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观测资料成果的有效应用

【摘要】:从震前浸润线观测资料分析发现,土坝浸润线的位置低于设计值,说明土坝质量良好,工作状态正常,对下游坝坡稳定有利。而从震后多年观测资料进行分析,发现坝体测压管水位变化与库水位无关,且坝中测压管水位高于坝上测压管,分析导致该现象的原因是测压管灵敏度不够。

1.为水库防洪安全调度提供依据

建库初期,通过观测,分析工程内部变化情况,确定水库蓄水对开采煤矿及土坝淤泥段基础不会产生破坏和影响,从而坚定了防洪、蓄水的信心。1959年在汛期洪水时,拦蓄最高洪水位达34.3m,超过当时汛限水位(27.7米)6.6m。从震前浸润线观测资料分析发现,土坝浸润线的位置低于设计值,说明土坝质量良好,工作状态正常,对下游坝坡稳定有利。但由于坝体渗透性弱,当库水位降低时,管水位迟迟不能回落,对上游坝坡不利。因此在蓄水运用中要避免急骤降落库水位。而从震后多年观测资料进行分析,发现坝体测压管水位变化与库水位无关,且坝中测压管水位高于坝上测压管,分析导致该现象的原因是测压管灵敏度不够。为此,2005年工程建设中对坝体的渗流观测进行了更新改造设计,建立了较为先进的自动化监测系统,完善了坝体观测设施,实现了对观测资料进行实时性分析,为防洪保安提供及时准确的技术依据。

2.为水库加固工程提供依据

1973年对以前坝基观测资料分析认为陡河库区天然黏土铺盖分布广,且较密细,渗透性小,起到了较好防渗作用,坝基渗漏量不大。一级、二级台地交界处,由于表层覆盖薄,部分砂层裸露,是坝基渗漏的主要薄弱点。因该处地势较高,水头不大,渗径也较长,1961年又补做了铺盖和减压工程,在正常蓄水位下对工程不会产生大破坏。但扩大蓄水时应加强观测,并进一步研究处理措施。1976年唐山地震时,由于抢测了受时间限制的工程震毁情况下的有关数据,如坝体测压管水位的变化幅度,这些对今后的设计、施工、科研和管理工作都是极其宝贵的资料。在震后的工程恢复中,根据出现的新情况,重新恢复了过去停测的项目,并根据需要开展了新的观测项目,为提高大坝标准建设提供了完整的技术资料。

3.根据观测资料验证工程设计

水库大坝原设计中,左坝头做了3支帷幕灌浆。1959年发生了大洪水,水库在33.0m以上高水位运行达8个月,最高库水位34.33m,蓄水量8000万m3,水库工程经受了考验。经观测绕坝测压管水位表明,帷幕范围内的测压管水位与范围外管水位完全不同,地下水在帷幕处有明显绕流现象,帷幕上、下水头差(相距20m)最大2.5m,证明帷幕效果十分显著。坝体浸润线设计分为两段计算,河床段按透水地基计算,一级台地按不透水地基计算。通过多年观测资料与设计值比较,震前的实际坝体浸润线低于或接近设计浸润线,而且滞后时间很长,说明坝体密实度比设计大,质量良好,设计是合理的。1976年唐山发生7.8级大地震,土坝遭到严重破坏,但未垮坝。经震后观测数据得知,坝体虽然裂缝较多,但主坝未由于坝坡不稳定而产生的滑坡现象,说明原设计选用的坝坡抗御7.8级地震有一定潜力,设计是合理的,在大坝加固工程中仍采用这一坝坡是可行的。

4.根据观测资料分析判断大坝安全

1998年5月,河北省水利厅大坝安全鉴定专家组,根据水库建库以来观测检查及工程建设资料,对水库大坝的安全性进行了评价,得出了陡河水库大坝符合国家规定的大型水库土坝防洪标准要求,枢纽工程工作状态正常,大坝能按设计标准正常运行的结论。2002年,水库管理处与中国水利水电科学研究院合作,共同完成了《陡河水库坝基坝体渗流稳定安全评价》。通过对陡河水库坝体0+100,坝基0+350、0+720和1+570四个典型剖面在1976年地震后至2002年期间的观测资料进行分析,得出:正常水位条件下,坝基的渗透是稳定的,河床段坝基人工铺盖及天然铺盖的运行效果良好,且在逐年改善。并预测高库水位时,坝基0+720断面以右局部渗透稳定性不够,应设反滤保护。这一结论为水库汛期高水位防洪抢险提供了必要的技术指导及重点检查目标。