司學(xué)榮，梁艷芹，王圣濤

（泰安市岱岳區(qū)黃前水庫(kù)管理局、泰安岱岳銀河水務(wù)有限公司，山東 泰安 271036）

黃前水庫(kù)測(cè)壓管觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)整理分析

司學(xué)榮，梁艷芹，王圣濤

（泰安市岱岳區(qū)黃前水庫(kù)管理局、泰安岱岳銀河水務(wù)有限公司，山東 泰安 271036）

通過(guò)整理分析黃前水庫(kù)各項(xiàng)滲流觀(guān)測(cè)資料，可及時(shí)掌握壩體和壩基實(shí)際滲流情況，判斷滲流是否穩(wěn)定，并可驗(yàn)證設(shè)計(jì)和推求當(dāng)達(dá)到最高水位時(shí)可能發(fā)生的各項(xiàng)滲流預(yù)報(bào)值，驗(yàn)算壩的穩(wěn)定，對(duì)于保證水庫(kù)安全運(yùn)用具有十分重要的意義。

水庫(kù)測(cè)壓管；浸潤(rùn)線(xiàn)；滲流分析；水庫(kù)安全

黃前水庫(kù)位于泰山東側(cè)，興建于1958年，1960年基本建成發(fā)揮效益。水庫(kù)總庫(kù)容8 248萬(wàn)m3，興利庫(kù)容5 913萬(wàn)m3，是一座以防洪為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、水力發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等效益的綜合性水庫(kù)，水庫(kù)的建成有力地促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)高效發(fā)展，1992年12月水庫(kù)開(kāi)始向泰安城區(qū)供水，增加城市供水功能，水庫(kù)重要性進(jìn)一步提高。2003年黃前水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程列入國(guó)債投資項(xiàng)目，于2006年完成。

1　黃前水庫(kù)大壩測(cè)壓管設(shè)計(jì)與布置

1.1測(cè)壓管設(shè)計(jì)

黃前水庫(kù)大壩全長(zhǎng)1 530 m，設(shè)計(jì)7個(gè)觀(guān)測(cè)斷面，布置于0+110、0+350、0+550、0+750、0+950、1+100、1+300斷面上，每個(gè)斷面分別布置2～5根測(cè)壓管。設(shè)計(jì)選用外徑60 mm，壁厚6 mm的無(wú)縫鋼管為測(cè)壓管主體，其構(gòu)造大體分為三部分：進(jìn)水管段、導(dǎo)管和管口保護(hù)設(shè)施。進(jìn)水管段應(yīng)鉆有足夠多的進(jìn)水孔，在外壁包扎過(guò)濾層；導(dǎo)管材質(zhì)與進(jìn)水管段相同，連接方式為外接頭連接；導(dǎo)管頂部設(shè)管帽，同管口保護(hù)設(shè)備相連。

1.2測(cè)壓管施工布置

觀(guān)測(cè)系統(tǒng)布置原則是力求安裝、管理、運(yùn)行、維修方便和經(jīng)濟(jì)合理。觀(guān)測(cè)站設(shè)在管理單位院內(nèi)防汛調(diào)度中心。各斷面上的傳感器信號(hào)電纜沿壩頂、壩坡穿PVC管埋設(shè)接至總電纜處，集中輸入集線(xiàn)箱，在觀(guān)測(cè)站內(nèi)集中觀(guān)測(cè)。

1.3測(cè)壓管試驗(yàn)

通過(guò)2007年1月測(cè)壓管注水試驗(yàn)監(jiān)測(cè)14根測(cè)壓管，11根合格。因試驗(yàn)時(shí)水位高，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有一定干擾，再加上防水洞放水、砂殼砂率不均勻，人工測(cè)量誤差導(dǎo)致3根測(cè)壓管超標(biāo)。

2　測(cè)壓管數(shù)據(jù)整理

2.1繪制浸潤(rùn)線(xiàn)測(cè)壓管水位過(guò)程線(xiàn)

以0+350斷面為例分析。2007年8月30日高水位207.74 m，樁號(hào)0+350斷面2007年6月至2008年8月測(cè)壓管水位過(guò)程線(xiàn)如圖1示。

2.2浸潤(rùn)線(xiàn)圖的繪制

首先，計(jì)算各斷面測(cè)壓管理論計(jì)算浸潤(rùn)線(xiàn)與實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線(xiàn)。將心墻按不透水地基上的均質(zhì)壩下游無(wú)排水設(shè)備、無(wú)水考慮。實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線(xiàn)以2007年最高庫(kù)水位207.74 m為基礎(chǔ)測(cè)算。

圖1　2007年6月至2008年8月測(cè)壓管水位過(guò)程線(xiàn)

式中：L1為L(zhǎng)-m1h1，m；L為L(zhǎng)2+b+m1H＇，m；L2為εmH+tm。H＇為心墻高，m；H為壩前水位，m；t為水面以上壩高，m；m為上游邊坡系數(shù)；m1為下游邊坡系數(shù)；ε為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取0.3。

然后，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果畫(huà)出理論浸潤(rùn)線(xiàn)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)畫(huà)出實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線(xiàn)。對(duì)比分析知：1）實(shí)際浸潤(rùn)線(xiàn)均低于理論浸潤(rùn)線(xiàn)；2）2014-2015水文年上游來(lái)水量不足，汛期無(wú)有效來(lái)水，計(jì)算用最高水位202.05不能有效代表理論浸潤(rùn)線(xiàn)水平，可利用多年資料分析；3）大壩0+350斷面運(yùn)行安全。

表1　測(cè)壓管理論計(jì)算與實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線(xiàn)對(duì)照表（2007—2008水文年）

3　結(jié)語(yǔ)

3.1測(cè)壓管測(cè)量方法

黃前水庫(kù)位于魯中山區(qū)，管理單位所處地勢(shì)較高，夏季雷電多發(fā)，測(cè)壓管原始數(shù)據(jù)的取得為人工電測(cè)法。

3.2測(cè)壓管浸潤(rùn)線(xiàn)分析結(jié)果

通過(guò)繪制測(cè)壓管浸潤(rùn)線(xiàn)曲線(xiàn)，可直觀(guān)看出實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線(xiàn)明顯低于理論浸潤(rùn)線(xiàn)，表示大壩防滲能力高于理論計(jì)算防滲能力，大壩運(yùn)行在安全狀態(tài)。

3.3測(cè)壓管浸潤(rùn)線(xiàn)同理論浸潤(rùn)線(xiàn)不能同步的原因

1）壩體土料并不像設(shè)計(jì)考慮的那樣均勻。實(shí)際壩體的各項(xiàng)滲透系數(shù)并不相同，多半是水平向要大于垂直向滲透系數(shù)。2）對(duì)壩體的滲透性質(zhì)往往估計(jì)得不完全正確，壩基土的不均勻性對(duì)壩身滲透情況有顯著影響。3）設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)往往將邊界條件作某種程度的簡(jiǎn)化，因此計(jì)算成果與實(shí)際有所出入。4）土壩的浸潤(rùn)線(xiàn)往往不是在穩(wěn)定的水頭作用下形成的，觀(guān)測(cè)浸潤(rùn)線(xiàn)的測(cè)壓管水位的變化滯后于上游庫(kù)水位的變化。實(shí)際浸潤(rùn)線(xiàn)顯然不能代表當(dāng)時(shí)庫(kù)水位下的浸潤(rùn)線(xiàn)。

3.4測(cè)壓管應(yīng)用的意義

通過(guò)整理分析各項(xiàng)滲流觀(guān)測(cè)資料，可以及時(shí)掌握壩體和壩基實(shí)際滲流情況，判斷滲流是否穩(wěn)定，并可驗(yàn)證設(shè)計(jì)和推求當(dāng)達(dá)到最高水位時(shí)可能發(fā)生的各項(xiàng)滲流預(yù)報(bào)值，驗(yàn)算壩的穩(wěn)定性，對(duì)于保證水庫(kù)安全運(yùn)用具有十分重要的意義。

（責(zé)任編輯趙其芬）

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2015-08-25

司學(xué)榮（1979—），男，工程師