摘要：为研究新疆克孜尔水库除险加固后主坝的渗流情况，运用数理统计方法对主坝渗流监测资料进行了过程线分析、水平渗透坡降分析、相关性分析、位势及测压管水位滞后时间分析。研究结果表明：①主坝渗流量较小，心墙防渗效果较好;②下游无渗透明流，无积水，无异常变形，渗流状况基本稳定，大坝运行工况基本正常;③0+252监测断面下游位势略微偏高，判断该断面心墙与坝基的帷幕灌浆局部风化或排水花管排水不畅，应引起重视。

关键词：大坝渗流;测压管;过程线分析;相关性分析;克孜尔水库;新疆维吾尔自治区

中图法分类号：TV698.12

文献标志码：A

DOI： 10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.08.006

1 工程概况

新疆克孜尔水库位于阿克苏地区拜城县境内，木扎提河与黑孜河的交汇处，是以防洪、灌溉为主，兼有水力发电、水产养殖与旅游开发等综合利用的大（1）型水利枢纽工程。水库控制流域面积16637 km2，总库容6.40亿m3，枢纽工程由主坝、副坝、泄洪排沙涵洞、开敞式溢洪道、发电引水涵洞及坝后电站等组成。大坝主体工程于1985年10月正式开工，1990年9月实现裁流，1991年8月下闸蓄水投入运行，同年10月第一台发电机组投入运行，1995年全面竣工，1998年10月通过工程竣工验收。

在2007年大坝安全鉴定中，该大坝因防洪能力不足被评定为“三类坝，并于2009～ 2011年完成除险加固施工任务，2014年5月通过竣工验收。除险加固按重现期500 a-遇洪水（7 214 m3/s）设计，5 000 a-遇洪水标准（11 156 m3/S）校核，水库承担下游河道防洪仍按100 a一遇洪水标准（4 627 m3/s）设计，除险加固后库容增至7.25亿m3。

2 主坝渗流观测设施布置

克孜尔水库除险加固后，主坝主要有测压管、孔隙水压力计和水表法计算渗流量3种监测手段，测压管埋设典型断面见图1。为了解主坝心墙、坝壳及坝后等部位的渗流情况，在主坝0+000、0+252、0+352、0+552、0+842和0+910等断面共埋设了42根测压管。为了解主坝心墙和基岩渗流、心墙与底部混凝土面上沥青马碲脂两种介质间的渗流状况和坝基处理效果，共埋设孔隙水压力计39支，因仪器埋设多年，目前大部分孔隙水压力计无法正常工作。此外，在0+180断面下游的集水井内通过水泵排除主坝心墙下游反滤料后部的渗水，主要采用水表法计算渗流量。

3 渗流观测资料分析

3.1 测压管水位变化过程分析

选取主坝0+252断面和0+552断面布置在心墙、坝壳料和坝后的测压管观测资料进行分析。

（1）0+252断面。该断面埋设了8支测压管，分别为：①位于坝轴线上游3m处的P39和P40双管，管底高程分别为l 129.51 m（心墙）和1 117.62 m（心墙）;②位于坝轴线下游12 m处的P41和P42双管，管底高程分别为1 110.45 m（坝壳）和1 106.23 m（基岩）;③位于坝轴线下游5lm处的P43和P43-1双管，管底高程分别为1 111.32 m（坝壳）和1 104.36 m（基岩）;④位于坝轴线下游140m处的P167，管底高程为1104.07 m（基岩）;⑤位于坝轴线下游200 m处的P168，管底高程1 103.67 m（基岩）。各测压管管水位与库水位变化过程线见图2。从图2可以看出：心墙上的测压管P39和P40水位基本都稳定在1 129～1 135 m之间，而位于坝壳料和坝后的测压管水位基本都在1 113～1125 m之间。说明坝体水位经心墙后迅速降低，心墙防渗效果较好。

（2）0+552断面。该断面埋设了6支测压管，分别为：①位于坝轴线上游3m处的P57和P58双管，管底高程分别为1 129.85 m（心墻）和1 117.18 m（心墙）;②位于坝轴线下游llm处的P59和P60双管，管底高程分别为1 114.00 m（坝壳）和1 112.03 m（基岩）;③位于坝轴线下游5lm处的P61，管底高程为1 111.37 m（基岩）;④位于坝轴线下游200 m处的1 104.64 m（基岩）。各测压管管水位与库水位变化过程线见图3。从图3可以看出：心墙内的测压管P57和P58管水位与库水位相关性较好，而坝壳料和坝后基岩内的测压管水位与库水位变化的关系不大，一般稳定在1 116 m左右，基本不随库水位的变化而发生变化，渗透压力越往下游变化越小，说明坝体防渗效果好，测压管水位反映大坝渗流安全。

3.2 测压管水位变化滞后于库水位变化分析

根据测压管水位与库水位变化过程线可知，测压管水位变化明显滞后于库水位变化。在水库蓄水过程中，在库水位过程线和测压管水位过程线图上，取库水位过程线峰顶与测压管水位过程线峰顶之间的时间间隔，即可得出库水位变化过程中测压管水位的滞后时间，见表1。

从表1可看出：①主坝测压管水位滞后时间整体上呈现出上游滞后时间短、下游滞后时间长，坝后第三排、第四排测压管水位变化与库水位变化无关的特点，坝体渗透时间整体趋势正常，平均滞后时间为42 d，说明心墙防渗效果较好。②因0+252断面的P39、P40和0+552断面的P57、P58均位于坝轴线上游3m处，从两个断面测压管水位与库水位的滞后时间看，0+252断面心墙的防渗效果明显优于0+552断面。

3.3 渗流量观测分析

主坝渗流量观测点设置在主坝0+180集水井处，目前采用水位控制水泵自动抽水，流量计计量渗流量，每天观测一次，计量单位为Us，主坝0+180集水井的渗流量过程线见图4。由图4可知：主坝渗流量与库水位相关性较差，历年最大渗流量约为0.648 Us，最小渗流量约0.30 L/s，多年平均渗流量为0.419 L/s，远远小于设计计算渗流量1.16 L/s（库水位1149.6m）。

3.4 位势变化过程分析

测压管位势按下式计算：式中，h1为测压管水位;H1为库水位;H2为下游水位。以0+252和0+552断面为例进行测压管位势变化分析。

（1） 0+252断面。由图5可知：①P41、P42测压管埋设在心墙下游坡过渡层，位势为34%，略微偏高，这可能是心墙与坝基的帷幕灌浆局部风化造成的;②断面存在防渗薄弱环节，可能是由于排水花管不畅，导致测压管水位偏高;③其他测压管水位与库水位相关性不明显，埋设在心墙内的P39、P40管位势分别为78%，56%，与附近断面心墙内的测压管位势相近。

（2）0+552断面。由图6可知：①各测压管水位与库水位相關性均不好，P57、P58、P59、P60、P61、P170管位势分另0为87%，65%，10%，11%，4%，6%;②位于下游的P59、P60管位势均较低，表明心墙和坝基帷幕联合防渗效果较好，花管排水较为畅通。

通过绘制两个断面的测压管位势变化过程线可知：主坝心墙测压管位势相对较高，但心墙下游测压管位势迅速降低，且多年来基本稳定，波动较小，坝体防渗效果较好。

3.5 水平渗透坡降分析

根据监测资料，选取0+252和0+552两个断面进行水平渗透比降计算，计算结果见表2。

渗透比降计算公式为

J=△H/L

（2）

式中，J为渗透比降;△H为上下两排测压管水位差;L为上下两排测压管水平距离。计算渗透比降在0.019～ 0.052之间，远小于设计渗透比降，表明坝基渗流基本稳定。

4 测压管水位与库水位相关性分析

4.1 相关性计算

选取0+252和0+552断面测压管监测资料，建立相关性函数，相关系数及F检验结果见表3。

4.2 结果分析

以主坝0+252断面为例，绘制该断面测压管水位与库水位的相关图，并根据相关方程绘制测压管水位拟合曲线（见图7）及实测测压管水位变化过程线（见图8）。根据以上相关性分析可知：测压管水位与库水位的相关性系数很小，基本不相关，说明坝体心墙防渗质量较好。

4.3 渗流量回归分析

根据渗流量与库水位的关系（见图9），推算出主坝渗流量与库水位相关方程，见表4，并根据方程推算出特征水位时主坝渗流量。计算结果表明，大坝渗流量较小，总体防渗效果较好。

5 结论

根据坝体各项观测实时数据资料及分析成果，结合坝体外部巡视检查情况可得出以下结论：

（1）目前克孜尔水库主坝渗流量较小，心墙防渗效果较好;

（2）人工巡视检查反映主坝下游无渗透明流，无积水，无异常变形，渗流状况基本稳定，大坝运行工况基本正常;

（3）0+252断面下游位势略微偏高，可能是该断面心墙与坝基的帷幕灌浆局部风化或排水花管不畅导致的，应引起足够重视。

参考文献：

[1] 新疆水利水电勘测设计研究院.新疆渭干河克孜尔水库除险加固初步设计报告[R].乌鲁木齐：新疆水利水电勘测设计研究院，2007.

（编辑：李晓潆）

作者简介：杨顺刚，男，高级工程师，主要从事水库运行调度管理方面的工作。E-mail： 382821647@qq.com