王 平

（新疆维吾尔自治区水利水电工程建设监理中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

据相关部门统计，土石坝渗漏占比大于80%。新疆境内大部分水库建于20世纪初，除了自然老化外，还经历过自然灾害，加之管理维护不及时等多种因素，坝体渗漏、金属结构锈蚀和结构缺陷等安全问题频繁出现，对附近的居民和农作物造成严重威胁。随着科学技术的发展，综合物探技术在大坝渗漏探测中取得了较好的成效，得到广泛应用。本文围绕综合物探法在新疆头屯河楼庄子水库大坝中的应用进行分析。

1 综合物探法

综合物探方法是结合两种或两种以上物探方法对目标工程进行多角度探测的一种手段。不同物探法的结合需依照一定原则，尽可能准确、全面地对目标体进行探测:（1）应尽可能选择不同物性参数的探测方法进行组合，保证探测参数的多样化，从不同角度呈现对同一个探测体的探测结果，提高探测精度；（2）遵循“深浅相结合”的原则，选择探测深度浅精度高与探测深度大但精度相对来说比较低的探测方法进行组合，以便获得更加丰富、完整的探测信息，为工程的设计施工提供指导依据。

图1 综合物探法在大坝渗漏探测中的原理示意图

大地电磁法是从实践中探索出来的土石坝渗漏高精度探测技术，以天然电磁场为场源，研究大地电性结构的一种重要的地球物理手段。该技术主要是利用渗漏通道水流通电电流产生的磁场确定渗漏通道和位置，精准度高，且测量准确，是目前土石坝渗漏隐患探测的创新手段之一，具有:（1）便捷，两点位供电，全区域测量；（2）无损，地表非接触式测量；（3）高效，工作效率高，采集定位一体化；（4）精准，全面解释渗漏路径平面位置及深度；（5）直观，二维和三维成果兼顾的特点，可应用于坝体渗漏探测、堤防抢险（管涌等）。

2 综合物探法在大坝渗漏探测中的应用

随着水利工程规模的不断扩大，对水库各环节、各部位的监测精度要求也越来越高。综合物探技术在大坝渗漏探测中取得了较好成效。

（1）大坝渗漏探测前，应详细勘察现场情况，收集大坝的相关设计、地质、水位等基础资料，查看大坝附近是否有明显渗漏点；

（2）根据（1）中勘察所得大坝情况，选择与工程要求相符的物探方法。大坝渗漏探测方法复杂，推荐采用自然电场法、伪随机流场拟合法、示踪法等进行综合探测；

（3）在侧区内布设网状测线；

（4）全面普查水库，在异常区域进行加密测试，以便准确划定渗漏异常区，确定渗漏类型及渗漏通道深度；在渗漏异常区内投入示踪剂，并在下游进行观测，确定渗漏路径，同时记录示踪剂投入时间和在出水口的流出时间，计算渗流速度，推算渗漏规模。

3 案例分析

3.1 工程概况

新疆头屯河楼庄子水库工程位于头屯河上游中低山区，距昌吉市和乌鲁木齐市分别约75 km、89 km，距下游昌吉市硫磺沟镇楼庄子村和头屯河制材厂水文站约8 km，交通便利，是头屯河上游山区的控制性骨干工程，集灌溉、防洪与城市供水综合利用。楼庄子水库水库总库容7374万m3，正常蓄水位1394.5 m，相应库容6534万m3，死库容591万m3，拦河坝最大坝高78.75 m，等别为Ⅲ等工程，工程规模为中型。库坝区左岸属昌吉市硫磺沟镇管辖，右岸属乌鲁木齐县管辖。大坝属2级建筑物，坝型为粘土心墙砂砾石坝，最大坝高82.6 m，海拔1200 m～1400 m，上游坡比 1∶2.5，下游坡比 1∶2。

3.2 大坝渗漏探测

3.2.1 探测方法

根据任务要求，新疆头屯河楼庄子水库工程大坝渗漏探测采用自然电场法和伪随机流场拟合法在库区开展普查工作。对发现异常的区域进行加密测试，确定渗漏区域和路径，并在可能存在渗漏区内投入食盐，进行坝后量水堰电阻测试。

3.2.2 工作布置

探测区共布置30个探测剖面，其中，包括25个自然电场法剖面，测点间距7 m；3个伪随机流畅拟合法剖面，测点间距7 m。剖面布置遵循“从左至右，从上到下，纵横交错”的原则，主要设置在水库区、大坝、量水堰及坝肩等处。

根据探测技术要求，对新疆头屯河楼庄子水库大坝布置两条侧线。

（1）1号测线。沿大坝位置逐渐伸展测线，与大地电磁法的探测线路吻合，形成相互验证、补充和约束的技术效果。

（2）2号线。通过高密度电法的探测布置与大地电磁法的有机结合，在大坝的左半区形成斜线型，随即呈现侧斜挎，保证测线位于中间位置，经过渗漏探测的重点区域内，能够保证探测深度达到测量要求。

两条侧线，即1号与2号长度一致，均设定为300 m，电极数量为60个，每一电极的布设间距为5 m，图4中线条为布置的测线位置，三角为渗漏点。

3.2.3 探测结果及分析

大坝渗漏探测位置示意图见图2，大地电磁法整体探测成果图见图3，高密度电法仪整体探测见图4，综合探测成果图见图5。

图2 大坝渗漏探测位置示意图

图3 大地电磁法整体探测成果图

图4 高密度电法仪整体探测

图5 综合探测成果图

通过对上述探测成果图进行综合分析，可以得出:

（1）新疆头屯河楼庄子水库区内左坝存在2处渗漏。图5中线条代表渗漏通道，三角代表渗漏点。

（2）新疆头屯河楼庄子水库大坝的左坝为主要渗漏路径，比较集中在渗漏区域内，并且位于基岩位置处，结合坝区地质资料(基岩为中侏罗统未分层灰绿色砂岩、泥岩互层)，可以推断渗漏通道在岩溶处位置。

上述结果表明，新疆头屯河楼庄子水库大坝渗漏综合探测成果精准度高，发现左坝为主要渗漏路径，且提供了较为准确的地质类型，以及可能存在渗漏通道位置，为新疆头屯河楼庄子水库工程的安全提供了保障。

4 结语

（1）新疆头屯河楼庄子水库大坝渗漏检测采用电场法、伪随机流场拟合法和电阻率剖面法的综合物探法，查明了水库大坝的渗漏区域。并结合设计、地质及水位等资料对渗漏区域进行综合分析，查明了该水电站水库的渗漏类型主要为坝基和坝体渗漏两种综合结果，还查明了水库的渗漏路径，推测为无集中渗漏通道。

（2）新疆头屯河楼庄子水库本次采用综合物探法在大坝渗漏探测方面取得了非常好的成果，打破以往使用单一物探法探测的常规思维，为今后物探工作的开展提供了参考和借鉴。

（3）物探方法作为间接的探测方法，受众多因素影响，如地形因素、电磁干扰等。多种物探方法相互补充、相互验证是解决上述问题、提高探测成果的有效手段之一。

（4）物探工作必须以地质调查为先导，了解测区的工程地质、水文等情况，以便为后期资料处理和成果分析提供充分的依据。

（5）综合物探法的优势在于发挥各物探法的优势，取长补短，相互补充，相互验证，以达到提高探测效果和解释精度的目的。物探方法的组合应满足不同的探测深度和精度要求。

大坝渗漏综合物探技术的使用需要遵循先整体再局部的原则，综合多种物探技术，使之形成相互验证、相互补充、相互约束的形式，从而达到既定的效果。实际探测过程中，要紧密结合工程的实际情况，调取相关的地质水文资料，通过科学分析，得出详细、精准的大坝渗漏数量及位置等信息，以确保大坝渗漏探测结果准确。