平原水库渗漏的问题分析

平原水库渗漏的问题分析随着我国经济的发展，人类对水资源的需求量也逐渐增大。很多地区出现严重地缺水现象，如我国西北地区，这些地区拥有丰富的土地资源，但年降雨量小，空气干燥，作物生长需要消耗大量的水资源。修建平原水库进行蓄水，调蓄水量，进行灌溉。但诸多平原水库存在着渗漏问题，造成一系列的生态环境问题，因此本文对平原水库的渗漏危害和防治措施进行分析，能为水库设计和治理提供参考，防止水库渗漏给人类带来危害。1、平原水库的特点平原水库多建在江河的下游，例如中国的新疆、黄河平原等。河道中的水通过渠道进入平原水库，在水库中蓄积，在灌溉期，随渠道进入灌区。平原水库的建坝材料，多为土、石，方便于就地取材，可以在很大程度上降低工程造价。平原水库与山丘水库进行比较，有其显著地特点，平原水库的坝轴线较长，水库蓄水面积大，坝高较低；而山区水库多建在狭窄的河道峡谷中，其水库面积较为狭窄，但其水库的蓄水位高，因而水库蓄水量大。平原水库多建在灌区周边，便于水通过短距离的渠道就能进入灌区，防止水在渠道上的渗漏和蒸发损失。由于平原地区灌区面积大，耗水量大。平原地区工业也较为发达，工业用水量大。平原水库在农业、工业方面发挥着不可替代的作用。平原水库水的利用决定水库的建设地址较为局限。平原水库坝基下，含有深厚的透水层，有的坝段坝基下的透水层甚至是无限深。为节约工程造价，平原水库的筑坝材料多为就地取材，坝型多为土石坝。坝体及坝基土颗粒间存在着大量的孔隙和裂隙，部分水在高水头的作用下，进入坝体和坝基孔隙，水库很容易发生渗漏。水库的渗漏主要体现在两方面；一方面水透过坝体，从坝体的下游溢出。另一方面，水透过坝基，从坝基溢出。2、平原水库渗漏的危害由于坝基及坝体的性质决定，平原水库易发生渗漏。渗漏的危害很多，例如造成水库水量的损失、造成下游土地盐渍化或沼泽化等；当渗漏严重时，甚至危及大坝的安全稳定，导致溃坝。2.1浪费大量的水资源水库的首要任务是蓄水，供给人类的生产生活需求。但平原水库的坝基多为松散颗粒，坝基渗透系数很大，很容易造成渗漏危害。在余量充沛的季节，通过平原水库发挥作用，将多余的水蓄积起来，在枯水期时加以合理利用。由于地基和建坝材料的渗透系数均很大，造成大量的水量损失。干旱地区水分稀缺，温度较高，空气中的水分含量很低，水库的库区面积大，因而产生大量的蒸发，导致水库的水资源浪损失。2.2造成下游土地的盐碱化和沼泽化平原地区的农业都较为发达，平原水库建在灌区及村庄周边。随着库水位的增高，水在水头压力下，克服坝体或坝基孔隙间的摩擦力、毛细管力等，渗漏进入下游灌区，导致灌区的地下水位升高。干旱区的气温很高，地下水位越高土壤中的水分蒸发量大。水分受热时气相成气相的水，盐分随水到达土地的表层，造成灌区地表的盐渍化，严重影响作物的生长，致使作物减产，影响灌区经济的发展。蒸发较小的区域，地下水位不断升高，会逐渐形成沼泽化，同样会影响作物的生长。2.3威胁大坝的安全稳定随着平原水库水的上升，平原水库的上下游会形成较大的水头差，在水头差的作用下，水分通过土壤的孔隙，渗漏到水库下游。水在土壤孔隙中的渗流过程，实际上是水和土的耦合作用；水在渗流过程中逐渐带走坝体孔隙周围中的细小土颗粒，导致渗流通道逐渐被扩大。渗流过程中土体被带走，渗流通道逐渐增大，土壤的孔隙管径发生变化，孔隙压力改变，影响水在孔隙中流动。随着渗流的发展，渗流的水力坡降逐渐增大，当渗透坡降大于允许允许坡降，将会严重影响平原水库大坝的安全，严重时会导致大坝溃坝。3、平原水库渗漏的防治措施在设计及建造大坝时必须要考虑大坝的防渗作用，在库区、坝体、坝基设置防渗体，且防渗体在控制渗流量方面一定要效果显著。且平原水库渗流量越大，坝后土地盐渍化的影响范围越大。盐渍化严重影响库区下游的人类的生产生活，应积极的采取相应的防渗措施进行平原水库的防渗。3.1库区的防渗3.1.1土工膜防渗土工膜防渗属于水平防渗体。随着土工膜技术快速发展，土工膜防渗因具有优越的防渗性能和良好的适应地基变形的特性，被广泛运用于大坝的防渗，数十年来，土工膜技术用于土坝、堆石坝等工程上。用土工膜防渗有诸多优点，如造价低廉、施工方便、施工工期短、防渗效果好等。防渗体从大的方面分为水平防渗体和垂直防渗体。3.1.1水平鋪盖水平铺盖防渗属于水平防渗体。在平原地区建立水库，平原水库基础材料及筑坝材料都存在较多的孔隙及裂隙，必然会出现一定程度渗漏问题，目前解决库区渗漏的方法有很多，水平铺盖是有效的处理方法之一。在深厚覆盖层建造垂直防渗，工程量大造价高，且工期长。综合造价及工期等因素，水平铺盖适宜深厚覆盖层的地基情况下。3.2坝体的防渗3.2.1黏土心墙心墙是土石坝坝体的核心，发挥着重要的防渗作用，心墙位于大坝的中央位置，心墙的填筑的效果直接关系到大坝的安全运行。心墙材料一般采用黏土，粘土又分为普通粘土和高塑性粘土；粘土心墙的施工顺序一般为坝基反滤料的填筑、土工防渗膜的铺设、测量放线、黏土料填筑。3.2.2砾石和碎石土心墙砾石和碎石土的防渗性能明显低于粘土，但它有着独特的优越性，砾石和碎石土的侧限抗压强度低，雨水过后很容易湿化崩解，这类土的自愈能力很强。平原水库坐落在深厚覆盖层上，水库建好后，坝基及坝体很容易产生不均匀沉降，坝体心墙受到不均衡的力，导致心墙破坏。心墙材料采用砾石和碎石，心墙裂缝后可自行愈合，防止渗流破坏进一步恶化。3.3坝基的防渗3.3.1悬挂式防渗墙悬挂式防渗墙的防渗墙体只深入地层一定深度，用贯入度进行表示，并没有嵌入弱透水层或不透水层等隔水层。悬挂式防渗墙不能完全控制渗流，不能防止渗漏的发生，但是它能有效地延长实际的渗径长度，能集中消减大部分渗透坡降。从而使防渗墙体前后的水力坡降减小，大大提高了坝基发生渗透变形的临界水头。3.3.2封闭式防渗墙封闭式防渗墙是指墙体直接嵌入到基岩或相对不透水层一定深度，从而全面截断渗流，适用于坝基透水层较浅的情况。该种方法能有效地控制渗流，适于干旱区的平原水库的防渗处理，能有效的防止下游土地的次生盐碱化和沼泽化，防止渗漏带来一系列的危害。3.3.3半封闭式悬挂墙半封閉式防渗墙是指墙体隔断了一个不透水层或相对弱透水层，但在防渗墙下面还存在着透水层。该种方法并没有完全隔断库区与库区外地下水位的交流，平原水库库区的渗漏水可在干旱期补给库区外的地下水，库区外的地下水在丰水期时补给库区，有利于生态和谐。4、结语平原水库的坝基及坝体决定平原水库易发生渗漏，渗漏的危害及其严重，例如造成大量水资源损失、水库下游土地沼泽化或盐渍化、严重时甚至危害大坝的安全稳定。因此，在大坝设计及建造时，应充分考虑大坝的防渗措施。根据坝基地质情况，选择不同防渗措施；在地质条件复杂或常发生外力的情况下，可以结合多种防渗措施，以保证大坝的安全。参考文献[1]毛海涛，侍克斌，马铁成等.新疆平原水库透水地基渗流防治的重要性和有效措施[J].水利与建筑工程学报，2008，04.[2]常卓强，侍克斌，毛海涛等.非均质无限深透水坝基垂直防渗墙深度对渗流影响的初步研究[J].水资源与水工程学报，2012，04.[3]乔剑锋.平原水库防渗措施[J].长沙铁道学院学报，201