1、2022-12-261第六章 库坝区渗漏问题教 案武汉大学水利水电学院杨连生2022-12-262水库渗漏可分为暂时性渗漏和永久性渗漏两种。暂时性渗漏 水库蓄水初期，由于库水位逐渐抬高，因湿润、饱和库水位以下岩土层的孔隙、裂隙和空洞，导致库水量损失，这种方式的渗漏损失称为暂时性渗漏。一般情况下，这部分漏失的水量，不会渗出库外，而且经过一段时间后就会停止，并不构成对水库蓄水的威胁，更不致于影响水库的效益。暂时性渗漏量的大小，取决于被饱和岩层的体积及其空隙率，以及库区的地质条件和水文地质条件。例如，库盆若由空隙率高的岩层构成，地下水位又很深，或者是在干旱地区，暂时性渗漏损失的水量就会相对较大。永久
2、性渗漏 永久性渗漏是指水库蓄水后，库水通过库岸或库盆底部的岩土体中的孔隙、裂隙、断层及溶隙、溶洞等渗漏通道，向库外邻谷、低地或远处低洼排水区持续不断的渗水现象。这种向库区以外的渗漏，必将直接影响水库蓄水，还可能造成浸没、沼泽化、盐渍化等不良现象。第一节第一节 库区渗漏库区渗漏2022-12-263永久性渗漏，大多沿下列部位发生。通过库岸分水岭向邻谷或低地渗漏（图61a）图 612022-12-264坝下游河道使弯道，库水通过库岸向下游河道渗漏（图61b）；库水通过库底向远处低洼排泄区渗漏（图61c）。库区发生永久性渗漏，需具备一定的地质地貌条件，判断一个库区是否会发生永久性渗漏，一般从下述几个
3、方面入手进行研究分析。(一)地形地貌条件 水库渗漏与不同的地貌单元密切相关。如果库区周围的地形是山峦重叠、峰岭连绵的，那么，这类地形产生渗漏的可能性就很小。相反，库岸山体单薄，又有邻谷存在且下切较深，库水外渗的可能性就大（图 334a）。若水库修建在基岩山区河谷急剧拐弯处，河弯之间的山脊有的地方可能会很狭窄，这样的地形条件，就有可能产生水库渗漏。平原地区河谷一般切割较浅，库区与邻谷常相距很远，库水若要穿过河间地块向邻谷渗漏，一般是不容易的。但在河曲发育地段，河间地块比较单薄，则属可能产生渗漏的地形。2022-12-265 地形地貌虽然不是水库渗漏的通道，但在许多情况下，地质方面大的集中渗漏通道
4、，在地形地貌上总有一一定的反映。因此，找出地形对渗漏的不利地段，就可以提供一些相关现象和应该注意的环节，使之能够进一步从地质和水文地质方面去调查产生水库渗漏的可能性。(二)岩性条件 不同的岩性，对水库渗漏有着决定性的影响。按岩石性质，岩层有透水的和隔水的两大类，在分析水库渗漏问题时，对岩层的透水性能都要着重加以分析，因为强透水层可以导致水库渗漏，隔水层的存在则可以起到防渗作用。能够起防渗作用的是微弱透水或基本不透水的岩层，如粘土类岩中的粘土岩、页岩和粘土质沉积层，以及完整致密的各种坚硬岩层。如果库盆或库周围有隔水层存在，就能够起挡水作用，使库水不致向库外渗漏，如图 3-37 所示，因此，凡是可
5、以起隔水层作用的岩层，都要查明其厚度、分布范围、产状、裂隙发育程度等，以确定其是否能起防渗作用以及防渗程度和效果。2022-12-266基岩一般都比较坚硬致密，孔隙率小。库水如果要通过基岩发生渗漏，主要取决于各种裂隙和溶洞存在情况，以及沉积岩的层面充填情况。在第四纪松散沉积层中，对水库渗漏有重大意义的是未经胶结的砂砾(卵)石层，这些砂砾石、砾石、卵石层，空隙大、透水性强，如果库区存在这些强透水层并沟通库区内外，就可以成为水库渗漏的通道。例如，北京市郊十三陵水库，由于水库右岸大宫门附近存在古河道(图6-2 )，古河道由强透水的砂砾石层构成，当水库蓄水达到一定高程时，就形成集中渗漏，大量漏水，这是
6、工程竣工后一个相当长时期内末能满阵运行的一个重要原因。后经处理，才保证了水库正常蓄水。如果在河间地块存在砂砾石层，水库一岸又毗连另一条河流，且两河之间相距不远，或河间地块比较单薄，当这种河间地块是由强透水的砂砾石层构成，又具备一定的水文地质条件时，则会产生渗漏。库水沿砂砾石层渗漏，大多发生在平原地区的水库。(三)地质构造 与水库渗漏有密切关系的地质构造，主要有断层破碎带或断层交汇带，裂隙密集带即向斜构造、岩层产状等。（图63）2022-12-267图 623353352022-12-268图 63背斜和向斜构造与水库渗漏的关系主要从两方面分析：一是背斜和向斜核部伴生的裂隙密集带或层间剪切带，二
7、是透水层与隔水层相互配合和产状情况（图64、65）。3362022-12-269图 646465图 652022-12-2610(四)喀斯特条件 在喀斯特发育地区修建水库，最突出的问题是渗漏问题。这是因为喀斯特地区，洞穴纵横，暗河密布而成为渗漏通道，造成库水向邻谷、下游渗漏和坝基、坝肩绕坝渗漏。喀斯特的渗漏通道，主要有以下儿种。(1.)溶洞、暗河、落水洞、竖井等。沿这类洞穴通道能使库水大量流失。(2)溶蚀的破碎带，即石灰岩体经过溶蚀后，裂隙发育，且呈网状分布，是喀斯特地区分布最广，最普遍的-种渗漏通道。(3)溶隙和溶孔。在喀斯特地区虽然常见，但分布不均匀，渗漏规模较小。(五)水文地质条件 库区
8、的水文地质状况是水库能否发生渗漏的重要条件之一，尤其是库岸有无地下水分水岭，以及地下水分水岭的高程，对水阵的渗漏具有决定性的意义。如果库岸不存在地下水分水岭时，水库是否渗漏则取决于岩性及地质构造条件。如果存在地下水分水岭，通常有以下儿种情况。2022-12-2611地下水分水岭高于蓄水后的水库正常高水位，这种状况一般不会产生渗漏 图66(a)。(2)建库前，库岸存在地下水分水岭，水库蓄水后，正常高水位明显高于地下水分水岭肘，将会出现渗漏 图66(b)。(3)建库前，地下水从水库河谷流向邻谷，蓄水后，水头抬高，流速更大，则发生渗漏 图66(c)。(4)建库前，邻谷河水经地下渗透流向水库河谷，建库
9、后，邻谷水位出现低于水库正常高水位的情况，在这种情况下，水库将产生渗漏图66（d）662022-12-2612猫跳河电站渗漏（视频120）2022-12-2613库区渗漏视频1（241）2022-12-2614第二节第二节 坝区渗漏坝区渗漏水库蓄水后，坝上、下游形成一定的水位差(压力水头)，在该水头作用下，库水将从坝区岩土体内的空隙通道向坝下游渗出，称其为坝区渗漏。坝区渗漏分别产生于坝基或坝肩部位，前者称为坝基渗漏，后者称为绕坝渗漏(如图 6-7)。坝区渗漏量大小取决于库水位高度及渗漏通道存在情况(包括通道的渗透性、连通性、渗径长短等)。下面分第四系松散土石体透水介质与裂隙岩体透水介质两种情况
10、，讨论坝区渗漏条件。(1)第四系松散土石体坝区渗漏第四系松散土石体坝区渗漏 第四系土石体透水性取决于其粒粒度成分、密实度、分选性和土层结构等度成分、密实度、分选性和土层结构等，这些又与其成因、形成时代有关。实验表明，等粒土石体的渗透系数随粒径增大等粒土石体的渗透系数随粒径增大，渗透系数可以成百倍增大，如中一细砾石的渗透系数约为 1.110-1m/s，而粉砂一细砂只有 1.110-5/s。图672022-12-2615因而松散土石体地区渗漏主要产生于强透水的砂、砾(卵)石层，而粘土层透水性极小，被视为隔水层隔水层.从成因类型看，冲积物分选性好，细粒含量较少，透水性较好冲积物分选性好，细粒含量较少
11、，透水性较好，如近代河流砂砾(卵)石层的渗透系数达 1OOm/d 以上;洪、坡积物总的来说大小洪、坡积物总的来说大小混杂，分选性差，透水性较差混杂，分选性差，透水性较差;而冰债物几乎没有分选，透水性极弱而冰债物几乎没有分选，透水性极弱。同一同一成因的沉积物，随着沉积时代由新到老，透水性一般会变小成因的沉积物，随着沉积时代由新到老，透水性一般会变小。总之，第四系沉积物渗漏条件分析，应从第四系地貌和成因类型分析入手，注意查明粗粒物质和细粒物质的分布和结构组合状况注意查明粗粒物质和细粒物质的分布和结构组合状况。能否产生坝基渗漏不仅与透水层渗透性有关，往往还与相对隔水层的分布有关。如图6-8，由于上部
12、稳定分布的厚层粘土层隔水作用，库水不可能沿下部砂砾石层产生渗漏。在河谷地区建坝，中下游河段的阶地，掩埋古河床及现代河中下游河段的阶地，掩埋古河床及现代河床冲积物中的砂卵床冲积物中的砂卵(砾砾)石层，往往是造成渗漏的主要通道。石层，往往是造成渗漏的主要通道。由此而产生的层状或带状集中渗漏，应予特别注意。图682022-12-2616图 6768坝基渗漏绕坝渗漏2022-12-2617 (2)裂隙岩体坝区渗漏 裂隙岩体渗漏通道主要是各种结构面和溶蚀各种结构面和溶蚀空隙空隙(洞洞)及其开启性、充填情况、连通情况及其开启性、充填情况、连通情况。河谷形态特征河谷形态特征即是决定透即是决定透水性强弱和入渗
13、、排泄条件的重要因素。水性强弱和入渗、排泄条件的重要因素。在坝区发育的顺河断裂、裂隙密集带、岸坡卸荷裂隙带、纵谷陡倾和在坝区发育的顺河断裂、裂隙密集带、岸坡卸荷裂隙带、纵谷陡倾和横谷向上游缓倾的各种原生结构面，横谷向上游缓倾的各种原生结构面，都可以构成强烈的渗漏通道强烈的渗漏通道，特别是岩溶发育地区，当坝址位于河湾地带，坝肩两岸天然地下水分水岭低坝址位于河湾地带，坝肩两岸天然地下水分水岭低缓缓，而且坝址处无有利的隔水层存在时坝址处无有利的隔水层存在时，坝区渗漏常常是非常突出的问题。库水沿断层或裂隙密集带产生的带状渗漏带状渗漏，或者由于隔水层与透水层交互成层，库水沿其透水岩层产生的层状渗漏层状渗
14、漏，这两种形式的渗漏边界条件往往易于确定，也便于防治。而库水沿岩体中裂隙网络系统裂隙网络系统产生散状渗漏，无一定方向性，边界条件复杂而不明确，此时可以进行压水试验，根据渗透率 q 值大小绘制出透水性剖面图，以了解岩体的透水性(图6-9).2022-12-2618图 6969Lu：表示岩层透水率（q）的单位。一个吕荣为：在1MPa的压力下，每米试验段、每分钟压入的水量，以L/min计。利用钻孔压水试验可了解岩层的渗透性。2022-12-2619图6-10不同类型河谷渗漏条件示意图不同河谷地貌对坝基渗漏也有影响,主要考虑岩层产状与河谷方向的关系,河谷类型不同,其入渗入渗和排泄排泄条件各异(图6-10).2022-12-2620坝区渗漏1（视频130）2022-12-2621坝区渗漏2（视频125）NoImage
