墻后的剩余滲流壓力水頭很低，證明壩基防滲墻的截滲效果較好。

　　根據(jù)防滲墻后基3測(cè)壓管的實(shí)測(cè)位勢(shì)可以推算未來高水位運(yùn)行條件下該點(diǎn)的滲流壓力水頭，見表2-2。由于基4測(cè)壓管的水位應(yīng)該比基3點(diǎn)的還要低，因此在未來高水位情況下，壩后滲流壓力水頭低于壩后地面高程，即壩后將不會(huì)出現(xiàn)沼澤、涌泉現(xiàn)象，壩基滲流安全是有保證的。

　　根據(jù)防滲墻上、下游的基1、基3兩根測(cè)壓管的實(shí)測(cè)位勢(shì)近似估算的防滲墻可能承受的水平滲透坡降見表2-3，均遠(yuǎn)低于其容許滲透坡降值，說明其滲透穩(wěn)定性是有充分保證的。

　　3、壩體測(cè)壓管資料分析

　　1+850、2+600、3+400三個(gè)壩體滲流壓力觀測(cè)斷面，所有壩體測(cè)壓管目前均測(cè)不到水位。說明做了防滲墻以后，幾乎截?cái)嗔藟紊頋B流，壩體浸潤線很低，因此現(xiàn)狀下該壩段的壩身滲流安全應(yīng)該是有保證的。

　　三、結(jié)論

　　1、防滲墻效果明顯。防滲墻下游側(cè)壩體、壩基滲流位勢(shì)均明顯下降，反映防滲墻較好地發(fā)揮了截滲作用、達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。經(jīng)過推算，今后即使在校核洪水位運(yùn)用條件下，大壩下游也不會(huì)再出現(xiàn)沼澤、涌泉現(xiàn)象，壩體滲流出逸點(diǎn)也低于貼坡排水頂部高程，可以認(rèn)為該壩段壩體、壩基滲流安全有充分保證。

　　2、防滲墻消耗滲壓水頭比例大。防滲墻本身大約消殺了65%的水頭，加上壩體消耗水頭，剩余位勢(shì)已不超過10%。因此，混凝土防滲墻消耗滲壓水頭比例可取總水頭的60%。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 山東水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，安丘市牟山水庫保安全壩基防滲工程地質(zhì)勘察報(bào)告，1999.5

　　[2] 山東水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，安丘市牟山水庫保安全壩基防滲補(bǔ)充工程地質(zhì)勘察報(bào)告，1999.8

　　[3] 牟山水庫管理局，牟山水庫大壩建設(shè)和運(yùn)行管理報(bào)告，2002.8

　　[4] 劉嘉炘，牟山水庫壩基滲流安全分析報(bào)告，水利部大壩安全監(jiān)測(cè)中心技術(shù)部，1995.5

　　[5] 王昭升 盛金保，牟山水庫大壩工程質(zhì)量評(píng)價(jià)報(bào)告，南京水利科學(xué)研究院，2002.8

　　[6] 毛昶熙主編，滲流計(jì)算與控制，水利電力出版社，1990

　　[7] 劉 杰，土的滲透穩(wěn)定與滲流控制，水利電力出版社，1992

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