某水库除险加固工程中大坝渗流现状及稳定性研究.docx

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1、某水库除险加固工程中大坝渗流现状及稳定性研究摘要：本研究聚焦于评估并提升大坝在极端条件下的安全性和稳定性，以预防潜在的灾害风险。本研究以瓮安县松坪水库为对象，深入分析其大坝渗流现状及稳定性问题，并评估了大坝及库区的现状。通过实地考察与计算分析，对溢洪道建筑物、放水隧洞及管理设施进行了现状剖析，评价了运行管理与应急预案的有效性。基于现状评估，采用了相应的渗流及坝坡稳定计算方法，对大坝的稳定性进行了计算分析，并提出了加固对策。研究结果表明，通过消除工程本身险情、改善库周水生态环境、优化上游坝坡设计及坝体防渗体系等措施，能显著提升大坝的稳定性。本研究不仅为松坪水库大坝的安全管理提供了科学依据，也为类

2、似工程的大坝除险加固提供了参考。关键词：松坪水库；大坝渗流；稳定性；除险加固；防渗体系ResearchontheCurrentSituationandStabiHtyofDamSeepageinaReservoReinforcementProjectAbstract:Thisstudyfocusesonevaluatingandenhancingthesafetyandstabilityofdamsunderextremeconditionstopreventpotentialdisasterrisks.ThisstudytakesSongpingReservoirinWenganCounty

3、astheobject,deeplyanalyzesitsdamseepagestatusandstabilityissues,andevaluatesthecurrentsuationofthedamandreservoirarea.Throughon-siteinvestigationandcalculationanalysis,thecurrentsituationofspillwaybuildings,dischargetunnels,andmanagementfacilitieswasanalyzed,andtheeffectivenessofoperationmanagementa

4、ndemergencyplanswasevaluated.Basedonthecurrentsituationassessment,correspondingseepageanddamslopestabilitycalculationmethodswereadoptedtocalculateandanalyzethestabilityofthedam,andreinforcementmeasureswereproposed.Theresearchresultsindicatethatthestabilityofthedamcanbesignificantlyimprovedbymeasures

5、suchaseliminatingpotentialhazardsintheprojectitself,improvingthewaterecologicalenvironmentaroundthereservoir,optimizingthestreamdamslopedesign,andenhancingthedamsanti-seepagesystem.ThisstudynotonlyprovidesascientificbasisforthesafetymanagementoftheSongpingReservoirdam,butalsoprovidesareferenceforthe

6、reinforcementofsimilardamprojects.Keywords:SongpingReservoir;Damseepage;Stability;Riskeliminationandreinforcement;Anti-seepagesystem引言水资源作为生命之源和社会发展的重要支撑,其合理开发与安全利用一直是全球性的关注重点囚。随着人口的增长和工农业的迅猛发展，水库大坝作为蓄水、供水、发电及防洪的关键工程,其安全稳定运行直接关系到下游地区人民的生命财产安全和经济社会的可持续发展。因此，对水库大坝进行科学的除险加固，确保其在复杂地质环境和极端气候条件下的稳定性，是水利工程

7、领域的一项重大课题。渗流作为影响大坝稳定性的主要因素之一，其控制与管理是确保大坝安全的前提。不合理的渗流会导致大坝结构受损，甚至可能引发严重的水力学破坏，如管涌、滑坡等。鉴于此，深入研究大坝渗流现状及其对大坝稳定性的影响，对于提升大坝安全管理水平、预防和减少灾害事故的发生具有十分重要的意义。本文旨在通过对瓮安县松坪水库除险加固工程中大坝渗流现状进行系统分析，结合现场观测与实验数据，运用先进的模拟技术和评估方法，全面研究渗流对大坝稳定性的影响机制。同时，将探讨和总结一系列有效的除险加固措施，为类似工程提供科学依据和技术支持，以期达到提高大坝安全性、延长服务寿命的目标。1工程概况松坪水库位于瓮安县

8、猴场镇松坪社区,所在流域为长江流城乌江水系,距瓮安县城30km,国道G354通过松坪社区，大坝距离G354公路约Ikm,有混凝土乡村公路直通坝区，交通较为便利。水库向松坪社区供水2000人，灌溉3000亩，是松坪社区主要饮水灌溉工程之一。防洪保护下游3000亩农田，两个村2500人以及公路交通设施等。水库坝址以上集水面积经复核为2.0km2等别为V等,大坝等主要建筑物为5级。水库防洪标准按30年一遇(P=3.33%)洪水设计，300年一遇(P=0.33%)洪水校核。2瓮安县松坪水库除险加固工程中大坝渗流现状及稳定性计算2.1 瓮安县松坪水库除险加固工程中大坝渗流现状2.1.1 大坝及库区现状评

9、估在深入调查与实地踏勘的基础上，本部分将针对大坝及库区现状进行详细阐述。大坝作为水库的核心工程,其稳定性与安全性直接关系到整个水库的正常运行与周边区域的防洪安全。通过对大坝坝体、坝基、边坡、排水设施以及库区的系统检查，可以清晰地了解到大坝的当前状况与潜在风险。从大坝坝体来看，其坝顶高程与结构完整性均满足设计要求，未见明显沉降、裂缝等现象，这反映出大坝在结构上具有较高的稳定性。然而，坝基虽未见错动和鼓出现象,但贴坡排水右侧底部原放水涵洞出口处及左坝脚下游处存在的渗漏问题不容忽视，需进一步查明原因并采取有效措施进行治理。关于大坝边坡与排水设施，从检查结果来看，边坡坡度与排水设施设置均符合设计要求，

10、且未发现明显的变形、滑坡、垮塌及蠕变等现象。这种现象，表明大坝在边坡稳定与排水功能方面表现良好，但仍需加强日常巡查与维护，确保长期稳定运行。库区现状方面，库区两岸地面高于正常蓄水位，有利于防洪安全。然而，库区沿公路有农村居民居住，这增加了人为因素对库区安全的影响，需加强库区管理与安全宣传。同时，钢丝网围护的设置对于防止库区内人类活动对大坝及库区的潜在影响具有积极意义。2.1.2 溢洪道建筑物现状分析溢洪道作为水库防洪体系的重要组成部分，其运行状况直接关系到水库的防洪能力。通过对溢洪道进口段、控制段、泄槽段以及消力池段的现场检查,可以对其现状进行全面评估。从检查结果来看，溢洪道整体结构完好，边墙

11、与底板均无开裂沉降现象。然而，泄槽段与消力池段的底板存在局部开裂沉降现象,这可能对溢洪道的正常运行产生一定影响。因此，需对开裂沉降部位进行修复加固，以确保溢洪道在洪水期能够正常发挥泄洪作用。止匕外，溢洪道的消能设施也是关注的重点。消力池作为溢洪道的重要组成部分，其消能效果直接影响到下游渠道的安全。从现状来看，消力池边墙完好，但底板同样存在局部开裂沉降现象，需采取措施进行修复。同时，应加强对消力池运行情况的监测与评估，确保其在洪水期能够有效消能防冲。2.1.3 放水隧洞及管理设施现状剖析放水隧洞作为水库调度运用的关键设施，其运行状况直接关系到水库的灌溉、供水等功能的实现。通过对放水隧洞进口启闭设

12、备、闸门、出口闸阀以及管理设施的现场检查，可以对其现状进行深入剖析。从检查结果来看，放水隧洞进口启闭设备钢绳存在锈蚀断裂现象，双向转动闸门已停用，这严重影响了放水隧洞的正常运行。因此，需对启闭设备进行更换或修复，并恢复闸门的正常使用。同时，出口闸阀也存在锈蚀问题，需进行除锈与防腐处理，确保其在需要时能够正常启闭。另外，管理设施作为保障水库正常运行的重要支撑，其现状同样值得关注。从现场检查情况来看，管理房虽然具备基本的办公与生活条件，但缺乏必要的抢险物资储备。因此，需加强抢险物资的储备与管理，提高水库应对突发事件的能力。同时，应加强对管理人员的培训与考核，提高其专业素养与应急处理能力。2.1.4

13、 运行管理与应急预案评价运行管理与应急预案是确保水库安全运行的重要保障措施。通过对水库防汛责任人落实情况、防汛三个责任公示牌设置情况、渗流监测与水情监测系统运行情况以及应急预案编制与实施情况的调查与评价,可以全面了解水库的运行管理水平与应急响应能力。从现状来看，水库防汛责任人已明确，并设置了防汛三个责任公示牌，这有利于明确各责任人的职责与任务。然而，现场未检查到抢险物资，这在一定程度上影响了水库应对突发事件的能力。因此，需加强抢险物资的储备与管理，确保在需要时能够及时调用。此外，水库已编制了松坪水库大坝安全管理应急预案、松坪水库防洪抢险应急预案等运行管理文档资料，这有助于指导水库在面临突发事件

14、时的应急响应与处置。然而，应急预案的实施情况与效果还需进一步评估与完善。应定期组织演练与培训活动，提高管理人员与周边居民的应急响应能力与自救互救能力。同时，应根据实际情况对预案进行修订与更新，确保其始终符合水库安全运行的需要。2.2 瓮安县松坪水库除险加固工程中大坝渗流稳定性计算2.2.1 现状大坝渗流及坝坡稳定计算(1)基本参数与原则概述根据碾压式土石坝设计规范(SL274-2020)的明确规定，土坝渗流计算的核心任务主要包括以下两个方面：一是准确确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，为后续的坝体稳定计算提供关键参数;二是精确计算坝体与坝基的渗流量,进而对坝体的渗透稳定性进行复核。在本次复核工

15、作中，主要依据现状实测数据，选取坝体最大坝高剖面作为主要的计算剖面，以确保计算结果的准确性和可靠性。在渗流计算过程中，遵循了以下基本原则：首先，确保计算参数的科学性和合理性，充分考虑坝体材料、填筑工艺以及环境条件对渗透系数的影响;其次,根据水库实际运行工况，合理设定计算工况，包括不同水位组合下的渗流情况；最后，结合工程实践经验，对计算结果进行综合分析和评价，提出针对性的工程措施和建议。(2)计算参数设定在计算过程中，根据坝体材料的实际特性，设定了相应的计算参数。具体而言，坝体填筑粘土的渗透系数设定为2X10-5cms,粘土夹碎石的渗透系数设定为5义10-4cms0这些参数的设定基于大量的实验数

16、据和工程实践经验，能够较好地反映坝体材料的渗透性能。(3)计算工况设定为了全面考虑水库在不同运行工况下的渗流情况，根据碾压式土石坝设计规范(SL274-2020)的规定，设定了以下四种计算工况：一是上游正常蓄水位1076.6Om与下游相应水位工况；二是上游设计洪水位1077.48m与下游相应水位工况；三是上游校核洪水位1077.78m与下游相应水位工况；四是库水位由正常蓄水位高程1076.60m降至1060.10m高程的工况(假定为7d降落)。这些工况的设定充分考虑了水库在实际运行过程中可能遇到的各种情况，有助于更全面地了解和评估坝体的渗流性能。2.2.2 计算结果采用理正岩土系列软件5.1版

17、渗流分析计算系统进行计算。计算结果见表l-l-l-4,浸润线示意见图1-L1-4。计算结果表明，稳定渗流期坝体单宽渗流量6.4x10-6rn3s,按坝基宽度96m计算，坝体总渗流量为6.1K4n3s,即约o.61Ls0如图1所示。V1076.60图1上游正常蓄水位1076.60m与下游相应水位组合计算简图计算结果表明，稳定渗流期坝体单宽渗流量6.7XK6m3s,按坝基宽度96m计算，坝体总渗流量为6.4104m3s,即约0.64Lso图2上游设计洪水位1077.48m与下游相应水位组合计算简图计算结果表明，稳定渗流期坝体单宽渗流量6.8106m3s,按坝基宽度96m计算，坝体总渗流量为6.55

18、104m3s,即约0.66Lso如图3所示。图3上游校核洪水位1077.78m与下游相应水位组合计算简图经计算，渗流理论浸润线出逸点高程低于贴坡排水顶部，贴坡排水满足要求。据现场调查，大坝左坝脚下游及右坝脚原放水涵洞出存在SI、S2两处渗漏点。其中，Sl渗漏点高程1055.9m,渗漏流量约2.0Ls,S2渗漏点高程1055.7m,渗漏流量约1.5Ls0推断大坝两坝肩存在绕坝渗漏。长期运行，大坝存在安全隐患。2.2.3 坝体稳定计算本次复核根据现状实测得出的坝体最大坝高剖面作为坝体稳定及渗流复核的计算剖面。详见下图4所示。图4坝体剖面结构图在对大坝的关键部分进行细致的分析后，进行了抗滑稳定性的计

19、算。这些关键部分包括在正常水位、设计洪水位和校核洪水位的稳定渗流阶段，以及在水位下降期间的上游坝坡。经过详尽的计算和评估，结果显示，在所有这些条件下，坝体的抗滑稳定安全系数均达到了相关规范所规定的最低安全标准，确保了大坝结构的稳固性和安全性。3水库除险加固工程中大坝防渗流及提升稳定性的对策3消除工程本身险情通过一系列的工程措施,成功地解决了水库在挡水、泄水及输水过程中出现的渗漏问题，从而消除了这些关键设施的老化和潜在故障风险。这些措施显著提升了水库的防洪能力，确保了防洪标准的达标，进而增强了整体的安全保障水平。在以往，水库由于长期存在隐患，其运行效率低下，导致水库的潜在效益无法得到充分发挥。然

20、而，通过实施除险加固工程，水库的蓄水能力得到了显著提升，供水的可靠性也得到了加强。此外，水库的防洪、灌溉和供水功能得到了有效的恢复和进一步的改善,为周边地区的农业生产和居民生活提供了更加稳定和可靠的水资源保障。3.2 改善库周水生态水环境有效提升周边水域的生态环境质量，为打造宜居乡村提供了有力支撑。通过以县或乡镇为单位，将现有的事业单位或国有企业资源进行整合，成立专门的小型水库管理机构，实现了对区域内小型水库的集中管理与维护。政府不再直接承担所有小型水库的管护工作，而是通过向社会力量购买服务的方式，引入专业团队参与水库的日常维护和管理。止匕外，“以大带小”的管理模式，即根据地理位置的便利性，将

21、小型水库的管理责任委托给邻近的大中型水利工程管理单位，这样不仅能够发挥这些单位的专业技术优势，还能实现资源的优化配置和管理效率的提升。通过这些措施，不仅提高了水库的运行效率，还确保了水资源的可持续利用，为乡村的绿色发展奠定了坚实基础。3.3 上游坝坡设计及坝体防渗体系为了进一步提高防灾减灾的能力，将致力于升级和完善监测系统和通讯设备。这将有助于增强对潜在危险的预警能力，并提升对除险加固项目的管理效率。止匕外，计划实施更加专业化的管理与维护策略，积极倡导和推广“小规模联合体”和“工程保险”等创新的管理与维护模式。通过这些措施，激发和培育一个更加活跃和专业的管护市场，从而为防灾减灾工作提供更加坚实

22、的基础。现状上游坝坡采用C15预制块护坡（厚8cm）,上游坝面在1069.30m高程设置马道，宽1.5m,马道以上坡比为1245,马道以下坡比为1:3.1。根据现状稳定复核，原坝体上游坝坡整体稳定性满足规范要求。结合坝体防渗布置，本次设计拆除原预制块护坡，重新铺设预制块护坡及土工膜防渗，土工膜顶部嵌入坝顶新建齿墙，底部嵌入新浇筑齿墙上部混凝土内。大坝坝体防渗采用复合土工膜防渗方案。大坝最高15.3m,为保证防渗性能的可靠性，选择两布一膜的聚乙烯(PE)复合土工膜，规格为900(gm2)0.8mm,单位面积质量为900gm2,幅宽为6m,其它技术指标应符合土工合成材料非织造复合土工膜(GB/T1

23、7642-1998)的要求。为了保障反滤和排水系统的持续有效运作，同时保护复合土工膜不受损害，采取了以下几项设计措施：首先，为了防止复合土工膜被坝体内部的尖锐物体所穿透，在复合土工膜下方铺设了一层厚度为100毫米的细砂垫层。在铺设之前，对细砂垫层进行了仔细的平整处理，确保其表面光滑无尖锐凸起，从而为复合土工膜提供了一个安全的保护层。此外,还定期对复合土工膜进行检查和维护,确保其表面没有破损或磨损，以维持其良好的防护性能。通过这些措施，能够确保整个系统的稳定性和长期的运行效率；为防避免阳光的直接照射及库水位骤降时膜漂浮或顶破，在复合土工膜上设防护层加压重，方法是在复合土工膜上再铺100mm厚的细

24、砂垫层，最后用80mm厚的C20混凝土预制块护坡。4结束语本研究中，对瓮安县松坪水库除险加固工程中的大坝渗流现状及其稳定性进行了全面的分析和研究。通过深入的现场调查与计算分析，不仅评估了大坝及库区的现状，还对溢洪道建筑物、放水隧洞及管理设施进行了详细的剖析，并对运行管理与应急预案进行了评价。在此基础上,进一步计算了现状大坝的渗流及坝坡的稳定性,并提出了相应的加固对策和建议。通过本次研究,发现,通过实施科学的除险加固措施,可以有效提升大坝的安全性和稳定性，确保其在复杂地质环境和极端气候条件下的安全运行。这些措施包括但不限于消除工程本身存在的险情，改善库周的水生态环境，以及优化上游坝坡的设计和坝体

25、的防渗体系。参考文献：王晓玲，王成，王佳俊，余佳，余红玲大坝渗压混合预测的STL分解-集成学习模型中水力发电学报,1-16.2朱瑞恒，岑威钧，薛阳，赵琳.坝基廊道开裂对心墙坝渗流特性的影响分析J.河海大学学报(自然科学版)-10.赵明哲，樊牧，沈立锋，赵培双，马俊，唐小松，罗航，宋博旭，聂兵兵.基于Gamlss-GLO及随机森林算法的土石坝渗流监测模型J.水资源与水工程学报,2023,34(05):198-206+214.4余红玲，王晓玲，任炳昱，郑鸣蔚，吴国华，朱开渲.土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型与预测结果解释J.水利学报,2023,54(10):1195-1209.作者简介：卢锡均(1974.09-),男，汉族，贵州省瓮安县人，本科，工程师，主要从事工作：水利工程建设服务工作。