高玲霞

（榆林市榆陽區(qū)尤家峁水庫管理處 陜西 榆林 719000）

1 工程概況

尤家峁水庫為水力沖填（即水拉沙）均質(zhì)沙壩，水庫投入運(yùn)行一年后就開始顯現(xiàn)大壩滲流破壞問題。因此，開展尤家峁水庫大壩滲透破壞方面的監(jiān)測和研究，對(duì)水庫安全運(yùn)行管理具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

尤家峁水庫位于榆林市榆陽區(qū)榆陽鎮(zhèn)尤家峁村，壩址地處無定河一級(jí)支流榆溪河右岸支流沙河下游。1988年10月竣工投運(yùn)，2003年3月至2004年8月進(jìn)行了水庫除險(xiǎn)加固。水庫總庫容1584萬m3，壩高29m,壩頂高程1099m，正常蓄水位1094.25m，死水位1082m。

水庫除險(xiǎn)加固工程在主壩壩前1097m高程處實(shí)施了高壓擺噴防滲幕墻，但未深入左壩肩和主副壩間，也未至不透水層。原壩下棱式反濾體頂高程1076.8m，除險(xiǎn)加固時(shí)增設(shè)了貼坡式反濾層，頂高程1080.0m。

水庫蓄水后因壩體滲流破壞問題，多年來一直處于限制水位運(yùn)行。水庫僅在2007年達(dá)到最高蓄水位1094.2m。水庫每年為下游農(nóng)灌補(bǔ)水及城市供水600萬m3～800萬m3。

2 大壩滲透破壞的形成與發(fā)展

尤家峁水庫蓄水運(yùn)行初期，不含壩基的滲流量約0.11m3/s。庫水位在1086.0m以下運(yùn)行時(shí)，反濾體排水暗管出水正常，但反濾體以上壩坡及左右壩肩結(jié)合部位出現(xiàn)小范圍潮濕現(xiàn)象。隨著庫水位升高，潮濕部位呈現(xiàn)散浸狀，并形成多條細(xì)小滲流沖溝。1990年庫水位達(dá)1089.0m時(shí)，10余處沖溝有明顯的集中翻砂冒水現(xiàn)象，左、右壩肩結(jié)合部位首先出現(xiàn)滲流帶沙破壞情況。

1992年，兩壩肩結(jié)合部位和大壩背水坡3處滲流破壞較為嚴(yán)重，尤以左壩肩結(jié)合部位最為嚴(yán)重，沖溝長達(dá)15m，當(dāng)時(shí)對(duì)兩壩肩結(jié)合部位滲流沖溝采取了碎石子反濾導(dǎo)滲措施。1998年庫水位至1090.0時(shí)，左、右壩肩結(jié)合部位滲流沖溝分別長達(dá)30m和20m，原碎石反濾料全部被沖溝流沙淤埋，完全失去了反濾導(dǎo)滲作用。同時(shí)大壩背水坡又有3處滲流沖溝發(fā)展較快，沖溝長達(dá)10m。同年對(duì)所有滲流沖溝進(jìn)行了回填處理，采取柳樁柴草圍堰反濾排水，最初幾年運(yùn)行效果較好。對(duì)左壩坡一集中滲流逸出處，采取反濾圍井導(dǎo)滲，效果較好。

水庫除險(xiǎn)加固前庫水位最高達(dá)1092.0m時(shí)，壩下滲流量約0.3m3/s，左壩肩滲流量約0.15m3/s，是右壩肩滲流量的2倍多。左壩肩壩坡結(jié)合處滑塌面滲流逸出點(diǎn)高程達(dá)1087.0m，右壩肩滑塌面逸出點(diǎn)高程1085.5m，壩坡逸出點(diǎn)高程1082.0m。因滲水不斷沖蝕壩坡，加之壩面雨水沖刷破壞，致各處沖溝問題更加嚴(yán)重。2003年春末，左壩肩結(jié)合部位最大滲流沖溝長達(dá)80m。

2004年水庫除險(xiǎn)加固后，壩體浸潤線整體降低。庫水位1092.9m時(shí)，滲流逸出點(diǎn)在反濾體頂高程1080.0m以內(nèi)，原壩體滲透破壞問題得到了有效解決。

2007年春，庫水位升高至1094.2m時(shí)，兩壩肩結(jié)合部位及壩坡未發(fā)現(xiàn)新的滲流破壞情況。但大壩右段主、副壩之間壩下坡體1081.0m高程處出現(xiàn)滲流破壞，次年形成長15m的沖溝，對(duì)該沖溝采取鋪設(shè)反濾導(dǎo)滲管措施處理，時(shí)至今日，該處滲流破壞隱患仍未消除。

3 大壩滲透破壞問題的分析

（1）尤家峁水庫大壩滲透破壞從表象來看，主要有大壩接觸滲透破壞、壩體滲透破壞和壩下滲透破壞三種，尚未發(fā)現(xiàn)壩基及繞壩滲透破壞等情況。水庫投入運(yùn)行以來，在主壩兩壩肩結(jié)合部位、大壩背水坡、主壩右壩肩壩下均有滲流破壞現(xiàn)象，尤以兩壩肩結(jié)合部位接觸滲流破壞明顯且發(fā)展迅速。現(xiàn)狀水庫主副壩之間壩下坡體滲流破壞是在水庫尚未達(dá)到正常蓄水位情況下發(fā)生的，迄今水庫仍未高水位蓄水運(yùn)行，因此，對(duì)尤家峁水庫的滲透破壞問題必須予以高度關(guān)注。

（2）初步判斷尤家峁水庫大壩壩體及壩下滲透破壞的類型為管涌，而非流土。根據(jù)壩體土樣試驗(yàn)成果，壩體孔隙中細(xì)粒含量很少，最大為11.6%，幾乎沒有粘粒，不具備流土破壞的土類條件，但只要有較小的水力坡降，就易發(fā)生管涌破壞；由壩背坡及壩下滲流逸出點(diǎn)翻沙冒水現(xiàn)象看，也具備管涌的表象特征。壩體土的比重平均值為2.65，孔隙比為0.66，安全系數(shù)取2.5，允許水力坡降為0.39，大壩背水坡實(shí)際水力坡降最大為0.17，遠(yuǎn)小于允許值，因此，壩體不會(huì)發(fā)生流土破壞。

（3）尤家峁水庫滲流逸出點(diǎn)高，是導(dǎo)致大壩背水坡滲透破壞的主要原因。分析滲流逸出點(diǎn)高的原因一是大壩建在原尤家峁?。?）型水庫庫中，壩下原水庫一直未拆除并蓄水運(yùn)行，導(dǎo)致反濾體滲流出水通道不暢。二是原管帶式排水暗管可能失效，導(dǎo)致滲流逸出點(diǎn)高出反濾體2m以上。

（4）滲流量大小是影響大壩滲透破壞程度的直接原因。土樣試驗(yàn)結(jié)果表明筑壩土料為不良級(jí)配砂。背水坡左壩肩水平滲透系數(shù)最大為5.04×10-3～5.67×10-3，右壩肩水平滲透系數(shù)5.14×10-3～5.44×10-3，壩中水平滲透系數(shù)最小為 4.92×10-4～5.43×10-4，壩體滲流破壞程度與大壩滲透系數(shù)值及其實(shí)際觀測滲流量大小的趨勢是一致的。地質(zhì)資料表明，大壩左岸風(fēng)積沙層較右岸薄，左岸壩肩基本接近不透水層，易于在原風(fēng)積沙與不透水層間形成較暢的滲流通道并集中在壩肩結(jié)合部位逸出，因此，左壩肩較之右壩肩結(jié)合部位滲流破壞要嚴(yán)重很多。兩壩肩填筑施工時(shí)，只進(jìn)行了簡單清坡，未作防滲處理，其滲流量高于壩體填筑土，更易在壩肩結(jié)合部位發(fā)生滲流破壞。

（5）大壩背水坡原無排水設(shè)施，汛期強(qiáng)降水加劇了大壩滲流沖溝的破壞，致使壩坡破壞更加嚴(yán)重。

（6）水庫除險(xiǎn)加固時(shí)，防滲墻和反濾體均未深入副壩。主副壩之間的壩下坡體滲流破壞應(yīng)與繞墻滲流以及壩后未作反濾有關(guān)，但有待進(jìn)一步觀測分析判定。

4 滲透破壞應(yīng)對(duì)措施

（1）設(shè)計(jì)單位應(yīng)開展均質(zhì)沙壩滲透破壞方面的研究。一是建立均質(zhì)沙壩試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，開展不同滲流系數(shù)沙壩、不同水位、不同大壩寬度及大壩內(nèi)外坡比情況下的滲透破壞試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)上應(yīng)做到設(shè)計(jì)滲流計(jì)算指標(biāo)選擇和大壩特性指標(biāo)確定更加符合實(shí)際，反濾體布設(shè)的位置以及反濾型式的選擇和重點(diǎn)部位防護(hù)措施更加科學(xué)合理。二是建立尤家峁水庫試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，從設(shè)計(jì)角度查明尤家峁水庫滲透破壞的發(fā)展趨勢，開展和評(píng)估水庫高水位運(yùn)行情況下可能發(fā)生滲透破壞的區(qū)域、程度和影響，針對(duì)性的提出應(yīng)急搶護(hù)措施和永久工程處理措施。

（2）施工單位應(yīng)開展均質(zhì)沙壩施工質(zhì)量控制方面的研究。水拉沙是榆林市乃至西北沙漠地區(qū)水墜壩主要筑壩方法之一，施工單位應(yīng)研究總結(jié)水拉沙筑壩沖填速度、沖填強(qiáng)度、壩面分畦、壩面機(jī)械作業(yè)、土場選擇等對(duì)大壩填筑質(zhì)量的影響，特別是大壩壩肩結(jié)合部位要充分滿足設(shè)計(jì)壩體填筑指標(biāo)要求，確保施工質(zhì)量。

（3）管理單位要高度重視水庫滲流破壞問題，切實(shí)加強(qiáng)管理，主動(dòng)預(yù)防，全力搶險(xiǎn)。一是要嚴(yán)格按照水庫設(shè)計(jì)工況運(yùn)行管理，嚴(yán)禁水庫壩下原小型水庫蓄水運(yùn)行，或堅(jiān)決予以拆除，避免發(fā)生阻滯水庫反濾體正常排水、抬高大壩滲流逸出點(diǎn)情況。二是要切實(shí)加強(qiáng)監(jiān)測管理，及時(shí)整編監(jiān)測成果。要落實(shí)專人加強(qiáng)對(duì)水庫壩下已發(fā)生和易發(fā)生滲流破壞地段的監(jiān)測，特別要加強(qiáng)高水位運(yùn)行情況下全壩段及大壩周邊滲流溢出區(qū)域的監(jiān)測檢查，詳細(xì)記錄滲流破壞發(fā)生、發(fā)展過程。同時(shí)要充分利用大壩監(jiān)測設(shè)施，開展大壩浸潤線觀測，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要決定是否增設(shè)水庫測壓管，以獲得完整真實(shí)的監(jiān)測資料。要按照水庫監(jiān)測資料整編要求，及時(shí)整編刊印監(jiān)測資料成果，為全面研究滲透破壞問題提供可靠依據(jù)。三是要對(duì)水庫滲流破壞區(qū)域采取不同工程措施進(jìn)行預(yù)防治理，積極開展相同滲流破壞情況下的不同搶護(hù)措施的實(shí)踐，如減壓井、透水蓋重、當(dāng)?shù)亓鴺恫癫葜簩?dǎo)滲等措施，并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行比對(duì)分析。當(dāng)水庫高水位運(yùn)行并發(fā)生滲流破壞險(xiǎn)情時(shí)，要果斷采取臨時(shí)搶護(hù)措施，及時(shí)、有效控制滲透破壞險(xiǎn)情，確保大壩安全。

5 結(jié)語

滲透破壞是尤家峁水庫投入運(yùn)行以來最主要的病險(xiǎn)隱患。分析得知，均質(zhì)沙壩滲透破壞的形式為管涌，具有多樣性，尤以接觸滲透破壞發(fā)展快且較為嚴(yán)重；均質(zhì)沙壩出現(xiàn)反濾體以上的滲流逸出，就會(huì)導(dǎo)致壩坡破壞險(xiǎn)情，從而危及大壩安全。設(shè)計(jì)、施工方面應(yīng)積極開展均質(zhì)沙壩滲透破壞的研究和實(shí)踐工作，從根本上避免滲透破壞險(xiǎn)情的發(fā)生。水庫大壩一旦發(fā)生滲透破壞情況，管理單位必須予以高度重視，加強(qiáng)監(jiān)測和運(yùn)行管理，積極采取工程措施進(jìn)行除險(xiǎn)和預(yù)防治理，確保水庫大壩運(yùn)行安全，充分發(fā)揮水庫綜合效益。陜西水利