大壩滲流安全監(jiān)測(cè)與監(jiān)測(cè)資料分析講義

1前言言2大壩壩滲滲流流安安全全監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)3滲流流監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)資資料料整整編編分分析析水庫(kù)庫(kù)數(shù)數(shù)量量：：全國(guó)國(guó)現(xiàn)現(xiàn)有有水水庫(kù)庫(kù)86353座，，其其中中大大型型529座，，中中型型3181座，，小小型型82643座（（09年鑒鑒））建設(shè)設(shè)年年代代：：1950年ICOLD統(tǒng)地區(qū)分布：湘、贛、粵、川、魯、鄂、滇7省水庫(kù)數(shù)過(guò)5000座，占全國(guó)61%，湖南11815座為最多壩型壩高：土石壩占大壩總數(shù)的93%，壩高30m以上的水庫(kù)9191座，15m以上2.63萬(wàn)水庫(kù)庫(kù)數(shù)數(shù)量量1前言言老化化病病害害嚴(yán)嚴(yán)重重工程程標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)低低、、質(zhì)質(zhì)量量差差（先先天天不不足足））維護(hù)護(hù)不不夠夠、、老老化化失失修修（后后天天失失調(diào)調(diào)））病險(xiǎn)險(xiǎn)水水庫(kù)庫(kù)較較多多3萬(wàn)多多座座病病險(xiǎn)險(xiǎn)水水庫(kù)庫(kù)，占總總數(shù)數(shù)40%老化化、、水水毀毀、、地地震震等等不不時(shí)時(shí)新新增增大壩壩風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)居居高高經(jīng)濟(jì)濟(jì)社社會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)展展，，水水庫(kù)庫(kù)影影響響增增大大極端端氣氣候候條條件件，，突突發(fā)發(fā)事事件件影影響響突出出問(wèn)問(wèn)題題1前言言歷年年潰潰壩壩：：1954～2009年56年間全國(guó)共共發(fā)生水庫(kù)庫(kù)潰壩3504座，年均62.6座，其中小小型3375座（占96%）過(guò)程分布：：潰壩高峰在在大躍進(jìn)、、文革期間間，最多1973年潰556座，改革開開放后快速速減少，近近年低位穩(wěn)穩(wěn)定重大災(zāi)害：：1975年河南板橋橋、石漫灘灘潰壩，1993年青海溝后后潰壩等，，極大改變變了大壩安安全管理發(fā)發(fā)展進(jìn)程近期情況：：2000-2009年共47座，年均4.7座，近幾年年是,07年7座，08年1座，09年沒(méi)有，10年已有8座水庫(kù)潰壩1前言滲流問(wèn)題的的重要性在工程事故故統(tǒng)計(jì)中，，滲流原因因所占份額額僅次于洪洪水漫頂，，高達(dá)30～40%。因工程質(zhì)量量認(rèn)識(shí)、運(yùn)運(yùn)用條件變變化、技術(shù)術(shù)要求提高高，以及保保障大壩運(yùn)運(yùn)行安全和和安全管理理的需要，，對(duì)已建壩壩進(jìn)行滲流流安全評(píng)價(jià)價(jià)非常重要要。1大壩滲流安安全概要1.1滲流概念大壩滲流危危害1）土石壩：：破壞防滲滲與排水設(shè)設(shè)施，造成成壩基壩體體和結(jié)構(gòu)滲滲流破壞，，降低壩坡坡穩(wěn)定性。。2）混凝土壩壩：揚(yáng)壓力力降低壩體體穩(wěn)定性，，兩岸地下下水影響壩壩座和巖體體穩(wěn)定，對(duì)對(duì)壩基和結(jié)結(jié)構(gòu)造成水水化學(xué)侵害害。3）此外：過(guò)過(guò)大的滲漏漏損失減低低工程效益益。1大壩滲流安安全概要1.1滲流概念滲流破壞：：滲流作用用下的孔隙隙介質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)的改變，，又稱滲透透變形破壞形式：：管涌、流流土、沖刷刷土的分類：：管涌、流流土、過(guò)渡渡型，Cu判斷破壞指標(biāo)：：滲透坡降降J，J破壞、J允許破壞判斷：：直觀判斷斷、分析比比對(duì)1大壩滲流安安全概要1.2滲流破壞安全：在設(shè)設(shè)計(jì)條件下下基礎(chǔ)和結(jié)結(jié)構(gòu)不發(fā)生生滲流破壞壞，滲流對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)影響響是有限和和可接受的的，并將滲滲流量控制制在可接受受的范圍內(nèi)內(nèi)。控制：“上堵下排”原則，上堵堵措施有防防滲體和防防滲結(jié)構(gòu)，，下排措施施有排水體體和反濾保保護(hù)措施，，通過(guò)這些些措施將大大壩滲流控控制安全范范圍。1大壩滲流安安全概要1.3大壩滲流安安全與控制制2.1概述2.2巡視檢查2.3壩體滲流壓壓力觀測(cè)2.4壩基滲流壓壓力觀測(cè)2.5繞壩滲流觀觀測(cè)2.6滲流量觀測(cè)測(cè)2大壩滲流安安全監(jiān)測(cè)2大壩滲流安安全監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：《土石壩安全全監(jiān)測(cè)技術(shù)術(shù)規(guī)范》（SL60-94）《土石壩安全全監(jiān)測(cè)資料料整編規(guī)程程》（SL169-96）《混凝土壩安安全監(jiān)測(cè)技技術(shù)規(guī)范》（DL/T5178-2003）《混凝土大壩壩安全監(jiān)測(cè)測(cè)技術(shù)規(guī)范范(試行)》(SDJ336-89)2.1.2滲流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及及要求必設(shè)項(xiàng)目：：1）巡視檢查查2）滲流量觀觀測(cè)選設(shè)項(xiàng)目：：①壩體體滲流壓力力②壩基滲滲流壓力③繞壩滲滲流觀測(cè)2大壩滲流安安全監(jiān)測(cè)2.1概述2.1.3觀測(cè)項(xiàng)目與與觀測(cè)頻次次2大壩滲流安安全監(jiān)測(cè)2.1概述觀測(cè)項(xiàng)目建筑物級(jí)別觀測(cè)頻次（次數(shù)/月）ⅠⅡⅢ施工期初蓄期運(yùn)行期巡視檢查*必設(shè)必設(shè)必設(shè)10～430～84～2滲流量必設(shè)必設(shè)必設(shè)10～430～106～3壩基滲流壓力必設(shè)必設(shè)選壩體滲流壓力必設(shè)必設(shè)選繞壩滲流必設(shè)選選*注：巡視檢檢查不受上上述限制，，有條件可可多做一些些巡視檢查查，尤其是是汛期、高高水位期、、水位升降降期應(yīng)加密密頻次，加加強(qiáng)巡視檢檢查。2.2.1巡視檢查的的重要性巡視檢查是是對(duì)設(shè)備監(jiān)監(jiān)測(cè)在空間間和時(shí)間不不足上的補(bǔ)補(bǔ)充，實(shí)踐踐表明：很很多滲流險(xiǎn)險(xiǎn)情首先是是巡視檢查查發(fā)現(xiàn)的，，國(guó)外經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)：大壩安安全管理中中巡視檢查查工作非常常重要。2大壩滲流安安全監(jiān)測(cè)2.2巡視檢查2.2.2巡視檢查的的重點(diǎn)1）壩體：裂裂縫、獸洞洞、蟻穴等等影響滲流流安全的隱隱患。2）下游：散散浸、出水水點(diǎn)、集中中滲水、塌塌陷隆起等等，翻砂冒冒水、混水水等。3）上游：凹凹陷、塌坑坑等，水面面漩渦、漏漏水聲等，，必要時(shí)做做水下檢查查。4）建筑物接接觸部位的的滲流進(jìn)出出口。2大壩滲流安安全監(jiān)測(cè)2.2巡視檢查2.3.1觀測(cè)目的及及內(nèi)容1）監(jiān)控觀測(cè)測(cè)斷面壩體體的滲流安安全變化。。2）了解防滲滲排水措施施的工作效效能。3）掌握觀測(cè)測(cè)斷面的壩壩體壓力分分布。4）確定斷面面上水位線線位置。5）監(jiān)控穿壩壩建筑物滲滲流安全。。2大壩滲流安安全監(jiān)測(cè)2.3壩體滲流壓壓力觀測(cè)均質(zhì)壩斜斜墻墻壩寬心墻壩窄窄心墻墻壩壩體滲流壓壓力觀測(cè)布布置示意圖圖2.3.3觀測(cè)設(shè)備1）設(shè)備有測(cè)測(cè)壓管、孔孔隙水壓力力計(jì)兩類。。2）高壩、滲滲透系數(shù)小小和壓力變變幅小的土土層不宜測(cè)測(cè)壓管，測(cè)測(cè)壓管管徑徑不宜大，，滲流急變變區(qū)的花管管段不宜長(zhǎng)長(zhǎng)、測(cè)點(diǎn)不不宜少。3）觀測(cè)設(shè)設(shè)備的考考證資料料要準(zhǔn)確確，孔口口要防雨雨水，數(shù)數(shù)據(jù)采集集設(shè)備要要定期校校驗(yàn)。4）造孔要要干鉆，，反濾和和分段止止水要可可靠。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.3壩體滲流流壓力觀觀測(cè)2.4.1觀測(cè)目的的及內(nèi)容容：1）監(jiān)控觀觀測(cè)斷面面壩基的的滲流安安全變化化。2）了解防防滲排水水措施的的工作效效能。3）掌握透透水地基基的滲壓壓力大小小及其分分布。4）監(jiān)控穿穿壩建筑筑物滲流流安全。。5）壩基范范圍包括括天然巖巖土層，，深入壩壩基的防防滲排水水設(shè)施等等。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.4壩基滲流流壓力觀觀測(cè)2.4.2觀測(cè)布置置1）橫斷面面布置：：取決于于地層結(jié)結(jié)構(gòu)、地地質(zhì)構(gòu)造造，斷面面數(shù)一般般不少于于3個(gè)，應(yīng)順順流線方方向布置置，或與與壩體滲滲流壓力力觀測(cè)斷斷面相重重合。2）觀測(cè)孔孔布置：：根據(jù)建建基面輪輪廓、壩壩基地質(zhì)質(zhì)條件、、防滲和和排水型型式，一一般不少少于3個(gè)。3）觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)布置：：一般在在不同高高程布置置1~2個(gè)。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.4壩基滲流流壓力觀觀測(cè)2.4.3觀測(cè)設(shè)備備1）與壩體體觀測(cè)一一樣，設(shè)設(shè)備有測(cè)測(cè)壓管、、孔隙水水壓力計(jì)計(jì)兩類，，設(shè)備選選用原則則也同。。2）一般選選用與壩壩體觀測(cè)測(cè)一樣設(shè)設(shè)備，便便于觀測(cè)測(cè)。一般般壩基觀觀測(cè)對(duì)測(cè)測(cè)壓管的的限制放放寬。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.4壩基滲流流壓力觀觀測(cè)1）目的：：監(jiān)控結(jié)結(jié)合面滲滲流安全全，了解解繞滲對(duì)對(duì)大壩滲滲流的影影響，掌掌握壩肩肩地層滲滲流安全全。2）布置：：一般在在結(jié)合面面和外圍圍布置1~3斷面，沿沿結(jié)合面面和流線線方向布布置。3）設(shè)備：：一樣的的滲流壓壓力觀測(cè)測(cè)設(shè)備。。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.5繞壩滲流流觀測(cè)2.6.1重要性滲流量是是反映滲滲流場(chǎng)狀狀態(tài)的另另一大基基本要素素，是反反映滲流流安全問(wèn)問(wèn)題最直直觀、靈靈敏和綜綜合的因因素，對(duì)對(duì)防滲體體工作狀狀況反映映最全面面及時(shí)，，很多工工程變化化在滲流流壓力觀觀測(cè)判斷斷還不夠夠明確時(shí)時(shí)，滲流流量反映映已相當(dāng)當(dāng)明顯。。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.6滲流量觀觀測(cè)2.6.2觀測(cè)項(xiàng)目目有流量和和水質(zhì)兩兩個(gè)方面面觀測(cè)指指標(biāo)，前前者是任任何工程程等級(jí)的的工程都都應(yīng)該觀觀測(cè)的項(xiàng)項(xiàng)目，土土石壩更更是必不不可少。。水質(zhì)觀觀測(cè)又可可包括透透明度、、溫度和和化學(xué)成成分觀測(cè)測(cè)。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.6滲流量觀觀測(cè)2.6.3觀測(cè)設(shè)備備根據(jù)滲流流量大小小和匯集集條件選選用方法法設(shè)備：：1）容積法法：流量量小于1L/s時(shí)宜采用用容積法法。2）量水堰堰法：流流量在1～300L/s之間時(shí)宜宜采用量量水堰法法。3）測(cè)流速速法：當(dāng)當(dāng)流量大大于300L/s或受落差差限制不不能設(shè)量量水堰時(shí)時(shí)，可用用測(cè)流速速或典型型斷面水水位的方方法。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.6滲流量觀觀測(cè)2.6.4滲流量觀觀測(cè)布置置原則1）根據(jù)壩壩型和壩壩基地質(zhì)質(zhì)條件、、滲漏水水出流和和匯集條條件，及及所采用用的測(cè)量量方法等等確定。。2）對(duì)壩體體、壩基基、繞滲滲及導(dǎo)滲滲（含含減壓井井和減壓壓溝）的的滲流量量，應(yīng)分分區(qū)、分分段進(jìn)行行測(cè)量。。3）對(duì)明流流和潛流流盡可能能完全測(cè)測(cè)量，有有條件的的工程宜宜建截水水墻或觀觀測(cè)廊道道。透水水層深厚厚不能觀觀測(cè)是應(yīng)應(yīng)在下游游順?biāo)髁鞣较蜃鲎龅叵滤挥^測(cè)測(cè)。4）所有集集水和量量水設(shè)施施應(yīng)避免免客水干干擾。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.6滲流量觀觀測(cè)2.6.5量水堰的的設(shè)置注注意問(wèn)題題1）量水堰堰應(yīng)設(shè)在在矩形斷斷面排水水溝的直直線段，，槽底和和側(cè)墻不不漏水；；2）堰板與與側(cè)墻和和水流方方向垂直直，堰板板平正，，堰口水水平；3）堰上水水流為自自由出流流形式，，不受其其它（雜雜物）干干擾；4）量水堰堰考證資資料準(zhǔn)確確，存檔檔備查。。2大壩滲流流安全監(jiān)監(jiān)測(cè)2.6滲流量觀觀測(cè)3.1簡(jiǎn)述3.2原始資料料及考證證資料3.3觀測(cè)資料料整編3.4滲流觀測(cè)測(cè)資料分分析3.5滲流觀測(cè)測(cè)綜合分分析3滲流監(jiān)測(cè)測(cè)資料整整編分析析1）滲流監(jiān)監(jiān)測(cè)是監(jiān)監(jiān)控大壩壩安全運(yùn)運(yùn)行的重重要內(nèi)容容，通過(guò)過(guò)資料分分析才能能充分發(fā)發(fā)揮監(jiān)測(cè)測(cè)作用。。2）通過(guò)監(jiān)監(jiān)測(cè)資料料分析，，及時(shí)掌掌握工程程安全狀狀況，進(jìn)進(jìn)行一定定的預(yù)測(cè)測(cè)預(yù)報(bào)。。3）監(jiān)測(cè)資資料整編編分析是是工程管管理工作作的重要要內(nèi)容，，應(yīng)當(dāng)制制度化。。4）主要內(nèi)內(nèi)容包括括：考證證資料，，定期整整編分析析與刊印印，遇工工程問(wèn)題題或大壩壩安全鑒鑒定等應(yīng)應(yīng)全面整整理分析析監(jiān)測(cè)資資料。3滲流監(jiān)測(cè)測(cè)資料整整編分析析3.1簡(jiǎn)述1）觀測(cè)設(shè)設(shè)施考證證資料：：觀測(cè)設(shè)設(shè)施布置置（平剖剖面圖、、數(shù)據(jù)表表格），，埋設(shè)安安裝的位位置與初初始的讀讀數(shù)，新新的校驗(yàn)驗(yàn)測(cè)試修修正。2）監(jiān)測(cè)記記錄考證證整理：：參數(shù)的的轉(zhuǎn)換，，溫度修修正，系系列化。。3滲流監(jiān)測(cè)測(cè)資料整整編分析析3.2原始資料料及考證證資料主壩部分分測(cè)壓管管考證表表（舉例例）測(cè)壓管編號(hào)平面位置豎直位置（m）埋設(shè)時(shí)間(年.月)備注樁號(hào)壩軸距管底高程沉淀管長(zhǎng)度透水段長(zhǎng)度管口高程管長(zhǎng)0+375T1壩體+41.50-8.0028.530.504.0042.7314.2087.8壩軸距“-”表示上游，“+”表示下游0+375T2+17.5027.460.503.0039.6612.2087.80+375T3+41.5022.740.501.5033.9411.2087.80+375J1壩基-8.0018.370.500.5042.5724.2087.80+375J218.670.500.5039.8721.2087.887.80+375J318.740.500.5033.9415.2087.887.81）考證資資料：觀觀測(cè)設(shè)施施布置（（平剖面面圖），，埋設(shè)安安裝位置置與初始始的讀數(shù)數(shù)，新的的校驗(yàn)測(cè)測(cè)試修正正，觀測(cè)測(cè)設(shè)施考考證表。。2）整理編編?。涸紨?shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)換，，溫度等等參數(shù)修修正。觀觀測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)、過(guò)程程線關(guān)系系圖等圖圖表編制制，刊印印成冊(cè)。。3滲流監(jiān)測(cè)測(cè)資料整整編分析析3.3觀測(cè)資料料整編3.4.1滲流壓力力資料分分析按壩體、、壩基、、繞滲分分別整理理分析。。1）過(guò)程線線分析：：各測(cè)點(diǎn)點(diǎn)滲流壓壓力過(guò)程程線，含含上下游游水位和和降雨。。確定并并消除遲遲后時(shí)間間，剔除除差錯(cuò)數(shù)數(shù)據(jù)。2）特定過(guò)過(guò)程線：：特定庫(kù)庫(kù)水位下下滲流壓壓力過(guò)程程線，測(cè)測(cè)點(diǎn)位勢(shì)勢(shì)過(guò)程線線。φi＝(P-H2)/(H1-H2)×100%3）相關(guān)線線：滲流流壓力與與庫(kù)水位位(或上下游游水位差差)相關(guān)線。。4）滲流壓壓力分布布：壩體體橫斷面面滲流壓壓力（含含浸潤(rùn)線線位置））分布，，壩基滲滲流壓力力等勢(shì)線線分布，，對(duì)比設(shè)設(shè)計(jì)浸潤(rùn)潤(rùn)線位置置。3滲流監(jiān)測(cè)測(cè)資料整整編分析析3.4觀測(cè)資料料分析3.4.2滲流量資資料分析析滲流量受受溫度影影響，統(tǒng)統(tǒng)一折算算成10℃水溫滲流流量；潛潛流占有有較大比比重且有有觀測(cè)的的，推求求潛流量量。1）過(guò)程線線分析：：各測(cè)點(diǎn)點(diǎn)滲流量量過(guò)程線線，含上上、下游游水位和和降雨。。確定并并消除遲遲后時(shí)間間，剔除除差錯(cuò)數(shù)數(shù)據(jù)。2）特定過(guò)過(guò)程線：：特定庫(kù)庫(kù)水位下下滲流量量過(guò)程線線，畫引引流量過(guò)過(guò)程線。。q＝Q/(H1-H2)3）相關(guān)線線：滲流流量與庫(kù)庫(kù)水位（（或上下下游水位位差）相相關(guān)線。。4）滲流壓壓力分布布：壩體體橫斷面面滲流壓壓力（含含浸潤(rùn)線線位置））分布，，壩基滲滲流壓力力等勢(shì)線線分布，，對(duì)比設(shè)設(shè)計(jì)浸潤(rùn)潤(rùn)線位置置。3滲流監(jiān)測(cè)測(cè)資料整整編分析析3.4觀測(cè)資料料分析此外，滲滲流量分分析還有有：1）水質(zhì)（（透明度度）變化化分析等等。2）滲漏損失分分析，滲漏損損失是一個(gè)相相對(duì)的問(wèn)題，，主要考量絕絕對(duì)值大小、、相對(duì)于來(lái)水水和興利的關(guān)關(guān)系、總體水水資源狀況等等。3滲流監(jiān)測(cè)資料料整編分析3.4觀測(cè)資料分析析3.4.3滲流觀測(cè)資料料統(tǒng)