1、基本情況

　　1.1工程概況

　　黃壁莊水庫位于河北省省會(huì )石家莊市西北30km滹沱河干流上，總庫容12.1億m³，設計水位127.6m，正常蓄水位120.0m.主壩工程于1958年始建，1959年攔洪，經(jīng)歷了1963年大洪水，1968年完成壩頂高程由125m擴建到128.7m.主壩位于馬鞍山腳下，南端自正常溢洪道左邊墩起，北跨過(guò)滹沱河河床與非常溢洪道右邊墩相接，主壩全長(cháng)1843m，最大壩高30.7m，為水中倒土均質(zhì)壩。

　　1.2工程地質(zhì)概況

　　主壩工程樁號由0+156.038～1+999.076，兼跨了馬鞍山殘丘、一級階地、河床、二級階地四個(gè)地貌單元。

　　河床右岸，0+156～0+300為一級階地，有3.0m厚的紅土層，基巖為大理石千枚巖及其互層，大理巖千枚巖溶蝕嚴重。

　　樁號0+300～1+000為河床部分，河床高程為100m，基巖為太古時(shí)代前震旦紀矽化灰巖與千枚巖互層及千枚巖與大理巖互層�；鶐r以上為砂卵石、砂礫石及砂層，覆蓋層厚7～16m.

　　河床左岸，1+000～1+999范圍內為二級階地，標高為117～125m，基巖為千枚巖、大理巖，上覆紅土卵石，厚約5m，表層為亞砂土及亞粘土。

　　1.3主壩防滲措施

　　主壩壩體上游河床部分填筑有粘土鋪蓋，長(cháng)180m，厚1～3m，與壩腳相接，壩下游坡腳筑有排水溝兩道，一道排除壩面雨水，一道排除壩基滲流，均流入下游滹沱河河河槽。河床段0+450～0+989下游壩腳為褥墊排水，其基礎與天然地基粗砂層相接，河床右岸壩軸線(xiàn)下游設有部分水平排水砂墊層，左岸壩軸線(xiàn)下游設有排水砂帶。

　　1.4壩基滲流觀(guān)測設施布置

　　主壩共設置7個(gè)壩基滲流觀(guān)測斷面，分別為0+258、0+450、0+705、0+850、1+050、1+200、1+400，共計26根測壓管。

　　2、主壩地下水動(dòng)態(tài)分析

　　從主壩地下水等水位線(xiàn)（庫水位119.0m）可看出，主壩地下水動(dòng)態(tài)與各段地基的水文地質(zhì)條件關(guān)系十分密切，總的來(lái)看是上游地下水位高，下游地下水位低，兩端地下水位高，中間地下水位低，但兩端并不對稱(chēng)，各段地下水位在本段內亦有不同的變化。（見(jiàn)下圖）

　　河床部分，上下游地下水位差別不大，一般為1～3m，右邊地下水位高，左邊地下水位低，但水位差一般不足2m，從歷年測壓管水位與庫水位過(guò)程線(xiàn)可看出，管水位變化與庫水位關(guān)系密切，隨庫水位升降十分明顯。滯后時(shí)間僅兩天左右或不足一天，且管水位的升降幅度不大。一般靠上游的測壓管水位升降值不足2m，下游測壓管水位升降值不足1m，靠近排水溝的測壓管在褥墊排水帶內，其水位變化更小。

　　左岸1+000以北的二級階地，其地下水位與河床部分有很大差別，以1+200為中心，地下水位向兩側緩降，接近河床部分陡降。如1+200斷面的24＃管，在壩軸線(xiàn)上游12.25m，當庫水位119.2m，管水位達118.56m，而河床相同軸線(xiàn)上的11＃管水位僅為101.13m，兩管水位相差17.43m.測壓管滯后時(shí)間大多在30天以上�？偟目磥�(lái)，二級階地地下水對庫水位的變化反應遲緩一些，這與其巖層透水性弱的地質(zhì)條件相適應。

　　右岸樁號0+300以南，壩基地下水位亦高于河床段但低于左岸。如庫水位119.0m以上時(shí)，0+258斷面壩軸線(xiàn)下游18.9m的1＃管水位，較河床段相同位置的12＃管水位高6m左右。

　　河床段0+450斷面，上游距壩軸線(xiàn)12.25m的5＃測壓管水位有異常變化，發(fā)現每當庫水位上升到118.0左右時(shí)，管水位均有一次突變現象，升高4m左右，每次庫水位產(chǎn)生的突變并不完全一致，突變后與庫水位建立的相關(guān)關(guān)系、規律性較差，但與庫水位升降速度關(guān)系很大。當庫水位下降較快時(shí)，管水位隨之降到原相關(guān)曲線(xiàn)上；庫水位下降較慢時(shí)，則管水位較緩慢的回到原相關(guān)曲線(xiàn)的位置。分析管水位突變的原因，可能是在117.0m以上壩體有裂縫，庫水位較高時(shí)，庫水沿管壁滲入管內，使管水位升高。理由是5＃測壓管在壩體上游護坡上，管口高程為120.84m，管身入壩體土面高程為118.5m.當庫水位118.0m時(shí)，壩體土已很薄，管身與土體結合不良時(shí)，滲水沿管壁滲入是可能的；再者，當庫水位下降時(shí)，管水位下降有個(gè)滯后時(shí)間，反應出的相關(guān)關(guān)系呈直線(xiàn)下降，然而，當庫水位緩慢下降時(shí)，則管水位就不再隨庫水位緩慢下降，反而又回到原來(lái)的相關(guān)關(guān)系曲線(xiàn)上。與5＃管同一斷面上的測壓管和兩側相鄰斷面相同位置上的測壓管均無(wú)異�，F象，因此5＃管的管水位異常反應是孤立的，需進(jìn)一步分析研究。

　　3、壩基測壓管水位與庫水位的相關(guān)關(guān)系

　　為了弄清庫水位與壩基各斷面測壓管水位的相互關(guān)系，進(jìn)而由實(shí)測資料推測未來(lái)高水位時(shí)壩基滲流的情況。利用已有實(shí)測觀(guān)測資料，選取有代表性的數個(gè)相對穩定的庫水位情況下的相應管水位，利用微機采用數理統計的方法，將以上選取的實(shí)測數據進(jìn)行回歸直線(xiàn)計算，得出每個(gè)觀(guān)測孔的庫水位與管水位之間的表達式，并利用這個(gè)線(xiàn)性表達式，預測124.0m、126.1m、127.6m高庫水位時(shí)各斷面的管水位值。

　　3.1歷年不同穩定庫水位的選取

　　自歷年內選取有代表性的數個(gè)庫水位，并要求在此庫水位左右穩定5天以上，即認為穩定在此水位

　　3.2歷年不同庫水位情況下各測壓管水位的選取

　　依據不同穩定庫水位，選取管水位，在同一斷面選取同一天測得的管水位值，不考慮因軸距影響造成的滯后時(shí)間，歷年最高、最低庫水位時(shí)的管水位，取其與之相對應的最高、最低管水位值，其它管水位值選取庫水位上升的情況，這樣滯后時(shí)間較為一致，同時(shí)運用中采取庫水位上升的過(guò)程。

　　3.3預測高庫水位時(shí)各斷面測壓管水位

　　將預測庫水位值直接代入回歸方程式h=a+b*H中，（h即可得出相應的預測管水位值，通過(guò)回歸分析計算，相關(guān)系數在α=0.01水平上顯著(zhù)相關(guān)，大多在0.80左右。預測測壓管水位值；a常數項；b回歸系數；H庫水位），

　　4、主壩壩基滲流穩定計算成果分析

　　對于建筑在強透水地基上的土壩，由于壩體填土的滲透系數與強透水層的滲透系數相差很大，故壩基地下水為滲流分析的主要因素，壩體可視為相對不透水部分，人工鋪蓋因其厚度很小且較長(cháng)，仍然視為透水部分。為確定各地段壩基的透水壓力分布情況，及其對壩基和壩體的影響，滲流分析時(shí)采用實(shí)測資料分析計算。主要內容有：庫水位118.0m及高于118.0m和預測高庫水位124.0m、126.1m、127.6m時(shí)，各斷面壩基水平滲透坡降及出逸比降、鋪蓋有效長(cháng)度、鋪蓋末端入滲比降、壩基滲透流量估算等。

　　4.1壩基水平滲透坡降及出逸比降

　　主壩河床段壩基地層特點(diǎn)自上而下分別為土、砂、砂礫、砂卵石層，設計壩基允許滲透坡降值為0.1.當庫水位為118.0m和超過(guò)118.0m時(shí)，利用實(shí)測資料計算得出，河床段最大水平滲透坡降為0.0312，遠小于設計允許值。預測庫水位127.6m的最大壩基水平坡降也僅為0.037，滿(mǎn)足工程安全運用要求。且除0+850斷面出逸外，其它斷面均不出逸，最大出逸比降為0.1765，小于臨界出逸比降。因此，主壩河床段在高水位作用下，地基巖層層間接觸沖刷、流失的可能性不大，不會(huì )產(chǎn)生出逸變形。

　　主壩的左右兩端，壩基滲透性及入滲條件都較差，下游排泄條件也差。在實(shí)測資料計算中，壩基水平滲透比降最大為0.0507，比河床段平均高0.02～0.03，即使在預測庫水位127.6m時(shí)，水平滲透坡降最大為0.077，亦滿(mǎn)足設計要求。

　　4.2上游鋪蓋入滲比降

　　在計算上游鋪蓋入滲比降時(shí)，其土層厚度僅考慮了天然土層及人工鋪蓋層，未計天然淤積，并依其滲透系數進(jìn)行了化引厚度計算。當庫水位118.0和高于118.0m時(shí)，壩前鋪蓋入滲比降均小于3.0，預測127.6m水位時(shí)，鋪蓋入滲比降最大為3.925.鑒于主壩河床壩基地層為良好的天然反濾層，具有良好的抗滲條件，預測在此入滲比降作用下，地基不致發(fā)生破壞。但在高庫水位時(shí)，應加強監測。

　　4.3壩基滲流量

　　主壩主要的透水層為河床部分的砂卵石、砂礫石，故此次只對河床段壩基進(jìn)行滲流量估算。從實(shí)測資料計算看，當庫水位118.0m或高于118.0m時(shí)，壩基滲流量估算值均小于0.19m³/s，在設計水位127.6m時(shí)，壩基滲流量也很小為0.232m³/s，對壩基影響不大。由此可知，主壩的水平防滲鋪蓋雖然未進(jìn)行過(guò)人工補強，但經(jīng)過(guò)40余年的運行，泥砂的淤積，對水平鋪蓋自然形成了良好地補強，河床段壩基滲流量一直較穩定且趨于安全。

　　由實(shí)測觀(guān)測資料計算的滲流分析各項成果得出，主壩壩基各項滲流穩定計算成果均滿(mǎn)足設計要求，即使在庫水位127.6m時(shí)，各項滲流計算成果亦滿(mǎn)足或接近設計要求。

　　5、結束語(yǔ)

　　通過(guò)對主壩壩基測壓管觀(guān)測資料分析，認為主壩工程經(jīng)過(guò)多年的運行，壩基防滲性能有效；壩基滲流是穩定的且趨于安全。即使在設計水位下，壩基基巖亦不會(huì )發(fā)生沖刷、流失等破壞現象。但考慮到左端1+200處地下水位較高，需對上游水平鋪蓋進(jìn)行加固補強等防滲措施。