水利工程师评职范文牟山水库大坝渗流反演分析

来源：职称论文发表咨询网作者：qifan时间：2013-06-16 10:32

　　摘要：本文在牟山水库大坝防渗墙工程实施后，通过对测压管观测资料的分析及防渗墙工程实施前后观测资料的对比，证明了防渗墙实施的效果及消耗渗压水头的比例，对类似工程具有借鉴意义。

　　关键字：牟山水库,混凝土防渗墙,测压管,反演分析

　　一、工程概况

　　牟山水库位于山东省安丘市西南6公里的潍河支流—汶河的中下游，控制流域面积1262km2，总库容2.78×108m3。1959年动工兴建，1960年基本建成蓄水，后经多次加固续建达到现状规模。是一座以防洪为主，兼有灌溉、工业和城市供水、水产养殖等综合利用的多年调节大(2)型水利工程，工程等别Ⅱ等，主要建筑物级别2级。水库死水位71.85m，正常蓄水位78.00m， 100年一遇设计洪水位79.06m，5000年一遇校核洪水位81.62m。枢纽工程主要由大坝、溢洪道、放水洞等建筑物组成。

　　大坝坝顶高程83.30m，坝顶宽度8.6m，坝顶轴线总长5870m。其中桩号2+850～3+850长1000m的汶河主河槽坝段称为宽心墙砂壳坝，最大坝高20.0m;其他坝段为均质土坝。

　　1、坝址工程地质条件及坝基防渗处理情况

　　坝址区属低丘陵地貌单元，基岩主要为前震旦纪变质岩和白垩纪沉积岩，火成岩出露很少。基岩断层多，节理发育，但裂隙充填较好，透水性小。

　　坝址处汶河河床宽达1000m，床面标高63～64m，基岩上覆5～7m厚透水性很强的砂和砂砾石层。左岸为二级阶地，宽2300m，地面标高72～85m，基岩上覆2～3m厚的亚粘土、亚砂土，局部夹礓石。右岸为保留完整的一级阶地，宽达2800m，地面标高68m左右，覆盖层最厚处约14m，上部2～5m为亚砂土、亚粘土;下部是强透水的砂与砂砾石。砂和砂砾石的粒度中等，不均匀系数Cu=2.5～8，渗透系数为10-2cm/s量级，渗透变形型式为流土，允许水平渗透坡降为0.17;亚砂土或亚粘土覆盖层的渗透系数为10-5cm/s量级，渗透变形型式亦为流土，允许渗透坡降为0.5;基岩全风化带及强风化带透水率在0.2～5.6Lu之间，属微透水层，其允许渗透坡降建议采用4.0[1][2][5]。

　　2、水库运行情况

　　牟山水库大坝因存在比较严重质量问题，自投入运用后，多次出现渗漏险情，一直控制在正常蓄水位78.00m以下运行，历史最高蓄水位为77.90m，出现于1970年8月29日，比设计洪水位与校核洪水位分别低1.16m、3.72m，水库从未经历过真正高水位考验。

　　1960年6月，大坝合龙蓄水后下游即出现严重渗透变形现象。当库水位到达75.7m时，主河槽及右岸阶地段坝脚湿软，坝后一片沼泽，洼地积水成塘。

　　1967～1976年，有七年库水位在76m附近停留时间较长，下游坝脚涌泉和沼泽消失，渗流量减少，测压管水位下降。1990年8月，在经过几年低于死水位运行后，当库水位又上升到75m时,发现大坝渗流状况骤然恶化，主要表现为大坝下游沼泽加重、涌泉重新出现、渗流量增加、测压管水位上升、位势增加。

　　鉴于牟山水库坝基出现严重渗透变形，大坝渗流安全根本无法保证水库的正常运用，1995年8月提出采用塑性混凝土防渗墙对0+049.6～3+792.2坝段进行全断面防渗的处理方案。

　　二、渗流观测资料分析

　　1、渗流观测布置

　　现有坝体、坝基测压管为1977年重新埋设安装(期间1995年增设坝基测压管13根)，计有坝基渗流压力观测断面5个，桩号分别为0+500、1+350、1+850、2+600、3+400;坝体渗流压力观测断面6个，桩号分别为0+500、1+350、1+850、2+600、3+400、4+000。一般每个断面布置坝基测压管4或6根、坝体测压管3根。

　　2、坝基测压管资料分析

　　从测压管过程线看，在相同库水位作用下，防渗墙修建以后，其上游侧的测压管水位明显上升，下游侧的则显著降低，而且库水位越高，变化越明显，具体变化见表2-1。可见，2+600断面墙前位势上升了40%，墙后下降了18%，防渗墙大约消杀了65%的水头;3+400断面墙前位势虽仅升高了约9%，但已接近全水头，墙后位势则下降了约3%，剩余位势已不超过10%。现状下防渗墙后的剩余渗流压力水头很低，证明坝基防渗墙的截渗效果较好。

　　根据防渗墙后基3测压管的实测位势可以推算未来高水位运行条件下该点的渗流压力水头，见表2-2。由于基4测压管的水位应该比基3点的还要低，因此在未来高水位情况下，坝后渗流压力水头低于坝后地面高程，即坝后将不会出现沼泽、涌泉现象，坝基渗流安全是有保证的。

　　根据防渗墙上、下游的基1、基3两根测压管的实测位势近似估算的防渗墙可能承受的水平渗透坡降见表2-3，均远低于其容许渗透坡降值，说明其渗透稳定性是有充分保证的。

　　3、坝体测压管资料分析

　　1+850、2+600、3+400三个坝体渗流压力观测断面，所有坝体测压管目前均测不到水位。说明做了防渗墙以后，几乎截断了坝身渗流，坝体浸润线很低，因此现状下该坝段的坝身渗流安全应该是有保证的。

　　三、结论

　　1、防渗墙效果明显。防渗墙下游侧坝体、坝基渗流位势均明显下降，反映防渗墙较好地发挥了截渗作用、达到了设计目的。经过推算，今后即使在校核洪水位运用条件下，大坝下游也不会再出现沼泽、涌泉现象，坝体渗流出逸点也低于贴坡排水顶部高程，可以认为该坝段坝体、坝基渗流安全有充分保证。

　　2、防渗墙消耗渗压水头比例大。防渗墙本身大约消杀了65%的水头，加上坝体消耗水头，剩余位势已不超过10%。因此，混凝土防渗墙消耗渗压水头比例可取总水头的60%。

　　参考文献

　　[1] 山东水利勘测设计院，安丘市牟山水库保安全坝基防渗工程地质勘察报告，1999.5

　　[2] 山东水利勘测设计院，安丘市牟山水库保安全坝基防渗补充工程地质勘察报告，1999.8

　　[3] 牟山水库管理局，牟山水库大坝建设和运行管理报告，2002.8

　　[4] 刘嘉炘，牟山水库坝基渗流安全分析报告，水利部大坝安全监测中心技术部，1995.5