鰍魚潭水庫大壩滲流分析

牛文鵬

(珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州 510610)

鰍魚潭水庫從1953年12月建成至今，運(yùn)行了60多年，其主要任務(wù)是以灌溉為主，結(jié)合防洪、生態(tài)等綜合利用，原設(shè)計(jì)灌溉面積700畝，保護(hù)下游人口7000人，耕地700畝的防洪安全，對促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)發(fā)揮了較大作用。

由于鰍魚潭水庫運(yùn)行時(shí)間較久，為了保證水庫大壩的安全運(yùn)行，對水庫大壩進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)查，并對大壩滲流分析，了解其運(yùn)行狀態(tài)。

1 工程概況

鰍魚潭水庫位于開平市長沙街道辦事處愛民村委會(huì)(開平大道側(cè))，距開平市政府所在地約9 km。鰍魚潭水庫工程任務(wù)以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖、生態(tài)等綜合效益。鰍魚潭水庫設(shè)計(jì)集雨面積1.04 km2，溢洪道為開敞式明渠，過水凈寬10.00 m，渠底高程21.65 m。水庫正常蓄水位21.65 m，設(shè)計(jì)洪水位22.92 m，庫容27.00萬m3，死水位為13.29 m，相應(yīng)死庫容為0萬m3。

2 大壩維修加固情況統(tǒng)計(jì)

2.1 原大壩設(shè)計(jì)概況

原大壩為均質(zhì)土壩。壩長87 m，壩頂寬度4.0 m，最大壩高12.5 m，壩頂高程23.85 m，大壩上游坡比為1∶2.5，18.85 m高程以上為C20砼六角塊護(hù)坡，18.85 m高程以下為干砌石護(hù)坡；下游坡在17.45 m高程處為2.0 m寬馬道，馬道以上坡比為1∶2.5，馬道以下坡比為1∶3.0，均為草皮護(hù)坡。壩腳12.65 m處為反濾排水棱體，棱體面寬1.5 m，高3.0 m，后接漿砌石量水堰及尾水渠。

2.2 2001年加固情況

鰍魚潭水庫大壩運(yùn)行中存在的主要問題有壩體滲漏嚴(yán)重，背水坡沒有壩坡排水系統(tǒng)，反濾體和防浪石不同程度損壞，大壩背水坡雜草叢生等病害。對大壩壩頂加寬至5.0 m，壩頂砌防浪墻，培厚壩坡，清除壩身雜樹雜草，背水坡設(shè)壩坡排水系統(tǒng)及反濾體，迎水側(cè)設(shè)黏土斜墻防滲，同時(shí)對壩體進(jìn)行劈裂灌漿。

2.3 2012年加固情況

2004年由于開陽高速公路梁金山立交至開平市區(qū)連接線(現(xiàn)簡稱“開平大道”)工程的建設(shè)，導(dǎo)致水庫集雨面積縮減為1.04 km2，且興利庫容不能滿足現(xiàn)有500畝農(nóng)田灌溉及200畝魚塘養(yǎng)殖的用水量要求。2012年除險(xiǎn)加固根據(jù)以上河流特征值復(fù)核洪水，重新測量水位庫容曲線，并進(jìn)行調(diào)洪演算，設(shè)計(jì)除險(xiǎn)加固建設(shè)方案，將正常蓄水位提高，增加興利庫容，同時(shí)擴(kuò)寬溢洪道，加大壩高，保證水庫泄洪和下游灌溉用水要求。對大壩進(jìn)行加高，大壩壩頂設(shè)磚砌防浪墻，墻頂高程24.40 m，壩面鋪設(shè)0.20 m碎石路面。

2.4 2019年加固情況

由于開平市“碧桂園·翡翠灣”項(xiàng)目的建設(shè)，導(dǎo)致部分山體被整平，不僅改變了下墊面的條件，還導(dǎo)致鰍魚潭水庫庫容減小，鰍魚潭水庫防洪搶險(xiǎn)通道阻塞，直接影響水庫行洪安全。對開平市鰍魚潭水庫防洪搶險(xiǎn)通道進(jìn)行整治時(shí)對大壩進(jìn)行加高，壩頂高程為31.00 m～24.00 m，寬度為4.50 m，長84 m。壩腳設(shè)有褥墊排水，頂高程為14.00 m，頂寬1.37 m～1.41 m(含排水溝)，高2.55 m，壩肩、壩腳設(shè)排水溝。但該工程尚未完工，現(xiàn)狀大壩未達(dá)到該設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 外觀巡視大壩現(xiàn)狀

鰍魚潭水庫壩長85 m，壩頂寬度為4.50 m～5.0 m，高程為23.80 m～31.00 m，鋪設(shè)C25砼路面；壩頂設(shè)磚砌防浪墻(建于2012年除險(xiǎn)加固工程)，墻頂高程24.40 m；大壩迎水坡采用C20砼護(hù)坡，分為兩級護(hù)坡，坡比均為1∶2；一級坡、二級坡之間設(shè)C25砼擋土墻，墻頂高程25.20 m；背水坡采用草皮護(hù)坡，分為兩級護(hù)坡，坡比均為1∶2；一級坡、二級坡之間設(shè)有馬道，馬道寬2.0 m(含排水溝)，頂高程20.00 m；壩頂高程為14.00 m，寬度為1.37 m～1.41 m(含排水溝)，高2.55 m，排水棱體外邊坡1∶15。壩肩設(shè)有矩形磚砌排水溝，底寬0.4 m，高0.4 m，壩腳設(shè)有梯形排水溝，底寬0.50 m，高0.30 m。

大壩現(xiàn)狀外觀完整，邊坡無坍塌、明顯變形，穩(wěn)定性較好；坡腳無浸水，不存在水庫浸沒問題，也未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。有水位尺，無測壓管、量水、位移、沉降及滲流等監(jiān)測設(shè)施。壩頂局部見紅火蟻，但未見白蟻活動(dòng)的痕跡，也未見鼠(蛇)穴。

4 大壩滲流分析計(jì)算

鰍魚潭水庫大壩因?yàn)榻ㄔO(shè)時(shí)間較久，沒有安裝相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，因此，對大壩滲流安全評價(jià)主要采用現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查法并結(jié)合理論分析計(jì)算。

4.1 物理力學(xué)指標(biāo)的取值

根據(jù)《開平市鰍魚潭水庫降等工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，穩(wěn)定滲流期采用算術(shù)平均值，非穩(wěn)定滲流期采用大值平均值。具體計(jì)算參數(shù)見表1。

4.2 計(jì)算方法

使用AutoBANK v5.6軟件和有限元法對土壩進(jìn)行滲流分析[1-2]。

4.3 計(jì)算工況

溢洪道泄洪時(shí)，下游壩腳基本無水。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274-2001)，滲流計(jì)算了以下5種工況，下游均無水。具體壩坡滲流穩(wěn)定計(jì)算工況條件見表2。

表2 有限元滲流穩(wěn)定計(jì)算工況

當(dāng)校核洪水位降落到正常蓄水位時(shí)，水位降落曲線采用300 a一遇調(diào)洪過程線，水位降落過程見表3。

表3 水位降落過程表

校核洪水位為23.30 m，相應(yīng)庫容為29萬m3；正常蓄水位為21.65 m，相應(yīng)庫容為20.75萬m3，庫容差8.25萬m3。根據(jù)水庫運(yùn)行控制，校核洪水位降至正常蓄水位時(shí)的降落時(shí)間約為6.30 h；正常蓄水位相應(yīng)庫容為20.75萬m3，死水位相應(yīng)庫容為0萬m3，輸水涵管在閥門全開的情況下最大過流量為0.40 m3/s，則正常蓄水位降至死水位所需時(shí)間為144.10 h。

4.4 計(jì)算結(jié)果

大壩5種不同工況計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 大壩滲流計(jì)算成果表

4.5 大壩滲流情況

通過對現(xiàn)場水庫大壩的實(shí)際情況調(diào)查，測量數(shù)據(jù)收集、地勘報(bào)告、水文計(jì)算成果按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，分析了主壩大壩正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位、校核洪水位降至正常水位、正常水位降至死水位5種工況的壩體滲流情況[3-4]，結(jié)果表明在以上的5種工況下，滲流均從排水棱體逸出，浸潤線正常。

5 結(jié)論

(1)大壩現(xiàn)狀外觀完整，邊坡無坍塌、無明顯變形，穩(wěn)定性較好；坡腳無浸水，不存在水庫浸沒問題，也未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

有水位尺，無測壓管、量水、位移、沉降及滲流等監(jiān)測設(shè)施。壩頂局部見紅火蟻，但未見白蟻活動(dòng)的痕跡，也未見鼠(蛇)穴，應(yīng)提高警惕，及時(shí)投放藥餌，防止蟻害在壩址區(qū)蔓延、傳播。

(2)通過計(jì)算主壩大壩不同工況的壩體滲流，結(jié)果表明大壩現(xiàn)狀外觀完整，穩(wěn)定性較好，坡腳無浸水，也未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。5種工況下，滲流均從排水棱體逸出，浸潤線正常。