西干渠渠堤安全檢測與評價研究

徐向春

（寧夏回族自治區西干渠管理處，銀川750021）

1 引言

由于西干渠渠堤工程堤線長，渠堤內部結構復雜，土質不均，大填方段較多，建設標準低，多屬于險工險段，部分渠堤段落存在堤基滲漏、管涌等現象。目前，干渠渠堤的安全檢查是劃分責任落實到人，堅持一日兩巡，通過人工查看的方式進行安全檢查，渠堤內部很難充分了解和掌握，導致部分除險加固工程建設規劃缺乏數據支撐，人為判斷比重過大，違背了現代化灌區建設的理念。西干渠作為今后銀川都市圈城鄉西線供水工程重要水源地，渠堤安全關系城市生態建設和灌區百姓農田灌溉安全。因此，采用先進科學的無損手段對堤防隱患進行探測十分重要。

2 西干渠工程現狀

西干渠沿線南高北低，由西向東傾斜，干渠受賀蘭山東麓山洪威脅較大，東堤安危是干渠安全行水的關鍵，由于渠道堤防建設標準低，多為沙土填筑，部分渠段滲漏嚴重，嚴重威脅干渠安全[1]。

3 西干渠渠堤安全檢查的發展現狀及存在問題

西干渠建設初期渠堤堤身單薄，填筑材料主要以黏土摻雜混合料填筑，干渠東堤沿線有外坡滲漏、管涌和滑塌等現象，渠堤運行存在隱患。尤其是干渠在大流量50m/s 以上運行時，滲漏現象十分嚴重。渠道的安全檢查是以人工檢查為主，通過4h 觀測一次水位，判斷渠道水位狀況。隨著大型灌區續建配套工程的建設，西干渠管理處采取對干渠東堤外坡采取加筑戧臺栽植樹木生物固堤和外坡腳鋪設反濾石料，滲漏現象有所緩解，干渠安全穩步推進。但是西干渠處于賀蘭山東側，沿線有較大山洪溝道43 條，干渠安全受到威脅[1]。

4 無損檢測處理措施

4.1 西干渠渠堤無損探測方法選擇

堤防安全檢測主要有高密度電法、探地雷達法、地震映像法、示蹤法及流場法等，本次對西干渠探測選2 座病險退水閘和模擬渠堤實驗平臺，用高密度電法、探地雷達法和地震映像法進行檢測。本文運用3 種方法對病險水閘兩側渠堤和實驗平臺進行堤防隱患無損探測研究，以期找到適合堤防隱患無損探測的物探方法或方法組合。

4.2 堤壩無損探測任務

4.2.1 模擬渠堤實驗平臺檢測

通過建設模擬西干渠填方渠堤實驗平臺，在平臺中埋設渠堤中常見的砂石料層，大樹根，鋼管（模擬鼠洞）、土袋等不同介質，對模擬渠堤實驗平臺采取3 種方法進行探測，經過數據的采集、處理、反演成圖、解釋推斷堤防隱患位置及類型。

4.2.2 邵里退水閘和銀安退水閘安全檢測

由于邵里、銀安退水閘年久失修，出水口兩側護坡滲漏現象嚴重。通過整理模擬渠堤實驗平臺探測結果的反演資料，對兩座退水閘上下游渠堤進行探測，針對可能的堤防隱患，利用3 種方法開展堤防隱患進行探測試驗，為兩座水閘翻建提供基礎資料。

在2 座水閘翻建工程完成后，繼續運用無損檢測技術對水閘上下游渠堤進行探測，分析隱患的地球物理特征，確定堤防隱患參數和可選取物探方法；通過數據資料的處理及解釋，建立堤防隱患解釋模型；開展試驗區堤防隱患地球物理探測，結合堤防隱患物性參數解釋模型對探測數據資料進行處理和解釋。利用物探方法確定的試驗區隱患進行驗證，根據驗證結果，對堤防隱患物性參數模型加以修正和改進。

4.3 取得的成果

4.3.1 實驗平臺成果

發現綜合利用高密度電阻率法和探地雷達法探測堤防隱患效果較好，兩種方法可以很好地互相驗證，不會遺漏隱患信息。高密度電阻率法和探地雷達法結合能夠探測渠堤中存在的樹根、鼠洞、砂礫層、土質不均勻等隱患效果較好。

4.3.2 退水閘成果

利用高密度電法探測邵里閘和銀安閘2 處渠堤，并且分別在停水期和行水期進行了檢測，由于停水和行水期渠堤含水率不同，通過停水期和行水期對比可以得出，行水期電阻率背景場比停水期背景場低，只有停水期的一半左右，加之由于兩處渠堤內部土粒介質不同，總結出渠堤內部不同介質情況下的結論：

1）人工沙土填筑的渠堤（銀安閘附近）。行水期電阻率背景場比停水期背景場低，約為停水期的1/3，異常由原來的條帶狀變為團狀，高密度異常圈定范圍由原來的低于50Ω·m 降到低于15Ω·m。

2）原始地層開挖的渠堤(邵里閘附近）。行水期電阻率背景場比停水期背景場低，只有停水期的一半左右，高密度異常圈定范圍由原來的低于400Ω·m 降至低于150Ω·m。

4.3.3 3 種方法的有效性分析

3 種方法的互相驗證，能減少隱患的遺漏：（1）高密度電阻率法的優點有抗干擾能力強，分辨率較高，探測深度較深，成本較低，效率較高。缺點是對隱患的反映有個體效應，隱患平面位置和深度定位較差。探測渠堤中存在的砂礫層以及砂礫層是否含水等隱患效果較好。（2）探地雷達法（100MHz）探測渠堤隱患的優點有分辨率高、成本低、效率高、隱患位置和深度定位準確。缺點是抗干擾能力弱，探測深度較淺。水工建筑物質量和水工建筑物空洞隱患只能用探地雷達法（天線頻率大于等于100MHz）探測效果較好。（3）地震影像法可以很好地驗證探地雷達法和高密度電法剖面發現的隱患。（4）高密度電阻率法、地震影像法和探地雷達（100MHz 天線）結合探測渠堤中存在的土質不均勻、滲漏通道等隱患效果較好。探地雷達法100MHz 以上天線探測閘室質量和閘底空洞隱患效果較好。

4.4 對本次探測成果的分析

邵里、銀安退水閘在翻建前出水口護坡都存在漏水現象，通過無損探測技術也探測出邵里退水閘上下游渠堤內部有砂礫石層，經過開挖也進行了驗證，銀安退水閘漏水原因是進水口防滲墻埋深不夠。2 座退水閘翻建后，銀安退水閘出水口不存在漏水現象，但是邵里退水閘仍然存在漏水現象，通過翻建后采取物探方法對邵里閘上下游渠堤進行探測，探測成果顯示邵里退水閘閘室兩側異常區范圍增大，更靠近閘室位置，且擋水墻只修建了不到15m，從高密度電法剖面來看，推測閘室兩側地層在閘室翻建過程中發生擾動，導致地層滲水更嚴重了，擋水墻太短沒有起到應有的作用，是邵里閘翻建后還在滲水的主要原因，建議邵里閘擋水墻沿上下游加長或采用其他防滲工程措施。

5 結語

物探方法探測堤防隱患，無破壞，效率高，寧夏目前還沒有采取無損探測技術對渠堤進行安全檢測。本文通過對2 座退水閘出水口護坡滲水分析渠堤內部介質，并找出行水、停水期隱患規律，探索出一套適用西干渠渠堤介質隱患探測方法或方法組合，總結出適用堤防隱患無損探測的成熟技術方法，指導水庫除險加固，分析水工建筑物和干渠渠堤的安全運行狀況。通過無損探測技術檢測渠堤安全運行狀況，可降低潰壩水害事故的發生概率，為水安全提供基礎資料。