對榆林市榆陽區尤家峁水庫大壩滲透破壞的思考

高玲霞

（榆林市榆陽區尤家峁水庫管理處 陜西 榆林 719000）

1 工程概況

尤家峁水庫為水力沖填（即水拉沙）均質沙壩，水庫投入運行一年后就開始顯現大壩滲流破壞問題。因此，開展尤家峁水庫大壩滲透破壞方面的監測和研究，對水庫安全運行管理具有非常重要的現實意義。

尤家峁水庫位于榆林市榆陽區榆陽鎮尤家峁村，壩址地處無定河一級支流榆溪河右岸支流沙河下游。1988年10月竣工投運，2003年3月至2004年8月進行了水庫除險加固。水庫總庫容1584萬m3，壩高29m,壩頂高程1099m，正常蓄水位1094.25m，死水位1082m。

水庫除險加固工程在主壩壩前1097m高程處實施了高壓擺噴防滲幕墻，但未深入左壩肩和主副壩間，也未至不透水層。原壩下棱式反濾體頂高程1076.8m，除險加固時增設了貼坡式反濾層，頂高程1080.0m。

水庫蓄水后因壩體滲流破壞問題，多年來一直處于限制水位運行。水庫僅在2007年達到最高蓄水位1094.2m。水庫每年為下游農灌補水及城市供水600萬m3～800萬m3。

2 大壩滲透破壞的形成與發展

尤家峁水庫蓄水運行初期，不含壩基的滲流量約0.11m3/s。庫水位在1086.0m以下運行時，反濾體排水暗管出水正常，但反濾體以上壩坡及左右壩肩結合部位出現小范圍潮濕現象。隨著庫水位升高，潮濕部位呈現散浸狀，并形成多條細小滲流沖溝。1990年庫水位達1089.0m時，10余處沖溝有明顯的集中翻砂冒水現象，左、右壩肩結合部位首先出現滲流帶沙破壞情況。

1992年，兩壩肩結合部位和大壩背水坡3處滲流破壞較為嚴重，尤以左壩肩結合部位最為嚴重，沖溝長達15m，當時對兩壩肩結合部位滲流沖溝采取了碎石子反濾導滲措施。1998年庫水位至1090.0時，左、右壩肩結合部位滲流沖溝分別長達30m和20m，原碎石反濾料全部被沖溝流沙淤埋，完全失去了反濾導滲作用。同時大壩背水坡又有3處滲流沖溝發展較快，沖溝長達10m。同年對所有滲流沖溝進行了回填處理，采取柳樁柴草圍堰反濾排水，最初幾年運行效果較好。對左壩坡一集中滲流逸出處，采取反濾圍井導滲，效果較好。

水庫除險加固前庫水位最高達1092.0m時，壩下滲流量約0.3m3/s，左壩肩滲流量約0.15m3/s，是右壩肩滲流量的2倍多。左壩肩壩坡結合處滑塌面滲流逸出點高程達1087.0m，右壩肩滑塌面逸出點高程1085.5m，壩坡逸出點高程1082.0m。因滲水不斷沖蝕壩坡，加之壩面雨水沖刷破壞，致各處沖溝問題更加嚴重。2003年春末，左壩肩結合部位最大滲流沖溝長達80m。

2004年水庫除險加固后，壩體浸潤線整體降低。庫水位1092.9m時，滲流逸出點在反濾體頂高程1080.0m以內，原壩體滲透破壞問題得到了有效解決。

2007年春，庫水位升高至1094.2m時，兩壩肩結合部位及壩坡未發現新的滲流破壞情況。但大壩右段主、副壩之間壩下坡體1081.0m高程處出現滲流破壞，次年形成長15m的沖溝，對該沖溝采取鋪設反濾導滲管措施處理，時至今日，該處滲流破壞隱患仍未消除。

3 大壩滲透破壞問題的分析

（1）尤家峁水庫大壩滲透破壞從表象來看，主要有大壩接觸滲透破壞、壩體滲透破壞和壩下滲透破壞三種，尚未發現壩基及繞壩滲透破壞等情況。水庫投入運行以來，在主壩兩壩肩結合部位、大壩背水坡、主壩右壩肩壩下均有滲流破壞現象，尤以兩壩肩結合部位接觸滲流破壞明顯且發展迅速。現狀水庫主副壩之間壩下坡體滲流破壞是在水庫尚未達到正常蓄水位情況下發生的，迄今水庫仍未高水位蓄水運行，因此，對尤家峁水庫的滲透破壞問題必須予以高度關注。

（2）初步判斷尤家峁水庫大壩壩體及壩下滲透破壞的類型為管涌，而非流土。根據壩體土樣試驗成果，壩體孔隙中細粒含量很少，最大為11.6%，幾乎沒有粘粒，不具備流土破壞的土類條件，但只要有較小的水力坡降，就易發生管涌破壞；由壩背坡及壩下滲流逸出點翻沙冒水現象看，也具備管涌的表象特征。壩體土的比重平均值為2.65，孔隙比為0.66，安全系數取2.5，允許水力坡降為0.39，大壩背水坡實際水力坡降最大為0.17，遠小于允許值，因此，壩體不會發生流土破壞。

（3）尤家峁水庫滲流逸出點高，是導致大壩背水坡滲透破壞的主要原因。分析滲流逸出點高的原因一是大壩建在原尤家峁小（1）型水庫庫中，壩下原水庫一直未拆除并蓄水運行，導致反濾體滲流出水通道不暢。二是原管帶式排水暗管可能失效，導致滲流逸出點高出反濾體2m以上。

（4）滲流量大小是影響大壩滲透破壞程度的直接原因。土樣試驗結果表明筑壩土料為不良級配砂。背水坡左壩肩水平滲透系數最大為5.04×10-3～5.67×10-3，右壩肩水平滲透系數5.14×10-3～5.44×10-3，壩中水平滲透系數最小為 4.92×10-4～5.43×10-4，壩體滲流破壞程度與大壩滲透系數值及其實際觀測滲流量大小的趨勢是一致的。地質資料表明，大壩左岸風積沙層較右岸薄，左岸壩肩基本接近不透水層，易于在原風積沙與不透水層間形成較暢的滲流通道并集中在壩肩結合部位逸出，因此，左壩肩較之右壩肩結合部位滲流破壞要嚴重很多。兩壩肩填筑施工時，只進行了簡單清坡，未作防滲處理，其滲流量高于壩體填筑土，更易在壩肩結合部位發生滲流破壞。

（5）大壩背水坡原無排水設施，汛期強降水加劇了大壩滲流沖溝的破壞，致使壩坡破壞更加嚴重。

（6）水庫除險加固時，防滲墻和反濾體均未深入副壩。主副壩之間的壩下坡體滲流破壞應與繞墻滲流以及壩后未作反濾有關，但有待進一步觀測分析判定。

4 滲透破壞應對措施

（1）設計單位應開展均質沙壩滲透破壞方面的研究。一是建立均質沙壩試驗模型，開展不同滲流系數沙壩、不同水位、不同大壩寬度及大壩內外坡比情況下的滲透破壞試驗研究。設計上應做到設計滲流計算指標選擇和大壩特性指標確定更加符合實際，反濾體布設的位置以及反濾型式的選擇和重點部位防護措施更加科學合理。二是建立尤家峁水庫試驗模型，從設計角度查明尤家峁水庫滲透破壞的發展趨勢，開展和評估水庫高水位運行情況下可能發生滲透破壞的區域、程度和影響，針對性的提出應急搶護措施和永久工程處理措施。

（2）施工單位應開展均質沙壩施工質量控制方面的研究。水拉沙是榆林市乃至西北沙漠地區水墜壩主要筑壩方法之一，施工單位應研究總結水拉沙筑壩沖填速度、沖填強度、壩面分畦、壩面機械作業、土場選擇等對大壩填筑質量的影響，特別是大壩壩肩結合部位要充分滿足設計壩體填筑指標要求，確保施工質量。

（3）管理單位要高度重視水庫滲流破壞問題，切實加強管理，主動預防，全力搶險。一是要嚴格按照水庫設計工況運行管理，嚴禁水庫壩下原小型水庫蓄水運行，或堅決予以拆除，避免發生阻滯水庫反濾體正常排水、抬高大壩滲流逸出點情況。二是要切實加強監測管理，及時整編監測成果。要落實專人加強對水庫壩下已發生和易發生滲流破壞地段的監測，特別要加強高水位運行情況下全壩段及大壩周邊滲流溢出區域的監測檢查，詳細記錄滲流破壞發生、發展過程。同時要充分利用大壩監測設施，開展大壩浸潤線觀測，應根據實際需要決定是否增設水庫測壓管，以獲得完整真實的監測資料。要按照水庫監測資料整編要求，及時整編刊印監測資料成果，為全面研究滲透破壞問題提供可靠依據。三是要對水庫滲流破壞區域采取不同工程措施進行預防治理，積極開展相同滲流破壞情況下的不同搶護措施的實踐，如減壓井、透水蓋重、當地柳樁柴草筑壓導滲等措施，并對實施效果進行比對分析。當水庫高水位運行并發生滲流破壞險情時，要果斷采取臨時搶護措施，及時、有效控制滲透破壞險情，確保大壩安全。

5 結語

滲透破壞是尤家峁水庫投入運行以來最主要的病險隱患。分析得知，均質沙壩滲透破壞的形式為管涌，具有多樣性，尤以接觸滲透破壞發展快且較為嚴重；均質沙壩出現反濾體以上的滲流逸出，就會導致壩坡破壞險情，從而危及大壩安全。設計、施工方面應積極開展均質沙壩滲透破壞的研究和實踐工作，從根本上避免滲透破壞險情的發生。水庫大壩一旦發生滲透破壞情況，管理單位必須予以高度重視，加強監測和運行管理，積極采取工程措施進行除險和預防治理，確保水庫大壩運行安全，充分發揮水庫綜合效益。陜西水利