密云水庫(kù)九松山副壩滲流分析

王曉薦 徐紹全

北京市密云水庫(kù)管理處 北京 101512

1 工程概況

九松山副壩位于九松山山南的五個(gè)埡口地區(qū)，距潮河主壩約2500米。該壩于1958年11月開始施工，并于1960年1月完工，歷時(shí)一年有余。

九松山副壩自西向東由1、2、3、4、5個(gè)埡口封堵組成，并由此分為1、2、3、4、5號(hào)壩，各埡口均成v字型溝谷，兩岸山坡一般較陡，最陡可達(dá)40度左右。九松山副壩為碾壓式斜墻土壩，壩頂全長(zhǎng)1095米，最大壩高35.5米。九松山副壩壩區(qū)內(nèi)主要有云母角閃片麻巖、細(xì)粒角閃花崗片麻巖、粗粒角閃花崗片麻巖和石榴子石角閃片麻巖。巖石分布一般較規(guī)則均為北東方向排列的，表面風(fēng)化嚴(yán)重，壩基巖石全部被風(fēng)化巖覆蓋，風(fēng)化巖厚度一般6米左右，1號(hào)埡口最厚達(dá)17米，結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度低、透水性大。風(fēng)化巖的截滲采用壤土齒槽，使斜墻和較新鮮的基巖連成一防滲系統(tǒng)，齒槽最大深度為8米，一般為5米。副壩共設(shè)測(cè)壓管29個(gè)，其中基巖管20個(gè)，壩體管8個(gè)，雨水管1個(gè)；其中7號(hào)管常年無(wú)水，202號(hào)管常年水位不變，232號(hào)管被廢，5個(gè)埡口每個(gè)埡口均設(shè)一個(gè)量水堰。

進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來，密云水庫(kù)基本處于較高水位運(yùn)行，1994年最高水位達(dá)153.97米，九松山副壩最大水頭近30米（1號(hào)壩），為建庫(kù)以來最高庫(kù)水位。為研究其高水位運(yùn)行下的穩(wěn)定性及對(duì)今后的工作提供指導(dǎo)性數(shù)據(jù)，故對(duì)其滲流進(jìn)行分析，以檢驗(yàn)大壩運(yùn)行多年來的安全性。滲流分析采用94年的數(shù)據(jù)，主要對(duì)最大壩高的1、2號(hào)壩進(jìn)行重點(diǎn)分析[1]。

2 壩基及繞壩滲流測(cè)壓管資料分析

壩基測(cè)壓管水位可以反映滲透壓力的大小，壩基測(cè)壓管觀測(cè)資料分析一是判斷壩基內(nèi)部以及滲流出口處的安全程度，二是分析滲流運(yùn)動(dòng)的變化趨勢(shì)[2]。

2.1 位勢(shì)分析

壩基內(nèi)某固定點(diǎn)的測(cè)壓管水頭用總水頭的百分?jǐn)?shù)表示，稱為該點(diǎn)的位勢(shì)。

表1 密云水庫(kù)九松山副壩部分測(cè)壓管滲流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

若運(yùn)行過程中位勢(shì)隨時(shí)間而增大，則意味著滲流場(chǎng)發(fā)生了不安全的變化，有可能是鋪蓋斷裂，內(nèi)部沖蝕等[3]；相反，若位勢(shì)值隨時(shí)間逐漸減小，則說明滲流條件改善；如位勢(shì)值不隨時(shí)間變化，則滲流是穩(wěn)定的。選取九松山副壩的0+599.5和0+820兩個(gè)斷面進(jìn)行位勢(shì)分析如表1所示。

2.2 滲透坡降分析

選取庫(kù)水位最高的1994年9月21日（153.97米）核算壩基滲透坡降J。

如表2所示，可以看出在庫(kù)水位較高的情況下，滲透坡降很小，且均小于1，所以壩基滲流是安全的。

表2 密云水庫(kù)九松山副壩測(cè)壓管坡降分析表

3 防滲效果分析

防滲效果是大壩運(yùn)行期間的一個(gè)重要標(biāo)志[5]，一般以消減水頭百分率表示：

H消=（庫(kù)水位-斜墻后測(cè)壓管水位）/（庫(kù)水位-下游水位）

表3為幾年高水位運(yùn)行情況下的防滲效果分析，兩座壩的防滲效果在66%～75%之間，防滲效果并無(wú)惡化趨勢(shì)，說明其防滲基本穩(wěn)定。

表3 密云水庫(kù)九松山副壩防滲效果分析表

4 結(jié)論

九松山副壩位勢(shì)正常滲流情況穩(wěn)定，并且向好的趨勢(shì)發(fā)展。只有181管98～99年的位勢(shì)有些抬頭，分析原因?yàn)?8年上游壩坡加固所造成的。0+599.5斷面和0+820斷面的滲透坡降均很小，不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞。各量水堰的化引流量逐年減小，說明滲流穩(wěn)定。0+820、0+599.5斷面的壩體浸潤(rùn)線低于設(shè)計(jì)值，說明滲流是安全的。 1、2號(hào)壩防滲效果良好，在66%～75%之間，無(wú)惡化趨勢(shì)[2-3]。

綜上所述：九松山副壩運(yùn)行安全，無(wú)滲透破壞的可能。只是181號(hào)管應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，密切注視其滲流場(chǎng)的變化。