刍议平原水库主要技术问题

张永利

(黑龙江省宝泉岭管理局延军农场水务局，黑龙江 宝泉岭 154231)

1 筑坝材料选择及筑坝技术问题

平原水库一般为黏质土坝，土料选用当地黏土或粉质黏土，但由于平原水库土坝设计断面大，还需用大量的外运土，往往水库库区表层黏土或粉质黏土厚度较薄，下部为渗透系数较大的粉细砂，厚度较厚，因而上部的黏土不能全部取走，否则粉细砂出露，水库易出现较为严重的渗漏问题。天然土壤是既复杂而又多种多样的材料，在大体积筑坝中，首选的是分布广且价格低廉的当地土料。我省有些地方的土料部分或全部不符合筑坝的要求。在设计的时候就要根据当地坝址附近土石料的性质进行设计，根据土石料不同特点放在坝体的不同位置，当然，如果需要也可以采取工程措施，以改善土料性质的不足。同时也可通过其他途径改变土壤的性质，包括化学的、机械的和其他的方法，但是我们必须知道某些种类的土壤只有一种方法适用。

许多工程根据其土料的实际情况，由过去采用纯细粒土作防渗料，而以砾石土或软岩风化料作防渗料。一般来说用粉细砂修筑黏质坝，其渗透系数指标不满足工程稳定的要求，但是采取一些工程措施如加土工膜心墙)是可以达到设计要求的。粉细砂内摩擦角为30°左右，高于一般的黏性土，关键是如何提高其黏聚力。国外通过一些工程措施，对砂土进行改性后，甚至可以作为心墙土石坝的防渗心墙。粉砂作为防渗体渗透系数偏大，抗冲刷能力也不强，即使心墙所承受的水力梯度不大，心墙两侧也要设置较厚的反渗层。但由于我省土料不足，心墙只能采用较薄的断面，而且坝区附近反油料也不足。总之，由于坝区附近的天然土石料不能满足坝体抗渗要求，为加强心墙的防渗能力，而采用了水泥土心墙。

20世纪80年代以来发展起来的土工合成材料应用领域广，特别是利用土工合成材料进行土体加筋技术已在水利、公路、铁路、港口等建筑工程上得到了广泛应用，归纳起来大致可分为支挡结构、陡坡和软基加筋3个方面。因此，可使用土工合成材料加筋粉细砂技术修筑土坝，或用土工合成材料进行软基处理。

2 平原水库的防渗技术

1)平原水库普遍存在渗漏问题垦区的一些平原水库，普遍存在着渗漏问题，有的坝后出现了诸如沙沸、泉涌等渗透变形现象，不但对水库效益的正常发挥和库区周围自然生态环境产生影响，而且危及围坝的安全。针对上述问题，一项投资省、工期短、简便易行的垂直铺塑防渗新技术，被广泛的推广和应用。

2)垂直铺塑防渗技术及其应用塑料薄膜具有很好的隔水、黏结和适应变形的性能，是理想的水工防渗材料。水利工程常用的塑料薄膜有两种，即聚氯乙稀和聚乙稀。其技术性能等见表1。

表1 聚乙烯薄膜主要技术性能

表2 薄膜弹性模量与允许拉应力

在堤坝防渗设计中，渗流控制的基本原则是上堵下排，因此，铺塑的位置应设在堤坝上游，最好在堤坝上游坡脚附近。根据已承担的垂直铺渗工程情况，按薄膜承受水5 m、与薄膜接触土砂粒径10 mm，计算得薄膜厚度0.16～0.1mm。

垂直铺型施工设备有:开沟造槽机、慢速卷扬机、多级泵、砂砾泵、搅浆机、泥浆泵和发电机组，电器控制箱等。开沟造槽机有3种型式，主要参数见表2。机械施工提高了垂直铺塑型施工速度和质量，开沟、铺塑、回填沟槽融为一体，连续作业，形成的塑料薄膜防渗帐幕具有连续、均质、整体性好和适应变形等特点。

表3 开沟造槽机适用条件和主要参数表

近几年，先后在宝泉岭管局、牡丹江管局、建三江管局等地，实施了8处堤坝垂直铺塑防渗工程，铺塑积17.1万m2，其中砂砾石地层6.5万m2，土层10.6万 m2，均取得了良好的应用效果和社会效益。如延军农场水库围坝截渗十分显著，铺塑前后测压管水位有明显差别，见表3。

表3 铺塑前后测压管水位

3 平原水库土坝稳定的问题

对于粉质壤土、粉质黏土修筑的均质土坝，在有护砌的情况下，一般边坡为1∶1.5～1∶3.0，没有护砌，迎水坡即使为1∶8～1∶10，且设10～20 m生物平台也不稳定，经实测稳定边坡为 1/22 ～1/24，背水坡比1∶3 ～1∶5，一般没有护砌，没有排水设施，但在坝后20～30 m处设有截渗排水沟，一方面排水施工接缝处处理得不好，而发生流土或管涌现象。

4 平原水库越浪(风浪越过坝顶现象)问题

由于我国北方大部分平原水库处在季风带，冬季受西北风，夏季受东南风影响，并且靠近海岸，时常出现越浪现象。吉林、天津两地一些平原水库均产生过越浪。1987年4月一场持续4 h的7级大风使吉林的群吕水库发生越浪，干砌石护坡有些地段为石笼护坡，60%遭到破坏。天津尔王庄水库为防止越浪，不得不在坝顶设置了1.2 m高浆砌石防浪墙。1990年春辽宁盘山八一水库坝顶越浪达2.0 m左右，不得不组织人力用土工织物软排进行坝体保护抢险。

5 平原水库水量损失问题

由于平原水库地质构造，表层黏土层较薄，其基础为系数较大的粉细砂，需通过计算确定是否采取工程措施进行防渗处理。有些工程由于未采取措施，使得渗水严重。另外修筑平原水库地区由于风较大，年蒸发量也较大。

总之，为加强平原水库的管理和维修，确保工程安全，充分发挥工程效益，保证按计划蓄水和供水，一般的平原水库都制定了水库现场管理标准，让所辖水源管理单位实施。管理内容为:围坝、建筑物和土建维修、水质监测、水源保护;水库蓄水位、蓄水量、水质、进出库流量、引水含沙量、水库及沉沙池淤积定时测量;大气降水、蒸发、风浪、水温等气象水文观测。及时培训管理人员，提高管理水平，确保水库安全运行，发挥工程效益。

[1] 周建.平原水库优化设计研究[D].济南:山东农业大学，2007:71-73.

[2] 陈南祥，殷淑华，邱林.平原(灌区)地下水库的数值模拟[J].灌溉排水学报，2003(04):50-53.

[3] 隋咸志.平原水库护坡防冰冻技术[J].水利水电技术，1992(10):7-13.