屈章彬  肖  强  石月春
（水利部小浪底水利枢纽建设管理局，河南 济源 454681）

摘  要：根据计划，小浪底坝前最终的泥沙淤积厚度将有120多米厚。为有效地利用坝前淤积泥沙所形成的天然防渗铺盖，在坝体结构设计时就考虑了利用淤积铺盖来减少大坝基础渗漏。本文通过小浪底水库运用8年来坝前基础渗压计的观测数据分析，结果显示坝前泥沙淤积削减了一半以上的大坝工作水头，可供类似工程设计和运行时借鉴。
关键词：水库泥沙淤积；大坝基础渗流；小浪底

1 概述

    小浪底水利枢纽是建设在多泥沙河流――黄河中游的一座壤土斜心墙堆石坝，最大坝高160m。小浪底水库的主要开发目标之一是减淤即减轻下游河道淤积。根据设计，小浪底坝前最终的淤积厚度将达120多米。为有效地利用坝前淤积泥沙所形成的天然防渗铺盖，在进行坝体结构设计时就考虑了利用淤积铺盖来减少大坝基础渗漏问题。水库蓄水后，检测到坝前淤积泥沙中值粒径约为0.005mm，属粉细沙，是良好的天然防渗土料。大坝典型剖面见图1。

图1  小浪底大坝典型剖面图

    小浪底水库于1999年10月下闸蓄水，2003年10月15日库水位达到265.69m，距设计正常蓄水位275m仅差9.31m，是水库蓄水以来最高水位。水库蓄水后，发挥了巨大的防洪、防凌、减淤、供水、灌溉和发电综合效益。
    为了监测蓄水后坝前铺盖的防渗效果，在坝基埋设了渗压计。水库蓄水8年来积累了大量的观测数据，通过这些数据可以对坝前泥沙淤积的防渗效果进行分析。

2 1999年10月～2003年7月水库蓄水初期

2.1坝前泥沙淤积

    小浪底水库蓄水前，坝前库底高程约为132m；水库蓄水后，随着泥沙的淤积，坝前淤积泥沙顶面逐年抬高，2000年9月25日、2001年12月22日和2002年12月18日坝前1.32km处分别达到160.30m、174.90m和180.50m；2003年7月11日坝前60m处达到178.8m，泥沙淤积厚度约47 m，淤积面基本为水平面。

2.2坝前淤积铺盖的防渗效果

    小浪底水库自下闸蓄水到2003年7月，水库最高水位为240.87m（2002年3月1日）。埋设在大坝帷幕前河床覆盖层中的基础渗压计P81的观测水位反映了经过淤积铺盖消减后的坝前基础水位，库水位与P81测值之差反映了淤积铺盖的防渗效果。1999年10月～2003年7月库水位及库水位与P81水位差观测过程线如图2所示。

图2  1999年10月～2003年7月库水位及库水位与P81水位差观测过程线

    从图2可以看出，从1999年10月水库开始蓄水到2001年8月，库水位与P81水位差总体上随库水位上升而增加、随库水位下降而减小，2000年11月8日，上游三门峡水库进行拉沙运用，小浪底坝前淤积明显，导致库水位与P81水位差突增16.4m，坝前其它渗压计读数也普遍下降，显示蓄水初期坝前泥沙淤积对大坝基础防渗效果显著。随着坝前泥沙淤积厚度增加速度的放缓或停滞，这种变化在2002年9月到2003年7月库水位在230以下时已变得不明显。

3 2003年7月～2007年高水位期间

    2003年后汛期，受“华西秋雨”影响，小浪底水库水位快速上升，10月15日达到265.48m，超出前期最高水位（240.87m）24.61m，距水库设计最高水位275m不足10m。2004年、2005年和2006年，水库最高水位分别为261.99m、263.41m和256.32m，水库进入高水位运行期。

3.1坝前泥沙淤积

    2006年11月26日，小浪底坝前泥沙淤积面高程为182.5m，比2003年7月11日抬高了3.7m，泥沙淤积厚度约为51 m，坝前淤积面仍然为水平面，泥沙粒径也基本未变。

3.2坝前淤积铺盖的防渗效果

    坝前泥沙淤积铺盖的防渗效果可以用水头削减比率来表示。所谓淤积铺盖削减的水头削减比率就是指淤积铺盖所削减的水头（库水位与铺盖下P81测值之差）与大坝上下游的水位差之比（用百分数来表示），其大小反映了坝前泥沙淤积铺盖的防渗效果。
    2003年7月以后，库水位及淤积铺盖的水头削减比率观测过程线如图3所示。

图3  1999年10月～2003年7月库水位及淤积铺盖的水头削减比率观测过程线

    图3可以看出，经过2003年汛后首次高水位运行以后，小浪底水库坝前淤积铺盖的水头削减比率与库水位的变化呈反函数关系，即随库水位升高而减小、随库水位降低而增加；随着高水位运行时间的延长，淤积铺盖的水头削减比率变化幅度也逐步减小，2006年以来一直稳定在50％～75％，也就是说，从坝基防渗来讲，淤积铺盖削减了大坝工作水头的一半以上，说明坝前淤积铺盖的防渗效果较好。

4 初步分析意见

    小浪底大坝防渗系统的设计原则为“以垂直防渗为主、水平防渗为辅”。水库最初三年蓄水位相对较低的情况下，随着坝前泥沙的快速淤积，库区水平淤积铺盖初步形成并逐渐固结，这对于防止库水从库底垂直向下渗流的效果非常明显而且渐趋稳定；随着坝前三角区淤积的完成，淤积面上升速度逐渐变缓甚至暂时停滞，在经过三个蓄水期高水位的运行以后，淤积铺盖对坝基的防渗效果随库水位升高而减小、随库水位降低而增加，随着高水位运行时间的延长，淤积铺盖的防渗效果逐渐稳定，淤积铺盖削减了大坝工作水头的一半以上，说明防渗效果较好。

参考文献：

[1]殷保合.黄河小浪底水利枢纽工程[M].中国水利水电出版社，2004 .