水库管理中土坝渗漏的成因分析及应对措施分析

摘要：在水库管理中，一些土坝在长时间运行后可能会出现渗漏问题，但产生的渗漏情况各不相同，造成渗漏的原因也多种多样。为此，首先分析了水库管理中不同类型土坝渗漏的成因，并提出了常用的土坝渗漏处理技术，其次结合工程实例，分析了水库管理中土坝渗漏处理技术的具体应用方法，旨在为同类水库工程土坝渗漏问题的科学预防与有效处治提供参考，从而保障水利工程的安全、稳定运行，确保水库功能的最大化发挥。

关键词：水库管理土坝渗漏防渗技术科学预防

中图分类号：TV62

AnalysisoftheCausesofEarthDamLeakageinReservoirManagementandCorrespondingMeasures

HUYuhao

YantaiMoupingDistrictReservoirManagementCenter，Yantai，ShandongProvince，264100China

Abstract：Inreservoirmanagement，someearthdamsmayexperienceleakageproblemsafterprolongedoperation，buttheresultingleakagesituationsaredifferent，andthereasonsforleakagearealsodiverse.Therefore，firstly，thecausesofdifferenttypesofearthdamleakageinreservoirmanagementwereanalyzed，andcommonlyusedearthdamleakagetreatmenttechnologieswereproposed.Secondly，combinedwithengineeringexamples，thespecificapplicationmethodsofearthdamleakagetreatmenttechnologyinreservoirmanagementwereanalyzed，aimingtoprovidereferenceforthescientificpreventionandeffectivedisposalofearthdamleakageproblemsinsimilarreservoirprojects，therebyensuringthesafeandstableoperationofwaterconservancyprojectsandmaximizingthefunctionofreservoirs.

KeyWords：Reservoirmanagement;Earthdamleakage;Anti-seepagetechnology;Scientificprevention

水库具有蓄水、灌溉等多种功能，对于地区农业生产、经济发展具有显著推动作用。但受到资金、技术等各方面原因影响，部分水库工程早期建设时，未完全按照设计标准实施，或是施工技术选用不当，存在坝体透水层防渗处理不到位、水平防渗长度不足、垂直防渗厚度偏小、坝基覆盖层清理不彻底、碾压不紧密等各种问题，会给水库的正常运行带来隐患，从而引发渗水漏水问题，造成一定的经济损失或人员伤亡。基于此，有必要对水库管理中土坝渗漏的成因进行分析，进而探寻可行性的土坝渗漏问题处理方案。

1水库管理中土坝体渗漏的成因

1.1坝体渗漏原因

水库积蓄的水从坝身上背水坡、坝脚等处溢出是常见的坝体渗漏情况，造成此现象的原因有设计、施工、土料、气候条件、自然环境等多个方面。一是水库坝体设计存在问题，在水库建设时未科学设计坝体，没有合理设置排水设施，或是滤水体排水设计不科学，会导致库水浸润线有所提升，从而引发坝体渗漏。二是施工中实施分层填筑时，因土层厚度过大导致碾压效果不理想，或是分段施工时，邻近施工段结合不到位，形成了松土带。三是坝体建设所用土料不合格，其中含有的砂砾过多，导致土料渗透系数偏大，或土料中混有大量杂草及腐烂树根，致使修建成的坝体中存在大量空隙点[1]。

1.2坝基渗漏原因

坝基渗水是指水库蓄水后，水库从水库坝脚、坝脚外部覆盖层偏薄区域渗出的现象，会形成坝后管涌、坝后流土现象，甚至会导致坝后沼泽化问题。分析坝基渗漏的诱发原因发现，主要是与施工操作、质量控制、施工原因等原因相关。一般情况下，坝基渗漏是由于坝基具有透水层，但是没有针对性做好透水层防渗处理，或是所采取的防渗措施与水库抗渗要求不相符所致。另外，水库施工过程中，若是没有严格开展质量控制，未将基底的杂质全部清除，或是防渗设施水平敷设或是垂直设置时施工操作不到位，均可能引发坝基渗水问题。如果水库施工时，没有预先科学处理岩基冲击层、风化层、破碎带，则会在坝身及坝基结合处出现渗漏点。此外，若是水库管理不严格，在坝后建造鱼池，或是随意挖取坝后土料，均可能导致水库坝基处出现渗水漏水现象。

1.3接触渗漏原因

接触渗漏是指水库的坝体、坝基以及岸坡等各处的接触面出现渗水，或是坝体与刚性建筑物接触面处有库水通过，这些水最后会从坝后某些位置溢出。导致水库大坝出现接触渗漏的原因有3个：一是建设水库时，未能做好坝基清理，没有合理设置结合槽，或是根本没有设置结合槽；二是土坝两侧紧挨山体的区域，具有相对陡峭的坡面，并且没有科学建设防渗刺墙；三是建设水库大坝的涵管、闸墙混凝土、圬工建筑物等与坝体连接结构时，所采用的回填土料质量不佳，或是夯实处理不到位，未在此处设置截水墙或截水环，也没有采取其他有效止水措施，从而在水库运行过程中，这些位置会出现渗漏情况[2]。

1.4绕坝渗漏原因

绕坝渗漏也是水库管理中常见的土坝渗漏类型，是指大坝顶部山包处存在没有被挖掉的坡积层，或是此处有白蚁等生物挖出的洞穴或其他原因形成的裂缝，待水库中积蓄一定量的水后，部分库水会经由这些洞穴或裂缝从水库中溢出，进而从下游岸坡处流出，此种渗漏形式便是绕坝渗漏。对此种形式的土坝渗漏产生原因进行分析发现，连接在土坝上的岸坡存在砂砾透水层是主要原因，同时，坝体两端山体厚度不足或是山体存在破碎岩石层，会导致坝体上出现裂缝，还有此外，土坝施工建设时土料取土位置选择不当等原因，均会引发绕坝渗漏。此外，水库蓄水后遭到水流的长时间冲刷、岸坡处存在的天然植被遭到破坏，土坝上出现了生物洞穴、或是因植物根茎腐烂而导致土坝存在空隙，也是绕坝渗漏形成的重要原因。

2水库管理中常用的土坝渗漏处理技术

2.1上游防渗技术

水库土坝渗漏问题出现后，可采用上游防渗技术进行处理，具体有6种处理方法：一是黏土铺盖，此方法主要应用于建成水库土坝的透水层较深、无法实施垂直防渗的情况下，铺盖坝前水深六七倍的黏土即可，坝体前端及坝址处铺盖黏土的厚度应分别控制为水深的10%与25%；二是抛土处理，此方法属于临时抢救与防护措施，在水库无法排空情况下较为常用，具体是指针对性修补加强黏土铺盖区、坝体斜墙上的部分渗漏点；三是设置黏土截水墙，主要应用于坝基下方不具备较深透水层情况下，通常设置底宽高于水深20%、不透水层中深入度为50～100cm的截水墙；四是贴坡防渗，主要用于绕坝渗漏的处理，需在渗水区域利用黏土设置新坡，坝坡范围为渗水区外围3～5m之间，贴坡顶部及底部厚度分别控制在50cm与200cm以内；五是浇筑机制模拟方法，即将渗漏区的混凝土清除后，重新采用护砌方式进行处理；六是灌浆防渗，即将水泥、黏土水泥或化学灌浆料灌注到渗漏孔中，需要根据可灌比与坝体材料确定具体注入的浆液类型，如表1所示。

2.2下游导渗排水技术

除上游防渗技术外，水库管理中还可以采用下游导渗排水技术处理土坝渗漏。第一种方法是设置导渗沟，可设置成“I”“Y”“W”三种平面沟型，沟的深度及深度应分别控制在80～120cm、50cm～100cm之间，需利用反滤料作为导渗沟的填筑材料，采取分层法填筑作业，将砂铺垫在沟底，上层加铺碎石或砾石，然后再将块石填筑在最上方，3个填筑层厚度均应控制在25cm左右，相邻导渗沟间距离应控制在3～10m之间。第二种是导渗培坡，若土坝坝身过薄、下游坡面较陡，会由于坝体渗径与要求不符而导致坝体浸润线具有较高出逸点的情况，如果出现较大范围的散浸现象，则需针对下游坡实施加厚培坡处理，以免影响坝坡稳定性。培坡时，可以同步外移排水体，以便在维持坝坡稳定性的同时提升导渗效果。第三种是设置压渗台及排渗暗管，主要用于坝基渗漏程度大、坝后翻砂、坝后冒水、地基沼泽化等情况，需将压渗台设置于渗水地段，设置滤料垫层后，上方铺设填石料或土料，并将排渗暗管敷设于压渗台下方，在二者共同作用下排出渗水并提升坝基渗透稳定性[3]。

3水库管理中土坝渗漏应对处理实例分析

3.1工程概况

某兼具防洪、农业灌溉、综合养鱼等多项功能的水库建成至今已有30年，建筑物等级为4级，分别按照50年一遇洪水与200年一遇洪水设计与校核水库，水库正常水位、校核水位高度分别是206m与208m，总库容、死库容、兴利库容分别是950×10m3、60×10m3、370×10m3，此水库可为1000hm2农田提供灌溉用水，水库设计洪峰流量成果表如表2所示。该水库的土坝属于均质坝，成分为砂黏土，坝顶高程、坝宽分别是209m与4m，坝体最大高度为9.48m，坝体总长度为1.35km。土坝设置成干砌石护坡形式，上游、下游203m高度以下、下游203m高度以下的坝坡比分别是1∶3∶5、1∶2∶5、1∶3。

3.2水库情况分析

因本工程运行时间较长，在长时间的风浪侵蚀下，坝体部分区域遭到了破坏，坝体上出现了渗水点与冲沟，且坝基也出现了渗漏问题。坝基由级配砾层构建，透水层强度适中，具备一定的厚度，具有良好的渗漏通道，但目前坝后局部区域有渗水现象，渗漏问题较为严重。同时，坝顶高度偏低，水库运行存在安全隐患[4]。此外，水库右岸处设置了开敞式溢洪道，溢洪道包含衬砌段、明渠段两部分结构，底部宽度以及底板高程分别是22m与207m，目前溢洪道初砌段的混凝土底板上出现了较多麻面，部分区域有骨料裸露，且明渠段因被长期冲刷受损明显。

3.3土坝渗漏问题应对措施

3.3.1浇筑机制模袋处理渗漏区混凝土

对于土坝上渗漏严重的区域，需要将其上原本的混凝土全部凿除，之后再重新浇筑混凝土。处理时，应以原本的坝轴线为基准，去掉原来坝坡之上的干砌石，并将之前填筑的碎石、砾石、块石等反滤料全部清除[5]，然后全面清理坝顶及下游坝的坡面，所有坡面清除层的厚度均应控制在30cm左右，之后采用浇筑机制模袋方法进行处理。上游、下游坝坡高程203m以下区域，均采用机制模袋护砌施工，从溢洪道左侧墙桩号开始进行护砌作业，直至桩号1373m处为止，护砌厚度控制为15cm。下游坝坡高程高于203m区域选用草皮护坡形式处理。

3.3.2修建防渗墙加固渗漏结构

针对已形成裂缝，混凝土防渗性能无法正常发挥的区域，应通过设置挡墙的方式加固处理。水库坝基渗漏区处理时，将厚度为20cm的深层搅拌桩设置于坝前坡脚处，打入基岩深度为1m即可，在搅拌桩顶部设置高度为204m的施工平台，利用深层搅拌桩机，通过向土层设计深度喷射水泥浆，构建水泥土墙作为防渗墙。而水库溢洪道防渗处理时，在右岸处重建敞开式溢洪道，长度与进口衬底板高程分别设置为40m与206m，顶部与复式断面宽度分别为22m与18m，以原本的浆砌石结构作为边墙，内部砌筑一层碎石混凝土，厚度为20cm。在溢洪道中后部设置尺寸为23m×5m×209m的三跨梁板式交通桥，并将边墙设置成混凝土挡墙。明渠段长度设置为725m，设置成梯形复式断面与梯形断面结合形式，断面宽度控制为22m，边坡坡度比设为1∶2。以C25强度等级混凝土作为溢洪道建设材料，将其泄洪量上限值设为129.48m3/s。

4结语

水库土坝渗漏有坝体渗漏、坝基渗漏、接触渗漏、绕坝渗漏4种类型，不同渗漏形式的诱发原因各不相同，然而所有类型的水库土坝渗漏均是由于多方面因素相互作用、在长时间积累下逐步形成的。为有效预防水库土坝渗漏问题，需要科学选用上游防渗技术与下游导渗技术，进而通过有效预防与处理，减少土坝渗漏对水库带来的不利影响，从而提高水库管理的质量成效。文章结合水库土坝工程，采取浇筑机制模拟处理渗漏区混凝土、修建防渗墙加固渗漏结构两种方式进行渗漏处理，经过一段时间运行后，水库土坝未再出现渗漏情况，说明此种渗漏处理方式具有良好效果。

参考文献

[1] 莫能兴.小型水库土坝渗漏的成因及对策[J].水上安全，2023（16）：187-189.

[2]张乾.水库管理过程中土坝渗漏的成因及应对措施[J].工程技术研究，2023，8（11）：142-144.

[3] 胡戈.小型水库渗漏成因及处理措施[J].河南水利与南水北调，2021，50（4）：51-52.

[4] 刘佳南.基于TOPSIS-GRA的水库大坝防渗加固施工方案评价研究[D].西安：西安建筑科技大学，2023.

[5] 王丽霞.小型水库除险加固工程施工风险管理研究[D].兰州：兰州交通大学，2023.