溫州市仰義水庫大壩滲流異常成因分析

袁 慧，袁 亮

（溫州市水利電力勘測設計院，浙江 溫州 325000）

1 工程概況

仰義水庫位于溫州市鹿城區仰義街道鄭家垟，距市區14 km，地處南雁蕩山延脈，甌江支流。壩址以上集雨面積11.5 km2，主河道長5.1 km（至分水嶺），河道平均坡降2.18%。正常水位72.20 m，正常庫容913 萬m3，設計洪水位74.65 m（P=1%），校核洪水位75.59 m（P=0.05%），總庫容1158.3 萬m3，是一座以防洪、供水為主，兼顧灌溉等綜合利用的中型水庫。水庫工程等別為Ⅲ等，永久建筑物級別為3 級，參照土石壩的要求，其設計洪水標準取100 年一遇，校核洪水標準取2000 年一遇。

仰義水庫主壩（見圖1）為粘土斜墻壩，壩頂高程為77.5 m，壩頂長度106 m，最大壩高40 m；壩頂寬4.9 m，防浪墻墻頂高程78.5 m。溢洪道位于大壩左岸山岙，溢洪道為開敞式溢洪道+1 孔控制閘，溢洪道凈寬25.2 m，其中開敞式溢洪道堰頂高程72.2 m，寬23 m。控制閘閘底高程70.2 m，寬2.2 m，采用手動螺桿式啟閉機啟動。

于2016 年6 月發現大壩出現滲流異常現象，當時水庫下游量水堰滲水量突然增大，且滲水呈現非常渾蝕狀態，水庫出現滲流異常現象以來，水庫現一直保持較低水位運行，長時間低水位運行不利于水庫興利以及防洪作用的發揮。

為了保障水庫的安全運行，從根本上解決大壩滲流異常的問題，找出具體的滲流異常原因，對大壩滲流異常的原因展開排查及分析工作。

2 水庫大壩滲流原因檢查方法

2.1 現場巡查

查看大壩滲流最直接的方式就是現場查看，在2018 年8月～9 月期間組織有關技術人員，利用仰義水庫庫水位較低的有利時機，對大壩進行了多次現場檢查，檢查結果見表1。

圖1 仰義水庫主壩斷面圖

表1 現場檢查檢查部位及結果

經檢查，大壩兩岸坡無滲流和濕潤現象；量水堰滲水比較渾濁，檢查當天天氣晴朗，前后兩天無降雨,溢洪道滲流未見異常，基礎防滲效果較好。再次檢查時發現下游壩腳處的量水堰滲水呈現一定的渾濁現象。

2.2 歷史檢測資料

2.2.1 壩體滲流

2010 年5 月建成的現有大壩監測系統，為觀測水庫壩體的防滲效果，共設置了2 個監測斷面,每個斷面設置了7 個滲壓計監測點，共14 支滲壓計觀測壩體滲流。

各測點特征值見表2、表3，由于P2’、P10’接近于下游壩腳，且排水條件較好，可近似為下游水位,因此采用這兩個測點編號的歷史資料進行滲流分析。

表2 0+025 斷面各測點位勢特征表

表3 0+055 斷面各測點位勢特征表

（1）2010 年～2011 年歷史監測資料

大壩0+025 斷面和0+055 斷面滲壓計過程線（2010 年～2011 年）見圖2、圖3。2010 年進入主汛期后受降雨的影響，7月26 日最高庫水位達70.35 m，相應下游壩基水位37.52 m（P2’）、38.8 m（P10’）。從各測點的過程線來看，位于上游側2只滲壓計（P4、P12）滲壓水位與庫水位相比下降不大，斜墻防滲效果較好。

圖2 大壩0+025 斷面滲壓計過程線（2010 年～2011 年）

圖3 大壩0+055 斷面滲壓計過程線（2010 年～2011 年）

（2）2016 年～2017 年監測資料

圖4 壩0+025 斷面滲壓計過程線圖（2016 年～2017 年）

由圖4 可知，P1’、P2’、P4、P6、P8、與庫水位相關性較差，P5、P7 與庫水位相關性較明顯，且變幅較大，P5 位于上游壩坡，P7 位于下游壩坡，說明P5、P7 位置壩體滲流受庫水位影響較大，土體防滲性能一般。

圖5 壩0+055 斷面滲壓計過程線圖（2016 年～2017 年）

由圖5 可知，P9’、P10’、P12、P13、P14、P15、P16 與庫水位相關性較差，且變幅較小，說明在壩0+055 位置處壩體浸潤線受水位影響較小，該段土體防滲性能較好。

2.2.2 繞壩滲流

為了觀測大壩的繞壩滲流情況，現有監測系統一共埋設了6 支繞壩測壓管，分別是RC1～RC6，從觀測數據分析，蓄水驗收前測壓管數據與庫水位相關性較差，且變幅較小。水庫繞壩測壓管實測過程線見圖6～圖9。

圖6 左岸繞壩測壓管水位過程線（2010 年～2011 年）

圖7 左岸繞壩滲流過程線圖（2016 年）

對比左岸繞壩滲流測壓管水位過程線（圖6、圖7）可知，測壓管的水位與庫水位相關性較差，且變幅較小，說明左岸壩體防滲性能較好。

圖8 右岸繞壩測壓管水位過程線（2010 年～2011 年）

圖9 右岸繞壩測壓管水位過程線（2016 年）

對比右岸繞壩滲流的測壓管水位過程線（圖8、圖9）可知，RC4、RC6 測壓管的水位與庫水位相關性較差，且變幅較小，RC5 測壓管的水位與庫水位相關性一般，且有一定的變幅，說明RC5 位置處可能存在輕微的繞壩滲流。

（3）量水堰

結合量水堰現場檢查結果，重點查看量水堰歷年資料，壩體滲流量有效的滲流監測資料得出量水堰滲流量與庫水位變化過程線，仰義水庫2013 年及2018 年滲流過程線見圖10～圖11。

圖10 大壩2013 年滲流過程線

圖11 大壩2018 年滲流過程線

由2013 年～2018 年多年的量水堰觀測資料提取在相同情況（同等水位以及相同天氣情況）下游量水堰觀測情況進行分析，具體結果見圖12。

圖12 大壩多年量水堰對比情況圖（2014 年～2018 年）

由圖12 可知：在庫水位52.0 m 高程處時，下游量水堰堰上水頭差別不大，量水堰堰上水頭基本保持在30 mm，滲流量約為0.25 L/s；當庫水位約為57.0 m 高程處時，下游量水堰堰上水頭較庫水位52.0 m 高程時有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在50 mm～60 mm，滲流量約為0.78 L/s～1.23 L/s，滲流量最大年份出現在2016 年。當庫水位約為62.0 m 高程處時，下游量水堰堰上水頭較庫水位57.0 m 高程時有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在70 mm～80 mm，滲流量約為1.81 L/s～2.53 L/s，滲流量最大年份出現在2018 年。當庫水位約為65.0 m 高程處時，下游量水堰堰上水頭較庫水位62.0 m高程時有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在70 mm～92 mm，滲流量約為0.78 L/s～3.69 L/s，滲流量最大年份出現在2018 年。當庫水位約為67.0 m 高程處時，下游量水堰堰上水頭較庫水位65.0 m 高程時有明顯的增幅，且各年份之間滲流量有一定的差別，量水堰堰上水頭基本保持在80 mm～95 mm，滲流量約為2.53 L/s～3.89 L/s，滲流量最大年份出現在2016 年。對比多年的滲流量可以得出，在庫水位以及天氣相同情況下，大壩下游量水堰堰上水頭有增大的趨勢，說明壩體滲流量有增大的趨勢。

同時對比下游量水堰滲水出現渾濁的情況進行統計，具體結果見表4。

表4 仰義水庫量水堰出現渾濁記錄表

2016 年首次出現渾濁水持續時間較長，2018 年出現的都是間歇1 h～3 h，渾水時間的量水堰高程比平時高出10 mm～20 mm 左右，自然恢復到正常量水堰水位時，出水就變清。

根據表4 可以看出當庫水位位于65.0 m～68.0 m 高程附近時，量水堰滲水出現渾蝕的次數以及時間相應增加，說明大壩壩體可能在65.0 m～68.0 m 高程附近可能存在相關的滲漏通道，從而使得下游滲水出現渾蝕現象。

3 結論及建議

3.1 結論

（1）水庫主壩曾在2016 年6 月末至7 月初大壩滲流出現過異常，現狀水庫基本上保持低水位運行。現場檢查發現大壩下游量水堰處的滲水有一定的渾濁，防滲體系與堆石壩體接觸部位的反濾結構可能局部被破壞，從而使得壩體內的防滲體系的細小顆粒被帶出，滲水出現渾濁現象。

（2）大壩滲流量與水庫上游水位關聯較密切，上游水位增高，滲流量增大，上游水位降低，滲流量減少；壩區降雨量的大小對滲流量的觀測成果有一定的影響，當降雨量較大時，滲流量增大。

（3）主壩在壩0+025 斷面P5、P7 與庫水位相關性較明顯，且變幅較大，P5 位于上游壩坡，P7 位于下游壩坡，說明P5、P7 位置壩體滲流受庫水位影響較大，土體防滲性能較差。

綜合上述大壩監測資料分析成果，雖然主壩曾經出現過滲流異常現象，但對大壩的整體安全性影響較小，仰義水庫大壩處于正常運行狀態。

3.2 建議

（1）溢洪道末端當庫水位位于59.0 m～68.0 m 高程附近時，量水堰滲水出現渾蝕的次數以及時間相應增加，說明大壩壩體在59.0 m～68.0 m 高程附近可能存在滲漏通道，從而使得下游滲水時斷時續出現渾蝕現象。為大壩的結構安全著想，建議水庫運行過程中庫水位嚴格按照上級批復的汛限水位進行調度（2019 年批復的汛限水位為65.0 m）。

（2）結合相關地質勘查報告，在主壩左壩肩高程約59.0 m～68.0 m 處屬強透水帶，滲透系數約為1.0×10-2cm/s，該段滲透系數不滿足要求，建議對壩體進行防滲加固。

（3）由于水庫自2016 年6 月出現滲流異常現象以來，水庫現一直保持低水位運行，長時間低水位運行不利于水庫興利以及防洪作用的發揮，建議對水庫進行防滲加固，以保證水庫能夠正常蓄水，充分發揮水庫的綜合效益。