某水庫庫區滲漏處理措施研究

王立彬，遲 興，劉紅喜

(1.中冶沈勘秦皇島工程設計研究總院有限公司，河北 秦皇島 066004;2.秦皇島市海港區水務局，河北 秦皇島 066000)

水庫對防汛減災、供水保障和農業灌溉等至關重要，而我國現有水庫大多數修建于20世紀50—70年代，雖然近年來已對近7.2萬座病險水庫進行除險加固，但隨著歲月推移，仍有許多水庫陸續進入病險行列。“十四五”期間水庫除險加固和運行管理的總體要求是：堅持建管并重，加快推進水庫除險加固，消除存量隱患，建立健全常態化管理機制，提升運行管理能力和水平，實現水庫安全良性運行。到2025年底前，對現有病險水庫要全部完成除險加固，并對新出現的病險水庫及時除險加固。

在病險水庫中，滲漏現象比較常見[1]，壩體或壩基(含壩頭、山體)漏水，造成水庫庫壩區滲漏的約占總數的60%～70%；放水涵洞、涵管破碎、斷裂等水利配套工程老化引起漏水的，約占總數的30%[2]。病險水庫滲漏主要表現為壩基滲漏、壩體滲漏、繞壩滲流、庫區滲漏等。水庫滲漏問題的評價，尤其是巖溶地區庫區滲漏問題分析是控制水庫工程成敗的重要地質問題[3]。庫區滲漏是水庫的主要工程地質問題，是工程能否成立的決定性因素[4]。庫區滲漏對水庫正常蓄水有很大影響，應及時發現和處理，在具體工程中，需要在明確滲漏實際情況的基礎上，通過多方案比選，選出合適的處理方案，以保證滲漏處理的有效性[5]。本文以某水庫庫區滲漏工程為例，針對庫區工程地質條件，詳細分析庫區滲漏原因，提出庫區滲漏處理方案比選措施，可為類似工程提供經驗參考。

1 工程概況

某水庫是一座以防洪和灌溉為主的小(2)型水庫，壩址以上控制流域面積0.8km2，校核洪水位30.64m，總庫容45萬m3，正常蓄水位28.86m，興利庫容25萬m3，死水位24.00m，死庫容4.7萬m3。水庫于1979年10月動工修建，1980年6月完成。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞3部分組成。大壩為黏土心墻壩，壩頂高程31.0m，最大壩高9.0m，壩頂寬4.0m，壩頂軸線長397m。溢洪道位于大壩左岸，為開敞式寬頂堰，堰頂高程28.86m，堰頂寬度14.0m，最大泄流量47m3/s。放水洞位于大壩右岸，為涵管型式，管徑尺寸為φ200，進口為斜拉式活塞閘門，最大泄流量0.2m3/s。

2 庫區工程地質條件

區域地質資料、鉆探和物探結果表明：庫區一帶無大的地質構造，無活動斷層，無大的塌滑體，地質構造相對穩定。根據物探結果，推測庫區存在3條斷層，單一斷層形成的破碎帶寬度不超過2m，斷層兩側裂隙帶影響寬度10～20m不等。各斷層產狀如下：F1總體走向70°(變化范圍60°～80°)，傾向北西，傾角85°；F2總體走向70°(變化范圍60°～90°)，傾向北西，傾角85°；F3總體走向90°，傾向北，傾角85°。庫區北側灰巖區域存在巖溶，其平面形狀為不規則的鞋底狀，長軸走向北東60°，長95m、寬39m，推測發育深度3～40m。庫區地質構造如圖1所示。

圖1 庫區地質構造

3 庫區滲漏分析

鉆探和物探結果表明，水庫存在漏水現象。庫區內存在3條斷層破碎帶，影響深度較大，為庫區漏水通道，但該破碎帶基本已被巖脈填充，同時庫底有厚約1m的淤泥，形成隔水層，該通道造成的滲漏量較小。庫區北側灰巖區域存在巖溶洞，洞口最低標高28.0m，低于正常蓄水位28.86m，導致庫區無法正常蓄水，成為庫區主要漏水通道[6]。

4 庫區防滲處理方案比選

鑒于水庫的滲漏量較大，嚴重影響水庫的正常蓄水，必須采取工程措施進行防滲處理[7]。本工程防滲處理方案結合病險水庫溢洪道泄洪能力不足問題綜合考慮，擬定如下2個方案。

方案一：新建攔擋壩將巖溶滲漏區隔離并改建溢洪道，具體方案如圖2所示。

圖2 方案一平面布置

攔擋壩采用均質黏土壩，庫區就近取料，壩體填土壓實度不小于0.96。壩頂高程31.0m，壩基高程約22.0m，壩高9.0m，壩頂寬度3.0m，與主壩一致。攔擋壩上、下游邊坡坡比均為1∶2.0，迎水坡依次鋪設厚10cm碎石墊層及厚30cm干砌石進行砌護，壩頂采用泥結碎石路面。結合攔擋壩的布設，改建溢洪道布置在左側壩肩，穿過現狀壩體至下游河道，長度177.5m。溢洪道進水口布設于新建攔擋壩壩段，長度15.2m，堰頂高程28.5m(低于原堰頂高程28.86m，興利庫容減少3.0萬m3)，堰頂寬度10m。中間段(穿過現狀壩體之前)長度28.6m，原地面高程較低，溢洪道導流邊墻采用重力式漿砌石結構，墻頂寬0.5m，高度自2.5m漸變為1.5m，底寬由10m漸變為5m，迎水坡為直墻，背水坡坡比1∶0.5，底板厚0.5m。下游段長度133.7m，在原始地面開挖后進行護砌，底寬5m，高1.5m，兩側邊坡坡比1∶1，護砌厚度為0.5m。

方案二：降低改建溢洪道堰頂標高至巖溶洞口標高以下，并回填處理巖溶滲漏孔洞，具體方案如圖3所示。

圖3 方案二平面布置

為降低庫區滲漏處理費用，結合水庫運行情況，將水庫正常蓄水位降低至28.00m(低于原堰頂高程28.86m，興利庫容減少4.5萬m3)，并采用黏土對巖溶滲漏孔洞進行回填處理。改建溢洪道為正槽式，穿過左側壩體至下游河道，長度124.0m。溢洪道進口處設置漿砌石寬頂堰，堰頂高程28.00m，堰頂寬度10.0m，長度3.0m，底板厚度0.5m。寬頂堰前設八字形進水渠，兩側為直立式導墻，導墻伸至壩腳前，導墻頂高出壩坡0.5m，進水渠底部采用漿砌石護底。寬頂堰以下連接泄槽。泄槽為矩形斷面，底寬10.0m，逐漸收縮至5.0m，泄槽長度17.0m，底部采用漿砌石護砌，底板厚度0.5m。泄槽以下連接消力池，消力池長度5.5m，深度0.5m，泄槽與消力池之間采用1∶4坡比銜接。消力池以下連接出水渠，出水渠采用梯形斷面，底寬5.0m，高度1.5m，兩側邊坡坡比1∶1，底板及邊坡采用漿砌石護砌，厚度0.5m。

方案工程投資對比見表1。

表1 不同方案工程投資對比 單位：萬元

方案優缺點對比見表2。

表2 不同方案優缺點對比

根據表1—2對比分析，綜合考慮施工質量、施工工藝、工期、投資等因素，以節省投資、方便施工、施工期間對水庫的效益影響較小為原則，推薦方案二。

5 結 語

(1)根據庫區工程地質條件分析，庫區滲漏的主要原因為庫區北側灰巖區域存在巖溶洞，洞口最低標高28.0m，低于正常蓄水位28.86m，導致庫區無法正常蓄水，成為庫區主要漏水通道。

(2)經方案比選，確定采用降低改建溢洪道堰頂標高至巖溶洞口標高以下，并回填處理巖溶滲漏孔洞方案。本工程滲漏處理措施對類似地質條件的滲漏處理積累了經驗，有一定參考價值。