乌鲁瓦提水利枢纽大坝渗流监测与分析

2015-01-16郑跃军新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程建设管理局新疆和田848000

水利规划与设计 2015年3期

关键词：主坝测压管变幅

郑跃军（新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程建设管理局，新疆和田 848000）

乌鲁瓦提水利枢纽大坝渗流监测与分析

郑跃军
（新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程建设管理局，新疆和田 848000）

渗流监测是大坝安全监测的重要项目之一。本文根据工程实际情况，介绍了工程渗流监测布置，并对渗流监测资料进行系统分析，做出了工程渗流安全性态评价。

大坝渗流；监测；资料分析

1 工程概况

乌鲁瓦提水利枢纽工程位于新疆和田境内，是和田河西支流喀拉喀什河的控制性骨干工程，具有灌溉、防洪、发电和改善生态等综合效益。工程主坝最大坝高133m，坝顶长度365m，副坝最大坝高67m，坝顶长度96m，坝体利用古河槽沉积物经削坡修整而成。主、副坝均为混凝土面板沙砾石堆石坝，水库总库容3.336亿m3，为大（Ⅱ）型水利枢纽工程。乌鲁瓦提水利枢纽工程布置了较为齐全的监测项目，其中渗流监测就是工程布置的重要监测项目之一。

2 渗流监测设计

2.1 主坝坝体内部渗流监测

选择主坝0+147断面进行渗流观测。在该断面设置了 9支渗压计（P 1～P 9），其中 2支（P 1、P 2）设置在帷幕灌浆防渗线以后，1支（P 3）设置在垫层区1845m高程，其它6支（P 4～P 9）均布置在原河床上。

为监测库水位与坝体、坝基水位关系，在坝后坡上分别布置两条垂直坝轴线的测压管监测剖面。UP11至UP13为偏左岸的剖面，UP14至UP16为右侧剖面。

2.2 周边缝渗流监测

在主、副坝面板结合处布置5支渗压计；用以监测周边缝的渗漏情况，主坝的渗流测点的编号为P 10、P 11、P 17、P 18、P 19；副坝的编号为 P 12、P 13、P 14、P 15、P 16。

2.3 坝肩渗流监测

在左坝肩布置4个观测孔（UP1至UP4），观测了解左坝肩岩体地下水位和防渗帷幕效果；右坝肩布置4个观测孔（UP7至UP10），对坝基渗漏进行监测，同时了解主坝右坝肩和右副坝防渗与绕渗情况。另外为监测左岸绕坝渗流及坝肩地下水位以及对高陡边坡稳定的影响，左岸交通洞内布置2根测压管UP5、UP6。

2.4 厂房区渗流监测

在坝后坡脚河床内布置4支测压管（UP17至UP20），以监测坝基及厂房附近地下水位的关系。

大坝渗流监测平面布置见图1。

图1 大坝渗流监测平面布置示意图

3 监测分析

乌鲁瓦提水利枢纽工程大坝渗流监测自1999年至今已经积累了15年的监测数据。由于本工程自2010年10月进行了自动化监测系统升级改造，随后部分仪器数据有波动，目前还在试运行期，所以选取2010年以前的数据进行分析。

3.1 坝体及坝基渗流监测

从观测数据看，位于上游侧的P 1、P 2和P 3点水位低于P 4点，出现倒坡现象，不符合渗流场正常渗流压力的分布规律。经分析，其原因是P 1、P 2和P 3点3支渗压计的零点有误，需进行修正，但通过绘制各点相关线图，这3个测点与库水位相关性很好，表明它们工作性态正常，可利用其测值的相对变化进行分析。由表1可知各测点水位变幅在1.17m～1.43m之间，变幅较大的为位于上游侧的P 1、P 3，变幅占上游库水位变幅的6.19%～6.92%，未超过上游水位变幅的7%。靠下游侧的P 8和P 9变幅最小，符合面板坝渗流场的特点。2004年后的渗流压力有显著减少，且变幅也较初期有所缩窄，表明2003年～2004年期间对面板裂缝处理效果较好。目前渗流性态稳定，表明面板和坝基帷幕灌浆效果较好。

表1 0+147断面渗流压力统计表单位:m

2009年8月29日～9月23日期间水库在1961.60～1962.21高水位运行，由于下游水位变幅较小，以尾水渠正常高水位1955.70m作为近似下游水位，计算各测点位势见表2。最大位势为 P 4点4.84%，位势较小，表明面板及坝基帷幕防渗效果好，而且位势自上游向下游逐渐减小，说明坝体渗流状态良好。

表2 0+147断面各测点位势统计表

3.2 周边缝渗流监测

3.2.1 主坝周边缝

沿主坝混凝土面板的5支渗压力计（P 10、P 11、P 17、P 18、P 19），其中P 18测值不稳，P 11、P 17、P 19三支仪器损坏。P 10测点渗流压力过程线见图2。测点水位最大值为 1929.05m，最小值为1926.65m，变幅为2.40m，测点变幅占库水位变幅的3.84%，渗流压力与库水位相关，且相对稳定，表明周边缝止水有效。

图2 P 10测点渗流压力过程线

3.2.2副坝周边缝

沿副坝周边缝埋设的5支渗压计（P 12～P 16），其中P 12因仪器原因埋设不久就无测值，P 13、P 15测值不稳定，P 16测值变化不大，测值波动主要受环境温度与大气压力影响。

埋设高程最低、靠近帷幕灌浆及基岩面比较近的P 14测点受库水位影响明显，渗透水压力的变化基本与库水位同步，变化幅度也较大，最大达19.74m，占库水位变幅的31.6%，远大于主坝面板后的渗压计观测的渗透水压力变幅，表明副坝防渗体系存在薄弱环节，与其下游存在的集中渗漏点现象相吻合。而在该处的周边缝三向测缝计蓄水后开合度、剪切、沉降变形都较小，说明周边缝止水有效，估计与坝基防渗帷幕灌浆有关。

3.3 测压管水位监测分析

在大坝左、右岸，厂房区及主坝0+190断面左右下游坝体分别布置了20支测压管，其中U P 12和 U P 15已堵塞，U P 3、U P 4、U P 14、U P 20测值先后出现异常，2011年5月更换了传感器后恢复观测，目前工作正常。测压管水位变化情况见表3。

表3 测压管水位统计表单位：m

3.3.1左岸绕渗

主坝左岸共埋设4支测压管（U P 1～U P 4）。通过绘制测压管水位过程线及和库水位相关图可以看出，U P 1测点与库水位相关性差，且变幅较大，可能是由于该测点较深，由于仪器自身原因导致，传感器灵敏度下降的问题。U P 2测点水位相对变化较小，为8.68m，变化相对稳定。

3.3.2右岸绕渗

U P 7位于溢洪道左侧副坝顶。经过对数据进行整理分析（见图3右岸测压管水位过程线），U P 7水位变化与库水位相关性明显，水位变幅18.9m，由于U P 7安装后受副坝趾板及溢洪道旁帷幕灌浆施工影响，孔内水位一度不太稳定，但孔内水位总体变化趋势逐年缓升，需加强人工观测，检查传感器灵敏度，进一步查明原因；U P 10水位变化与库水位不相关，且相对稳定。

3.3.3主坝0+190断面附近

位于主坝0+190断面附近的测压管管底高程在1849.33m～1854.99m范围内。花管长6m，无沉淀管段，测压管的透水段横跨坝基和坝体，测压管水位反映了坝基水位的变化情况。通过绘制各测压管水位过程线图，可见各测压管水位与库水位相关性较差，水位变幅在0.38m～1.82m之间，变幅很小，反映大坝防渗效果较好。

3.3.4厂房区

厂房区布置的4支测压管水位与库水位相关性不明显。水位变幅在1.56m～2.49m之间，变幅较小，相对稳定，过程线变化规律基本一致，反映坝体防渗与排水效果良好。

3.4 渗流量观测资料分析

工程监测区域内共有渗流溢出点三处。分别是位于主、副坝之间下游山坡上的1905.78m高程的SL-1渗水点；1910高程的SL-2渗流点；位于左岸交通洞进口附近的SL-3渗流点。目前只有SL-1渗流点在正常观测，观测方法主要采用量水堰法，小流量时采用容积法。SL-2渗流点2007年至今已无渗水。SL-3渗流点仅在高水位下有微量渗水，渗水量约0.01L/s。

通过绘制库水位SL-1渗流点过程线图（见图4）并结合历年渗流量统计表（见表4）可知SL-1渗流量与库水位相关性明显，渗流量主要受库水位影响，呈周期性变化。在相同库水位下，渗流量呈逐年减小趋势，变幅逐渐缩窄，结合目前SL-2无渗水、SL-3仅微量渗水的情况，综合反映了大坝渗流状况向好的方向发展。