水库水位快速变动对库区岸坡稳定性的影响

□常根军

（郑州市常庄水库管理处）

水库水位快速变动对库区岸坡稳定性的影响

□常根军

（郑州市常庄水库管理处）

水库水位快速变动在水库运行管理中经常遇到，易诱发库区岸坡各种形式的破坏，如崩岸、滑坡等，造成水库和库岸群众边界矛盾，影响水库正常运行管理。通过分析库水位快速上升、快速下降及坡脚侵蚀对库区岸坡稳定性的影响，对库区岸坡日常运行管理提出相关治理措施建议，在水库正常运行管理中防患于未然。

水库；水位快速变动；岸坡稳定；影响

0 前言

山区、丘陵区水库汛期降雨由于流域内地形坡度大、河道比降大、汇流时间短、流量大、流速大，造成水库水位快速上涨，山区、丘陵区库区岸坡陡峭，土体长期含水量较小，水库水位快速上涨引起岸坡地下水位上升及水浪冲击、掏刷岸坡，易造成岸坡崩塌。水库水位快速下降，岸坡土体含水消散，地下水位与库水位形成水位差，岸坡土体形成渗流，由于岸坡原库水位以下土体属于饱和水土体，抗剪力小，易形成圆弧滑动面或垂直崩岸。通过库水位快速变化及变化过程中水土的相互作用对水库岸坡稳定性影响的分析，揭示库水位变化过程对水库岸坡稳定性影响规律。

1 水位快速上升对库区岸坡稳定性分析

小型水库由于库容、流域面积较小，汛期遭遇短时强暴雨时，形成水库蓄水量、库水位快速增长，岸坡下部首先淹没，淹没部分土体快速形成饱和土体，对上部土体产生托浮作用，这种水体托浮作用抵抗滑坡体的重量，使得坡脚的有效重量减小，造成整个滑坡体的抵抗力减小，稳定性降低。

1.1 岸坡稳定性随时间变化分析

水位上升过程中，岸坡土体稳定的安全系数随时间增长呈现先增后减趋势。在不考虑土体软化效应及非饱和土体对土体稳定性的影响，土体受到水体托浮作用造成岸坡滑坡体的滑动力减小，坡面水压力及渗透力对岸坡稳定性起有利作用，岸坡稳定性安全系数渐增；当库水位达到最高水位后，随着库水位与岸坡土体地下水位差逐渐减小，岸坡稳定性安全系数逐渐趋于稳定。

1.2 岸坡稳定性随库水位上升分析

水位上升过程中，岸坡土体稳定的安全系数随库水位增长呈现先减后增趋势。在库水位上升初期，短时间内坡脚被土体被水淹没，土体抗滑稳定性减小，土体由于水位上升产生水体托浮力作用较小，此时岸坡稳定性安全系数降低；随着库水位逐渐上升，岸坡土体受到水体托浮力逐渐增大，下滑力逐渐减小，坡面水压力及渗透力有利影响，使得岸坡稳定性安全系数逐渐增大。

2 水位快速下降对库区岸坡稳定性分析

库水位一般情况下长期保持相对稳定水位，当汛期洪水引起库水位快速上升后，库区蓄水通过非控制性溢洪道泄洪又引起库水位快速下降，以及水库调度运行引起库水位快速下降，岸坡土体突然失去水库水体托浮作用，及岸坡土体中地下水不能快速排出，极有可能导致岸坡失稳诱发滑坡，特别是岸坡土体渗透系数小的时候，这种影响将更加显著。

2.1 岸坡稳定性随时间变化分析

库水位快速下降造成岸坡上部受到静水压力消失，下部受到静水压力减小，岸坡下滑体受到水体托浮力减小，渗透力增大，岸坡稳定性安全系数快速变小；随着库水位继续降低，岸坡下滑体所受水体托浮力变化趋缓，水力坡降逐渐变小，渗透力逐渐变小，岸坡稳定性安全系数逐渐回升，整个岸坡稳定性安全系数呈快速下降、缓升、趋稳态势。

2.2 岸坡稳定性随库水位下降分析

库水位快速下降过程中，岸坡地下水向水库内渗流，由于库水位快速下降，此时岸坡地下水位下降滞后仍维持高水位，岸坡下滑体所受浮托力减小不大，坡面水压力上部消失，下部减小，渗透力向外，全部处于不利因素，岸坡稳定性安全系数快速减小，逐渐达到安全系数最小；随着岸坡地下水位逐渐降低，岸坡下滑体所受托浮力变化较小，渗透力逐渐减小，岸坡稳定性安全系数又开始回升，最终达到稳定的安全系数。

3 坡脚侵蚀对库区岸坡稳定性分析

一般情况下水库水位在一个相对水位幅度内变动，这个水位变动区间的岸坡坡脚是受库内波浪作用及水库水位上升、下降时地下水的渗透作用等因素影响，造成岸坡抵抗荷载减小、坡脚侵蚀和崩坍。正常情况下此种破坏规模较小，如果岸坡上部荷载较重及存在较大滑坡体，坡脚侵蚀和崩坍容易诱发上部滑坡体产生滑动。

4 库区岸坡稳定治理建议

水库岸坡在库水位快速变动、汛期长时间连续降雨和暴雨情况下，容易引起岸坡崩坍、滑坡等破坏，滑动面形状以圆弧居多，水库库区岸坡稳定防治主要采取以下措施。一是水库运行调度过程中，尽可能防止库水位快速变动工况出现。二是岸坡顶部修筑排水设施，预防雨水下渗降低土体抗剪力，防止土体下部滑坡面产生滑坡。三是对陡峭岸坡土体上部进行削坡，减小岸坡荷载，增加滑坡体抗滑能力。四是对岸坡库水位经常变动区的坡脚进行贴坡防护，防护体设置渗水过滤措施，利于土体地下水进出畅通，防止库区波浪侵蚀岸坡坡脚。

5 结语

水库在运行管理中，库区岸坡出现崩坍、滑坡是水库管理单位所困扰的问题，由于大部分水库库区未划边定界，一般情况下以水库校核洪水位的移民迁陪高程线作为库区边界，迁培高程线在实际现场不能确定具体位置，并且由于长时间水库运行，岸坡产生坍塌、滑坡，使得迁培高程线不断向外延伸。库区岸坡破坏经常造成水库管理机构和当地群众产生边界矛盾，缺少相关政策、法律解决这种矛盾。因此，分析掌握水库水位快速变动对库区岸坡稳定性的影响，对易产生岸坡破坏部位进行防护处理，防患于未然，对水管单位提高水库管理水平具有重要意义。

编辑：刘长垠 韦诗佳

TV221.2

B

1673-8853（2017）03-0088-02

2017-1-5