申 蓮

（新疆塔里木河流域希尼爾水庫(kù)管理局 新疆庫(kù)爾勒 841000）

1 工程概況

希尼爾水庫(kù)位于新疆巴州孔雀河流域中部的庫(kù)爾勒市境內(nèi)，是一座注入式反調(diào)節(jié)的平原式水庫(kù)。大壩為復(fù)合土工膜（防滲）砂礫石壩，壩頂長(zhǎng)7650m，最大壩高 20m，壩頂寬 6m，設(shè)計(jì)洪水位 913.6m。樞紐工程由主壩、西副壩、東副壩、引水建筑物、放水建筑物、分水建筑物組成，等別為Ⅲ等，大壩及引水、放水、分水等輸水建筑物為3級(jí)。已建一期總庫(kù)容0.98×108m3，集水面積16.74km2。

希尼爾水庫(kù)自下閘蓄水運(yùn)行至今已9年，運(yùn)行中存在大壩滲漏等問(wèn)題。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全鑒定辦法》要求，大壩運(yùn)行期每6至10年應(yīng)進(jìn)行一次安全鑒定，通過(guò)進(jìn)行滲流監(jiān)測(cè)安全評(píng)價(jià)，了解工程目前的安全性態(tài)，為水庫(kù)的運(yùn)行管理和今后的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

2 大壩滲流安全現(xiàn)狀

大壩分放水閘、付壩、主壩三個(gè)壩段進(jìn)行分析，放水閘斷面壩基土透水性較強(qiáng)，西副壩及主壩2+600斷面存在一定的滲漏問(wèn)題，但西副壩至主壩樁號(hào) 2+600壩段壩基總體尚能滿足滲透穩(wěn)定性要求。主壩3+125斷面及6+975斷面基本滿足壩基滲透穩(wěn)定條件，但主壩3+125斷面壩基滲漏量較大，滲壓水位與庫(kù)水位相關(guān)性較大，存在明顯的滲漏問(wèn)題，處于主壩的主要滲漏壩段。主壩4+075、4+575、5+175、5+675斷面滲壓水位與庫(kù)水位相關(guān)性較好，壩基滲漏量較大；這些斷面處于主壩的主要滲漏壩段，壩基滲漏明顯。

3 大壩滲流監(jiān)測(cè)資料分析

3.1 放水閘斷面

該斷面埋設(shè)了四支測(cè)壓管，分別位于壩軸線上游37.50m、17.30m處的UP51、UP52和位于壩軸線下游 5.70m、63.10m處的 UP53、UP54；埋設(shè)高程分別為 902.77m、902.78m、904.28m、899.47m。UP54在低溫的冬季管內(nèi)易結(jié)冰，儀器無(wú)法測(cè)量；冰解凍后一直采用人工觀測(cè)。放水閘斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線見(jiàn)圖1，放水閘斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線見(jiàn)圖2。

該斷面采用PE復(fù)合膜防滲；壩基位于第三系臺(tái)地，強(qiáng)風(fēng)化層厚約 8.0m，強(qiáng)風(fēng)化層以下為砂巖和泥巖交互層，壩基無(wú)連續(xù)分布的相對(duì)不透水層。由測(cè)壓管水位過(guò)程線及相關(guān)線可知，當(dāng)庫(kù)水位在 910.00m左右變化時(shí)，UP51、UP52、UP53、UP54壩基測(cè)壓管水位也隨之變化，其中 UP51、UP52、UP53測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性較高，反映該斷面的壩基土透水性較強(qiáng)，存在一定的滲漏隱患；但UP54測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性較低，說(shuō)明隨著壩軸距的增加，其管水位受庫(kù)水位影響逐漸減弱。

3.2 西副壩2+350斷面

該斷面埋設(shè)四支測(cè)壓管，分別位于壩軸線上游 1.92m處的 UP1、UP2和位于壩軸線下游30.02m、47.94m處的UP3、UP4；埋設(shè)高程分別為899.75m、908.75m、899.82m、897.19m。

2+350斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線見(jiàn)圖3與圖4。

2+350斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線見(jiàn)圖5與圖6。

圖1 放水閘斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線

圖2 放水閘斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線

圖3 2+350 斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線圖（壩基）

圖4 2+350 斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線圖（壩體）

圖5 2+350斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線圖（壩基）

圖6 2+350斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線圖（壩體）

該斷面壩基為第三系臺(tái)地，強(qiáng)風(fēng)化層厚約8.0m；其下部還為砂巖和砂礫巖，透水率10.0Lu～30.0Lu；壩基無(wú)連續(xù)分布的相對(duì)不透水層；采用坐落在砂巖、砂礫巖土上的PE復(fù)合膜防滲，防滲深度 2.5m～10.0m，建基面高程895.00m～910.00m。由測(cè)壓管水位過(guò)程線及相關(guān)線可知，壩基UP3測(cè)壓管和壩體UP2測(cè)壓管其水位維持恒定值，無(wú)任何變化，數(shù)據(jù)可靠性較低。壩基UP1和UP4測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性較低，且管水位也不高。綜合認(rèn)為，該斷面壩基滲透穩(wěn)定性能滿足要求。

3.3 主壩斷面（2+436～7+100.9）

以4+575斷面為代表，該斷面埋設(shè)了五支測(cè)壓管，分別位于壩軸線上游 1.88m處的 UP30、UP31和位于壩軸線下游 15.95m處的 UP32、UP33，以及 38.02m處的 UP34；埋設(shè)高程分別為895.419m、900.083m、900.083m、901.083m、895.782m。UP32測(cè)壓管中埋設(shè)的儀器于 2004年3月18日開(kāi)始出現(xiàn)異常，后一直采用人工觀測(cè)。

4+575斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線見(jiàn)圖7、圖8。

4+575斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線見(jiàn)圖 9、圖 10。

圖7 4+575 斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線圖（壩基）

圖8 4+575 斷面測(cè)壓管水位過(guò)程線圖（壩體）

圖9 4+575斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線圖（壩基）

圖10 4+575斷面測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)線圖（壩體）

該斷面位于東洼地庫(kù)水位最高段，壩基巖性為砂巖、泥巖夾砂礫巖，強(qiáng)風(fēng)化層厚約 8m；采用水泥土防滲墻防滲，防滲深度一般 10.0m～12.0m，最淺8.0m，最深15.5m。由測(cè)壓管水位過(guò)程線及相關(guān)線可知，壩基測(cè)壓管UP30、UP32、UP34 水位持續(xù)處于較高狀態(tài)，且與庫(kù)水位相關(guān)性顯著，反映壩基滲透壓力很高，壩基地下水具有承壓性。壩體測(cè)壓管 UP31和 UP33，相距11.44m，但其水位很接近，未有明顯的降低。在庫(kù)水位910.88m時(shí)，該段壩后排水溝內(nèi)出現(xiàn)管涌冒砂現(xiàn)象，另在壩后坡腳處有水流出進(jìn)入壩后排水溝內(nèi)，造成排水溝干砌石護(hù)坡多處塌陷現(xiàn)象，反映出壩體透水性較強(qiáng)。據(jù)建壩期提供的地質(zhì)資料，洼地中部存在近700.0m寬的16.0m深度內(nèi)無(wú)泥巖分布，主要為砂巖、砂礫巖，16.0m深度以下泥巖也很少。綜合認(rèn)為，該斷面防滲墻深度偏淺，防滲效果欠佳，滲漏量較大，處于主壩的主要滲漏壩段。

4 大壩滲流有限元計(jì)算分析

4.1 計(jì)算斷面及參數(shù)的選取

4.1.1 計(jì)算斷面選取

結(jié)合大壩防滲形式和地勘情況，選取主壩3+600斷面（PE復(fù)合膜防滲墻）、5+200斷面（水泥土防滲墻）和5+700（塑性混凝土防滲墻）斷面作為滲流有限元計(jì)算分析的典型斷面。

4.1.2 初始滲透系數(shù)選取

以 5+700斷面為代表計(jì)算斷面各區(qū)滲透系數(shù)初始值根據(jù)工程地質(zhì)條件確定，詳見(jiàn)表1。

表1 5+700斷面各區(qū)滲透系數(shù)初始值

4.1.3 反演計(jì)算的參照標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于主壩5+700斷面，以其鄰近斷面壩后測(cè)壓管水位進(jìn)行反演計(jì)算。反演計(jì)算庫(kù)水位取2011年2月16日～2011年3月4日期間的均值912.16m，測(cè)壓管水位同取該時(shí)段的均值。

4.2 反演計(jì)算分析

有限元計(jì)算采用 UNSST2二維滲流計(jì)算程序。將表2中的初始滲透系數(shù)和庫(kù)水位912.16m時(shí)測(cè)壓管實(shí)測(cè)水位作為參照標(biāo)準(zhǔn)，做逐步調(diào)整滲透系數(shù)的反演計(jì)算，直至計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較接近為止。

經(jīng)反演計(jì)算調(diào)整后的滲透系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 5+700斷面各區(qū)滲透系數(shù)反演調(diào)整值

經(jīng)調(diào)整各區(qū)域滲透系數(shù)后反演計(jì)算得到的壩后水位與實(shí)測(cè)值基本吻合。

4.3 特征水位下滲流計(jì)算分析

主壩5+700斷面在正常蓄水位913.60m條件下關(guān)鍵部位滲流要素見(jiàn)表3。

表3 主壩5+700斷面正常蓄水位913.60m條件下關(guān)鍵部位滲流要素表

根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，水庫(kù)壩長(zhǎng)7650m，故大壩年滲流量約為1062萬(wàn)m3。大壩總庫(kù)容9800萬(wàn) m3，可見(jiàn)，年滲流量約為總庫(kù)容的 10%，滲流量較大。

5 結(jié)論

（1）壩基建在強(qiáng)透水的砂、泥巖交互層地基上，清基不徹底，且壩基防滲系統(tǒng)未深入到基礎(chǔ)相對(duì)不透水層上，未隔斷透水層，存在滲漏隱患。加之，下游壩腳排水溝目前排水不暢，影響大壩滲流性狀。

（2）主壩樁號(hào)4+350～6+100壩基采用的攪拌樁防滲墻、塑性混凝土防滲墻局部（特別是兩種防滲方式的搭接部位）也可能存在局部防滲薄弱部位，且在具有中等腐蝕性的含浸蝕性硫酸鹽地下水作用下，有可能引起防滲墻防滲性能化學(xué)性質(zhì)微變，影響大壩滲漏量。

（3）壩基防滲墻與土工膜結(jié)合部位及土工膜在上游壩腳至防滲墻結(jié)合部位之間的膜體（局部）可能存在局部防滲薄弱環(huán)節(jié)，且在復(fù)合土工膜與壩體砂礫石之間未鋪設(shè)過(guò)渡層料，不利于復(fù)合土工膜在水庫(kù)蓄水后的安全運(yùn)行，影響大壩滲漏量。

（4）放水閘斷面壩基土透水性較強(qiáng)，西副壩及主壩 2+600、3+125、6+975斷面存在一定的滲漏問(wèn)題；特別是主壩 3+125 斷面壩基滲漏量較大，其滲壓水位與庫(kù)水位相關(guān)性較大，存在明顯的滲漏問(wèn)題，處于主壩的主要滲漏壩段?？傮w上來(lái)說(shuō)，西副壩至主壩樁號(hào)3+125壩段、東副壩段總體尚能滿足滲透穩(wěn)定性要求。

（5）主壩 4+075、4+575、5+175、5+675 斷面滲壓水位與庫(kù)水位相關(guān)性較好，壩基滲漏量較大；這些斷面處于主壩的主要滲漏壩段，壩基滲漏明顯。有限元計(jì)算分析結(jié)果表明，在正常蓄水位工況下主壩5+175、5+675斷面下游壩坡將會(huì)出現(xiàn)滲流出逸現(xiàn)象，滲透穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求。

根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（SL258-2000），希尼爾水庫(kù)大壩滲流安全性綜合評(píng)定為“C”級(jí)。建議加強(qiáng)壩體、壩基、壩后地下水位監(jiān)測(cè)工作，加強(qiáng)水庫(kù)進(jìn)出水量、壩后排水溝量歷時(shí)變化觀測(cè)工作；完善壩基防滲體系，做好壩后排水暢通，確保水庫(kù)大壩安全；下一步工作可根據(jù)需要在滲漏嚴(yán)重樁號(hào)取樣，分析防滲墻系統(tǒng)受硫酸鹽侵蝕的影響程度。