黄壁庄水库主坝坝基渗流分析(1)

摘要：通过对黄壁庄水库主坝坝基渗流40余年的观测资料分析，就坝基渗流状态给予评价。主坝工程经过多年的运行，坝基防渗性能有效，坝基渗流稳定且满足设计要求，并对设计水位情况下坝基渗流进行了安全性预测。

关键词：主坝 水位 过程线 坝基渗流 渗透坡降

analysis of primary dam foundation seepage stability

abstract: based on analysis of data over forty years of primary dam foundation seepage, this paper evaluates primary dam foundation seepage situation, and predicts the security of foundation seepage on design water level.

key words: primary dam; water level; correlation line; foundation seepage; seepage slope

1基本情况

1.1工程概况

黄壁庄水库位于河北省省会石家庄市西北30 km滹沱河干流上，总库容12.1亿m3，设计水位127.6 m，正常蓄水位120.0 m。主坝工程于1958年始建，1959年拦洪，经历了1963年大洪水，1968年完成坝顶高程由125m扩建到128.7 m。主坝位于马鞍山脚下，南端自正常溢洪道左边墩起，北跨过滹沱河河床与非常溢洪道右边墩相接，主坝全长1843 m，最大坝高30.7 m，为水中倒土均质坝。

1.2工程地质概况

主坝工程桩号由0+156.038～1+999.076，兼跨了马鞍山残丘、一级阶地、河床、二级阶地四个地貌单元。

河床右岸，0+156～0+300为一级阶地，有3.0m厚的红土层，基岩为大理石千枚岩及其互层，大理岩千枚岩溶蚀严重。

桩号0+300～1+000为河床部分，河床高程为100m，基岩为太古时代前震旦纪矽化灰岩与千枚岩互层及千枚岩与大理岩互层。基岩以上为砂卵石、砂砾石及砂层，覆盖层厚7～16m。

河床左岸，1+000～1+999范围内为二级阶地，标高为117～125m，基岩为千枚岩、大理岩，上覆红土卵石，厚约5m，表层为亚砂土及亚粘土。

1.3主坝防渗措施

主坝坝体上游河床部分填筑有粘土铺盖，长180m，厚1～3m，与坝脚相接，坝下游坡脚筑有排水沟两道，一道排除坝面雨水，一道排除坝基渗流，均流入下游滹沱河河河槽。河床段0+450～0+989下游坝脚为褥垫排水，其基础与天然地基粗砂层相接，河床右岸坝轴线下游设有部分水平排水砂垫层，左岸坝轴线下游设有排水砂带。

1.4坝基渗流观测设施布置

主坝共设置7个坝基渗流观测断面，分别为0+258、0+450、0+705、0+850、1+050、1+200、1+400，共计26根测压管。

2 主坝地下水动态分析

从主坝地下水等水位线（库水位119.0m）可看出，主坝地下水动态与各段地基的水文地质条件关系十分密切，总的来看是上游地下水位高，下游地下水位低，两端地下水位高，中间地下水位低，但两端并不对称，各段地下水位在本段内亦有不同的变化。（见下图）

河床部分，上下游地下水位差别不大，一般为1～3m，右边地下水位高，左边地下水位低，但水位差一般不足2m，从历年测压管水位与库水位过程线可看出，管水位变化与库水位关系密切，随库水位升降十分明显。滞后时间仅两天左右或不足一天，且管水位的升降幅度不大。一般靠上游的测压管水位升降值不足2 m，下游测压管水位升降值不足1 m，靠近排水沟的测压管在褥垫排水带内，其水位变化更小。

左岸1+000以北的二级阶地，其地下水位与河床部分有很大差别，以1+200为中心，地下水位向两侧缓降，接近河床部分陡降。如1+200断面的24＃管，在坝轴线上游12.25 m，当库水位119.2 m，管水位达118.56 m，而河床相同轴线上的11＃管水位仅为101.13 m，两管水位相差17.43 m。测压管滞后时间大多在30天以上。总的看来，二级阶地地下水对库水位的变化反应迟缓一些，这与其岩层透水性弱的地质条件相适应。

右岸桩号0+300以南，坝基地下水位亦高于河床段但低于左岸。如库水位119.0m以上时，0+258断面坝轴线下游18.9 m的1＃管水位，较河床段相同位置的12＃管水位高6m左右。

河床段0+450断面，上游距坝轴线12.25m的5＃测压管水位有异常变化，发现每当库水位上升到118.0左右时，管水位均有一次突变现象，升高4m左右，每次库水位产生的突变并不完全一致，突变后与库水位建立的相关关系、规律性较差，但与库水位升降速度关系很大。当库水位下降较快时，管水位随之降到原相关曲线上；库水位下降较慢时，则管水位较缓慢的回到原相关曲线的位置。分析管水位突变的原因，可能是在117.0m以上坝体有裂缝，库水位较高时，库水沿管壁渗入管内，使管水位升高。理由是5＃测压管在坝体上游护坡上，管口高程为120.84m，管身入坝体土面高程为118.5 m。当库水位118.0 m时，坝体土已很薄，管身与土体结合不良时，渗水沿管壁渗入是可能的；再者，当库水位下降时，管水位下降有个滞后时间，反应出的相关关系呈直线下降，然而，当库水位缓慢下降时，则管水位就不再随库水位缓慢下降，反而又回到原来的相关关系曲线上。与5＃管同一断面上的测压管和两侧相邻断面相同位置上的测压管均无异常现象，因此5＃管的管水位异常反应是孤立的，需进一步分析研究。

3 坝基测压管水位与库水位的相关关系

为了弄清库水位与坝基各断面测压管水位的相互关系，进而由实测资料推测未来高水位时坝基渗流的情况。利用已有实测观测资料，选取有代表性的数个相对稳定的库水位情况下的相应管水位，利用微机采用数理统计的方法，将以上选取的实测数据进行回归直线计算，得出每个观测孔的库水位与管水位之间的表达式，并利用这个线性表达式，预测124.0 m、126.1 m、127.6 m高库水位时各断面的管水位值.

3.1历年不同稳定库水位的选取　　

自历年内选取有代表性的数个库水位，并要求在此库水位左右稳定5天以上，即认为稳定在此水位

3.2历年不同库水位情况下各测压管水位的选取

依据不同稳定库水位，选取管水位，在同一断面选取同一天测得的管水位值，不考虑因轴距影响造成的滞后时间，历年最高、最低库水位时的管水位，取其与之相对应的最高、最低管水位值，其它管水位值选取库水位上升的情况，这样滞后时间较为一致，同时运用中采取库水位上升的过程。

3.3预测高库水位时各断面测压管水位

将预测库水位值直接代入回归方程式h=a+b*h中，(h预测测压管水位值；a常数项；b回归系数；h库水位)，即可得出相应的预测管水位值，通过回归分析计算，相关系数在α=0.01水平上显著相关，大多在0.80左右。

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