第19卷 第1期 中 国 岩 溶 Vol.19 No.1
2000年3月 CA RSOL O GI CA SIN ICA M ar.2000
文章编号:1001-4810(2000)01-0073-08
BP神经网络在岩溶水库渗漏评价中的应用
杨桂芳,姚长宏,王增银,万军伟
(中国地质大学(武汉),武汉430074)
摘 要:岩溶水库渗漏受众多因素影响,对其渗漏量预测一直是水利工
作者的研究热点。本文根据非线性理论,综合考虑各种地质因素并由此
建立了一个神经网络系统。研究结果表明,该神经网络模型具有较高的
预测精度,是可行和实用的。在此基础上,利用此网络模型对水布垭水
利枢纽渗漏进行了定量预测。
关键词:BP神经网络;岩溶水库;渗漏;定量预测
中图分类号:T391;P642.25 文献标识码:A
0 前 言
岩溶水库渗漏一直是岩溶研究者和应用数学工作者十分关心的问题,但迄今为止,仍然没有较好的方法对其渗漏量进行定量预测。一方面,岩溶水库渗漏影响因素过于复杂,它涉及的水文地质条件大多是不完全定量的,甚至是随机的、模糊的,难以用确定性的模型加以描述;另一方面,岩溶系统的开放性,系统内各个因素之间是通过相互影响,相互制约的复杂交叉效应和动态效应达到系统内各个单元的自我排列、自我组织的,即影响其渗漏的各个因素之间存在着复杂的非线性关系,这个关系远非一个(组)简单的代数方程所能描述。鉴于此,我们对非线性理论特别是人工神经网络(Artificial Neural Netw ork,简称ANN)作为一种预测工具产生了兴趣。ANN是由一些简单具有自适应功能的神经元经过多层组织形成的网络,其突出特点在于能通过对已知样本的学习(训练),掌握输入与输出间的复杂的非线形关系(尽管这种关系并不一定能用数学表达式写出),并能对这种关系进行存储记忆,直接为预测服务。
1 BP神经网络模型
如前所述,人工神经网络是一种高度的非线性映射处理系统,具有强大的自组织、自学习、自适应和分类计算能力[1,2]。目前应用的神经网络有多种类型,其中BP(Back Propagatio n)网是应用最广、最先进,也是较成熟的一种网络,它的结构简单,工作状态稳定,易于硬件的配置和编程的实现。BP网是一种反向传递并修正误差的多层映射网,其对外界输入的响应是以并
国家自然科学基金项目(498720096)、广西自然科学基金匹配项目共同资助
第一作者简介:杨桂芳,女,1975年生,中国地质大学研究生院在读硕士。
收稿日期:1999-11-10
行的、非确定性的方式表现出来的。BP 神经网模主要由三层网络构成:输入层、隐含层和输出层(见图1)。某一层的神经元输出通过连接权因子的加强和抑制传输到相邻层神经元。除了输入层神经元外,网络中每一层神经元的输入是前一层神经元输出的加权和。其输入信号,激励函数和节点偏置确定了该神经元的激励程度(节点偏置能够在实际数据与激励函数输入、输出之间建立对应关系,拓宽了激励函数的定义域和值域)。由于隐含层神经元可以按不同的方式处理输入数据,从而解决了各个因素之间的复杂交叉效应和动态效应,大大提高了神经网络的
预测能力。
图1 BP 神经网络结构简图F ig.1 Simple str uct ur e of BP-AN N
2 输入信息的量化
影响岩溶水库渗漏的地质因素关系复杂[3]
,概括起来主要有以下三个方面:(1)定量数据:岩体渗透性、地下水位、渗漏水头、岩溶发育程度等;(2)定性变量:岩性、构造、防渗处理程度等;
(3)描述性信息:河谷结构、河床水文特征、渗漏通道形态等。
由此可见,数据的类型和性质特征复杂,定性和定量数据混杂,在进行神经网络输入时应首先对其进行量化处理。一般说来,描述性信息和定性变量进行等级划分(等级数主要根据精度确定,本文分三个不同的等级),为了简化计算和减少测量误差,定量数据也用等级表示(见表1)。
3 BP 神经网络学习
BP 神经网络的基本核心是BP 算法,由正向传播和反向传播组成。正向传播过程如下:选取任一样本输入网络,输入层的输出可直接等于其输出;也可经过归一化处理。然后转向隐含层,隐含层第j 个神经元的输入为:
N ET (j )= i
W ij O (i )
(1)
其输出为:
O (j )=f (N ET (j ))
(2)74
中国岩溶 2000年
表1 岩溶水库渗漏影响因素量化表
T ab.1 T able show ing quantization var iables affect ing t he leakag e in ka rst r eser vo ir s
因素等级
量值因素等级
量值岩石性质
(X 1)
碎屑岩夹碳酸盐岩不纯碳酸盐岩纯碳酸盐岩123分水岭地下水位
(X 6)
高于水库蓄水位低于水库水位(<10m)低于水库水位(>10m)
123断裂发育程度
(X 2)断层裂隙不发育断层裂隙一般发育断层裂隙很发育
123岩石渗透性(X 7)
弱渗透中等渗透强渗透123河谷结构(X 3)
横向谷斜向谷纵向谷123渗漏通道形态(X 8)
溶隙型溶隙管道型管道型123岩溶发育程度
(X 4)
岩溶一般发育岩溶较发育岩溶很发育
123渗漏水头(X 9)
小于50m 在50～100m 之间
大于100m 123河床水文特征
(X 5)
补给型悬托型排泄型
123
防渗处理程度(X 10)
已进行严密处理
略做处理未进行处理
123
其中N ET (j )为第j 层的输入值,W (ji )为第i 、j 层之间的连接权系数,O (i )为第i 层的输出值,f 为激励函数,一般为Sigm oid 激励函数。
最后经过输出层处理,其第k 个神经元的输入为:
N ET (k )= j
W (kj )O (j )
(3) 由此可在输出层得到学习样本的输出值
O (k )=f (N ET (k ))
(4)
此时,输出值一般与期望值(实测数据)存在较大误差,对于每个样本,其平方误差为:
E p =12 k (T (pk )-O (p k ))2
(5)
整个样品的系统误差为:
E =12 p k
(T (p k )-O (pk ))
2
(6)
式中T (p k ),O (p k )分别表示第p 个样本第k 个输出神经元的期望值和相应的输出值。
如果误差超过要求值,就需对模型进行反向传递。在学习过程中,BP 网络按照误差E p 减小最快的方式改变连接权系数,即沿着梯度变化的反方向改变权系数的值,使网络逐步收敛,直到获得正确的权系数。公式表达如下:
W (kj )=-
E P W (kj )
(7)
和
W (ji )=-
E P W (ji )
(8) 分析计算得到输出层的任意神经元连接权系数变化量,有:
W (kj )= (T (k )-O (k ))f '(N E T (k ))O (j )= !(k )O (j )
(9)
75
第19卷 第1期 杨桂芳等:BP 神经网络在岩溶水库渗漏评价中的应用
同理,对于隐含层,其变化量为:
W (j i )= f ′(N E T (k )) k
W (kj )!(k )O (i )= !(j )O (i )
(10)
其中 为学习步长,T (k ),O (k )为第k 个实测数据和计算数据。这个过程不断重复,完成对所有样本的学习,得到符合预测精度的人工神经网络模型。具体算法如下框图(见图2)
。
图2 BP 神经网络学习算法框图F ig.2 A lg or ithm figur e of BP-A N N
4 应用实例
前人已经收集整理了国内59个各类岩溶水库渗透实例。在此基础上,我们根据输入信息量化原则,分别对各水库的岩性(X 1)、断裂发育程度(X 2)、河谷结构(X 3)、岩溶发育程度(X 4)、河床水文特征(X 5)、分水岭地下水位(X 6)、岩体渗透性(X 7)、渗漏通道形态(X 8)、渗透水头(X 9)及防渗处理程度(X 10)进行量化赋值(见表2)。在赋值过程中,有四组样本的输入信息完全一致,通过平均化处理,我们得到54个有效样本(见表2)。为便于结果的验证,我们抽取其中4个样本作为检验样本。
由上可知,神经网络输入层应有10个神经元,分别对应X 1,X 2,X 3,…,X 10;输出层只有1个,即岩溶水库渗漏量。另外根据文献[2],如果神经网络具有一个隐含层,则可以完成超平面划分(输出结果以开凸区域或闭凸区域形式存在,即预测结果以线段形式分布);具有两个隐含层的网络能够输出超区域(输出结果以任意形状存在,预测结果以点形式分布)。针对岩溶水库渗漏影响因素的高度复杂性,本文BP 神经网络采用两个隐含层(具体结构见表3)。
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中国岩溶 2000年
表2 神经网络学习和检验样本表
T ab.2 Studying and testing samples of BP-AN N
因素
X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9X 10实测渗漏
量(T p k )
m 3/s
计算渗漏量(O p k )m 3/s 绝对误差(!)m 3/s 平方误差(Ep )m 3/s 学习样本
猫五
2
1
2
1
1
1
3
3
2
2
0.000
0.370
0.370
0.138乌江渡31121131310.0000.2700.2700.074大江口31311211110.0000.2400.2400.057大化21121222130.0000.2800.2800.079六甲21111111130.0000.1600.1600.027下桥21231112130.0000.6700.6700.442后水河21111111130.0050.1600.1550.025旧普韦布洛11111111230.0100.1900.180
0.030迎燕11211211110.0300.1700.1400.020穿歼11111111110.0600.1900.1300.017龙须河11211112120.0870.2300.1430.020登风31211111110.0870.1700.0830.006伏曼21311111110.1000.1800.0800.007仙人沱31111111110.1050.1500.0450.002猫三22211111130.1900.2200.0300.001木蓑衣11211111110.1900.1900.0000.000猫一22111211130.2000.2000.0000.000王家厂11211111110.2000.1900.0100.000奥依玛纳11112121230.2000.2700.0700.005若蓝31211111110.2000.1700.0300.001东峰22311211130.2100.2600.0500.002陈寺31211112110.2500.2000.0500.002猛登12111112120.2700.3400.0700.005猫六21211312110.3000.2400.0600.004灌江31221112120.3400.2500.0900.008巴蒙22123211120.4900.6400.1500.021独山21111112120.5000.1900.3100.097附廓22211111110.5000.2700.2300.056岭蒙21121123120.6000.5300.0700.005圭平21221111120.7000.2500.4500.206火石坡21221222120.7500.3000.4500.202拉浪21211221120.9500.1800.7700.596猫二3211121211 1.0000.8900.1100.013北关3222112211 1.0000.7100.2900.085花溪2122112212 1.2000.3800.8200.669马畔塘2223132312 1.310 1.3400.0300.000大潭3232112312 1.400 1.4300.0300.000肖家山2233112212 1.800 1.5300.2700.076水糟子3222232222 1.800 1.9400.1700.019克里马斯塔2312123232 2.000 2.0200.020
0.000明溪2322112312 3.000 3.1800.1800.031蒙特雅克1233332333 4.000 3.8800.1200.017小排吾2333122312 4.300 4.2000.1000.013大龙潭3213312313 4.400 4.2100.1900.040格八2233323323 5.00 5.1800.1800.038杜坎22323333337.000 6.9500.0500.002卡玛那233333333312.0012.030.0300.002猫四332333332320.0019.970.0300.000凯班333333333326.0025.960.0400.001桃曲坡333333332327.8027.830.030
0.001检验样本洛东21111111130.0000.1600.160
0.027里团2212312212 1.680 1.6400.0400.002金龙3223322312 3.000 3.2100.2100.046
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第19卷 第1期 杨桂芳等:BP 神经网络在岩溶水库渗漏评价中的应用
表3 神经网络结构表
T ab.3 M at erial str uct ur e of BP -A NN
结构层输入层第一隐含层
第二隐含层
输出层神经元个数(个)
10
7
4
1
网络通过学习和检验得计算结果(见表2)。对比实测渗漏量与预测结果可以看出,神经网络对岩溶水库渗漏量可作出精确估计。为了分析其预测精度,这里选择了两个指标:绝对误差和平方误差(见表2)。由其概率分布曲线(见图3)可得两者在不同置信度下的置信区间(见表4)
。
图3 渗漏预测绝对误差与平方误差概率密度曲线图
Fig.3 Pr obabilit y densit y curv es o f absolut e err or s and squar e err or s
表4 渗漏预测绝对误差与平方误差置信区间分布表
T ab.4 Distr ibutio n o f the confidence int erv al o f abso lute er r or s a nd squar e er r or s
指标
置信度
80%85%90%95%绝对误差(m 3/s)0.230.260.360.42平方误差(m 3/s )2
0.05
0.08
0.12
0.22
建立本网络根本目的在于预测清江水布垭水利枢纽渗漏。清江水布垭水利枢纽位于清江中游长阳县和巴东县交界线附近。其设计水位405m ,工程坝高230～250m ,库容47～50亿
m 3,装机容量150～200万kW ,是正在拟建的世界级特大型水利枢纽工程
。坝址位于三友坪向斜近核部东翼,受构造影响,坝区断层、裂隙发育。向斜核部主要是二叠系龙潭组(P 2l )、茅口
组(P 1m )和栖霞组(P 1q ),其中充当含水层的碳酸盐岩渗透性好,并且发育有多条岩溶管道,为水库渗漏创造了条件。作者根据野外现场调查和前期大量的勘测资料,详细地分析了清江水布垭水利枢纽渗漏的各种影响因素,并在三种不同防渗处理强度下,量化输入信息,经上机预测结果如表5。另外,根据上文误差分析,计算得不同置信度下的置信区间(见表6)。由预测结果和分析数据可知,水布垭水利枢纽在未作防渗处理时,渗漏量超过水库渗漏要求量(清江年平均流量5%,约7.5m 3/s );但只要稍作防渗处理就能达到要求。就此建议建设单位对坝址区域
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中国岩溶 2000年 长江水利委员会清江地质大队,湖北省清江水布垭(半峡)水利枢纽可行性研究选坝阶段工程地质勘察报告,1993年
渗流场进行模拟(现中国地质大学沈继方教授正在研究),确定所有渗漏通道具体位置和大小,采取封堵工程方案。
表5 水布垭水利枢纽渗漏预测结果表T ab.5 F or eca st results in Shuibuya r eserv oir
处理方案因素
X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9X 10水库渗漏预测结果(m 3/s )未作防渗处理233333333312.03略作防渗处理2333332232 5.02已作严格处理
2
3
3
3
3
3
1
1
3
1
2.05
表6 水布垭水利枢纽渗漏预测置信区间表(单位:m 3/s)T ab .6 Co nfidence inter val of t he leakag e for eca st in Shuibuya
置信度
绝对误差
85%
95%平方误差
85%95%未作防渗处理11.77～12.2911.61～12.4511.75～12.3111.56～12.30略作防渗处理 4.76～5.28 4.60～5.44 4.64～5.30 4.55～5.49已作严格处理
1.79～
2.31
1.63～
2.47
1.77～
2.33
1.58～
2.52
5 结 语
本文采用BP 神经网络对岩溶水库渗漏进行定量预测,一方面引用数量化理论对不确定因素进行量化处理;另一方面利用神经网络优点,充分考虑各影响因素与渗漏之间的非线性映射。实际应用表明,神经网络定量预测岩溶水库渗漏是理想的。其主要优点有:(1)避免了模糊或不确定因素的分析工作和具体数学模型的建立工作;(2)完成了输入和输出之间复杂的非线性映射关系;(3)采用自适应的信息处理方式,有效减少人为的主观臆断性。虽然如此,但仍存在以下缺点:(1)学习算法的收敛速度慢,通常需要上千次或更多;(2)从数学上看,BP 算法有可能存在局部极小问题。在本文,通过计算可以发现,渗漏量较小的水库计算误差(相对误差)较大,而渗漏量较大的则误差较小。因此,需要进一步改进算法,使预测模型得到补充和完善;建议在BP 网络训练前先对样本进行分类,可以采用ART 自适应模型或SOM 自组织模型。
参考文献:
[1] 焦李成.神经网络系统理论[M ].西安电子科技大学出版社,1990.[2] 殷勤业,杨宗凯等.模式识别与神经网络[M ].机械工业出版社,1992.
[3] 光耀华.岩溶水库渗漏预测的地质-数学模型——数量化理论在岩溶方面的应用[J ].中国岩溶,1992,11(3).
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第19卷 第1期 杨桂芳等:BP 神经网络在岩溶水库渗漏评价中的应用
APPLICATION OF BACK -PROPAGATION ARTIFICIAL
NEURAL NETWORK IN LEAKAGE EVALUATION
FOR KARST RESERVOIRS
YAN G Gui-fang,YAO Chang -ho ng ,WAN G Zheng-y in,WAN Jun-w ei
(China Univ ersity of G eoscie nces ,W u han 430074,China )
Abstract :Q uantitativ e forecast of the leakage from karst reservo ir s w hich is influenced by many facto rs has been a interesting research point .On the basis o f nonlinear theor y ,an ar ti-ficial neural netw ork system is established in this paper.In the sy stem ,m any geolo gic vari-ables are considered comprehensively.T he r esults sho w that back-propag ation A NN system sugg ested in this paper is av ailable for ev aluating the leakage fro m karst reservo ir s.For ex-ample ,the quantitativ e forecast results in Shuibuya karst r eser vior are 12.03m 3
/s w itho ut any treatment of the leakage, 5.02m 3/s w ith a little treatment, 2.05m 3/s w ith serious treatm ent to av oid the leakage,r espectively.
Key words :Back -propag ation artificial netw ork ; Karst reserv oirs ; Leakag e ; Quantita-tiv e fo recast
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中国岩溶 2000年
我区水库土坝渗漏的几种处理措施 摘要：土坝是土料堆积而成，具有一定的透水性的堤坝。因此水库蓄水以后总会有较小的裂缝或渗漏，这是不可避免的。但是，如果裂缝过宽或者渗漏量过大，坝坡出现台水散浸就会直接危及大坝安全。因此，对土坝裂缝、渗漏必须引起注意，及时采取措施进行处理。 关键词：小型水库；土坝渗漏；治理 一、土坝渗漏的类型与原因 1.坝体渗漏。一是筑坝土料差,如含有杂质,透水性大等,施工时碾压不密实；二是坝身单簿导致渗径过短；三是坝下排水体堵塞失效或根本未设排水体；四是坝下原封堵漏洞漏水；五是白蚁在坝体内筑巢产生危害。 2.坝基渗漏。坝基表层为厚度不大的弱透水层,下层为强透水层,没有采取必要的排水减压措施,形成管涌和流土石方；粘土铺盖暴露出水面,受到日晒而开裂,致使铺盖有效长度缩短,坝基渗透坡降增大,渗流出逸处形成管涌或流土；排水沟、减压井和其它设备被淤塞,失去排水减压作用,致使下游出现沼泽化,甚至形成管涌。 3.接触渗漏。土坝坝基未进行彻底清理；坝与地基接触面未做接合槽或结合槽尺寸过小；土坝与两岸连接处岸过陡,清基不彻底；防渗设备与基岩连接时未做截水墙；土坝与混凝土建筑物连接处未设防渗刺墙与防渗刺墙长度不足；坝下涵管未设截水环或截水环高度不足等。 4.绕坝渗漏。两岸山头比较单薄；基岩节理发育,岩石破碎,有裂隙、断层通过；施工时两岸取土,或因动物打洞、植物根茎腐烂形成孔洞,或因风浪淘刷,破坏了岸坡的铺盖,形成渗流的通道。 二、土坝的渗漏处理 1.增做粘土斜墙。 对防渗体土料差、透水性大的心墙或均质土坝，尤其是小（二）型水库的坝体渗漏，如当地尚有适宜做防渗体土料的，可以采取在坝上游做粘土斜墙的措施，形成一道新的防渗体，对于较薄透水层的坝基渗漏，也能结合处理，这样可达到
中小型水库放水洞渗漏处理技术应用 摘要：根据延安市引洛济延跨流域调水工程的实际特性及作者现场踏勘的情况，结合水源地和受水区高程差值，考虑输水线路段的地形地貌，引水方案布置按抽 水高度不同，对三个可行方案：低洞方案、高洞方案、全压力管道方案，进行了 分析和比较，通过工程直接费和运行费的综合比较后，得出高洞方案较优的结论。 关键词：水系连通；引洛济延；调水方案 1 调水方式选择 引洛济延工程水源地选择在洛河甘泉石门段，水源地高程约为1010m，受水 区出水口骨干坝位于南山峁沟，坝顶高程约为1210m，和水源地高差约为200m。依照输水线路走向及水源地和坝顶高差，给选定的受水区供水需经加压输水。 2 调水方案拟定 依据水源地和受水区高差，且整个输水段基本位于山区丘陵沟壑地貌区，所 以工程方案布置时考虑三种思路：第一种在石门水源地取水后，设加压泵站抽高，至与骨干坝顶高程相当，后经隧洞自流输水至受水区；第二种思路在石门水源地 取水后，也设加压泵站抽高，至比骨干坝顶高程高出30m左右，后经隧洞自流输水至受水区，这种思路虽然泵站静扬程较第一种高出30m，但是隧洞长度比第一 种短2km左右，也是一种可行的方案；第三种思路就是取水后经泵站加压抽高至 最高点约1370m左右，然后管道过分水岭后自流至受水区，这种方案的优点是没有隧洞工程，缺点为扬程较高，总静扬程达到了360m；综合以上分析，初步拟 定以下三个方案： 方案一：低洞方案 在石门水源地取水后，经二级加压泵站抽高，至与骨干坝顶相当高程约 1210m，后经隧洞自流输水至受水区，即隧洞高程约为1210m； 方案二：高洞方案 在石门水源地取水后，经二级加压泵站抽高，至比骨干坝顶高程高出30m左右，后经隧洞自流输水至受水区，即隧洞高程约为1240m； 方案三：全压力管道方案 在水源地取水后，经三级泵站加压抽高至最高点约1370m左右，然后管道过 分水岭后自流至受水区。 3 调水方案分析 3.1 低洞方案 低洞方案线路总长度15.9km，其中隧洞长度4.2km，压力引水管线长度 11.7km。方案为二级泵站提水：其中一级泵站从石门提水，石门高程约为1010m，一级泵站提水高度约为100m，二级加压泵站所在高程约1110m，位于前许寨下 游约1.2km右岸，二级泵站提水高度约为100m，至1210m高程后经南拐沟输水 隧洞自流至南山峁沟出水口，低洞方案总提水高度约200m。隧洞洞身断面采用 城门洞型，满足施工断面要求，洞身断面净宽2.5m，洞净高3.2m，直墙段高 1.95m，拱顶高1.25m，矢跨比为1/2。隧洞设计比降1/2000，进口底板高程1210.00m，出口底板高程1207.90m。管线自石门北沟、许寨和南拐沟北上，至 南拐沟与隧洞衔接，管道采用球墨铸铁管，单管布置，管径DN1200，管压1.0～ 2.0Mpa。 3.2 高洞方案 高洞方案线路总长度15.4km，隧洞长度2.2km，压力引水管线长度13.2km。
说明： 方案介绍： 一、深层水泥土搅拌桩防（截）渗墙： 使用地下连续墙作为地下基础的防渗，由于工程造价一直是防渗技术中较昂贵的，因而其应用范围受到很大限制。近年来，国内出现了薄壁防渗墙，从而拓展了其应用领域。中铁武汉工程机械厂于1998年申报已获国家专利的DZJ25多头小直径深层搅拌桩机，防渗墙的施工厚度为8ｃｍ～45cm，10年来在江苏、湖北、江西、山东、福建等省广泛应用并已取得很好的社会效益。 水泥土防渗墙是用水泥类浆液作为固化剂和原土通过叶片强制搅拌混合，利用固化剂和原土之间产生的一系列物理化学反应，使被加固土体硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，经多桩孔相割搭接形成连续的水泥土防渗墙。由于水泥土浆液的比重是自然水的2～3倍，因而在重力的作用下，水泥土浆液渗透到被加固土 体周围一定距离的土层中，因而形成了加固宽度大于搅拌宽度的一条防渗带。这种渗透加固的现象，在墙体开挖过程中可以观察到，墙体与原土之间没有明显的分界面；用探地雷达检测时，还可以发现其扩散的影响范围最远可以达到搅拌体外约1.0ｍ。 在水库除险加固工程中，适用于坝高20m左右、坝体及坝基均为土或沙砾、渗漏发生在浅坝基或坝体部位的水库。 二、多头小直径深层搅拌桩防（截）渗墙： 多头小直径深层搅拌桩机的问世，使各幅钻孔更能安全搭接形成连成一体的墙体，使排柱式水泥土地下墙的连续性、均匀性都有大幅度的提高。从现场检测结果看： 墙体搭接均匀、连续整齐、美观、墙体垂直偏差小，满足搭接要求。该工法适用于黏土、粉质黏土、淤泥质土以及密实度中等以下的砂层，且施工进度和质量不受地下水
位的影响。从浆液搅拌混合后形成“复合土”的物理性质分析，这种复合土属于“柔性”物质，从防渗墙的开挖过程还可以看到，防渗墙与原地基土无明显的分界面，即“复合土”与周边土胶结良好。因而，目前防洪堤的垂直防渗处理，在墙身不大于18ｍ且施工条件满足的条件下可选用多头小直径水泥土搅拌桩防渗墙。 三、充填灌浆 在对病险水库整治中实施灌浆堵渗的工程中，采用粘土充填灌浆技术有设备简单、投资省、工期短、易掌握、收效快的特点，对于处理小（二）型水库坝体渗漏、河堤、渠道的防渗、坝下涵管接触带的淘空回填、坝体的塌坑和裂缝，以及封填蚁穴都有较好的效果。对于下列问题，可采用充填灌浆的工程措施解决： 1、坝体局部碾压不实，或土料含风化石较多形成通道，致使在后坡呈分散渗漏点，或坝坡局部湿润。 2、坝体裂缝产生渗漏。 3、坝体集中渗漏淘空形成的坝坡塌坑漏斗。 4、结合药杀充填白蚁孔渗漏。 5、坝下涵管接触回填和封堵。 6、特别适用于坝体填筑骨料多、粘粒少，渗漏为局部渗漏（渗漏范围小），不适合于打水泥土搅拌桩解决防渗问题的水库。 四、帷幕灌浆 在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程。帷幕顶部与混凝土闸底板或坝体连接，底部深入相对不透水岩层一定深度，以阻止或减少地基中地下水的渗透；与位于其下游的排水系统共同作用，还可降低渗透水流对闸坝的扬压力（见图）。自20 世纪以来，帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段，对保证 水工建筑物的安全运行起着重要作用。按防渗帷幕的灌浆孔排数分为两排孔帷幕和多排孔帷幕。地质条件复杂且水头较高时,多采用3 排以上的多排孔帷幕。按灌浆孔底部是否深入相对不透水岩层划分：深入的称封闭式帷幕；不深入的称悬挂式帷幕。 采用帷幕灌浆进行防渗处理的措施适用于坝基有裂隙存在，坝基较为破碎的水库。 五、混凝土防渗墙 在松散透水地基中连续造孔，以泥浆固壁，往孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物。它是对闸坝等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一。防渗墙按分段建造，一个圆孔或槽孔浇筑混凝土后构成一个墙段，许多墙段连成一整道墙。墙的顶部与闸坝的防渗体连接，两端与岸边的防渗设施连接，底部嵌入基岩或相对不透水地层中一定深度，即可截断或减少地基中的渗透水流，对保证地基的渗透稳定和闸坝安全，充分发挥水库效益有重要作用。它也可作为土石坝中的防渗
公园人工湖防渗漏及防水毯施工措施The Antiseep and Waterproof Blanket Construction Measures of Park Artificial Lake■宗政■Zong Zheng[摘要] 随着我国国民经济的快速发展，城市公共设施日趋完善。大多数公园都会兴建人工湖以达到人与自然景观的和谐。本文就如何做好公园人工湖防渗漏及防水毯施工建设进行了浅议。 [关键词] 人工湖防渗漏防水毯施工措施[Abstract] With the rapid development of China's national economy,city public facilities are being improved. The majorityof the park will be built artificial lake landscape to achieve harmonybetween man and nature. This paper is discussed how todo the park artificial lake seepage prevention and waterproofblanket construction.[Keywords] artificial lake, leakage proof, waterproof blanket,construction measures前言和谐是当今社会的主题，建设人工湖有助于达到人与自然景观的和谐。但是人工湖在我们的实际建设当中还是会遇到一些问题和挑战。如，工湖防渗漏及防水毯施工。目前较多的人工湖基底防渗处理采用的是膨润土防水毯技术，除了具有施工方便、自然环保等优点外，还有利于水生植物在湖中的生长。但其在施工中却未引起高度重视，大多数人工湖投入使用后便出现渗漏现象。人工湖渗漏是指人工湖完工蓄水后，湖水沿湖底、湖壁的石块空隙、裂缝等向湖体外渗漏。湖体漏水会降低经济效益，增加管理部门的营运成本，也会使湖壁及大坝风化、脱落，影响
水库大坝产生渗漏的主要原因及其应急处理措施的探讨 摘要：渗漏是水库大坝在进行病险排查时发现的最普遍的病险形式。本文主要通过论述了渗漏的主要形式，分析成因，并结合工程实践，介绍几种应急处理方法和加固措施。 关键词：土质大坝渗漏形成原因处理措施 水库大坝渗漏通常是指水体向围护区以外渗流而产生水量漏失的现象，它的主要危害有：如其渗漏量较大，将使水库效益显著降低；降低软弱结构面强度，使某些岩土或断裂带充填物产生渗透变形；造成相邻低谷、洼地或坝基扬压力增加；下游地下水位抬升、建筑物地基浸没、失稳；引起坝肩、坝体滑动等环境地质问题；造成水库下游农田浸没和盐渍化等。由于这种渗漏现象通常是逐渐发展的，在一开始不会立即造成水库大坝溃决垮坝等大事故，但如不及时处理加固，任其自由发展，则很有可能导致灾难性事件。 本文主要论述水库大坝、溢洪道等永久性或半永久性挡水建筑物的渗漏问题，同时结合工程实践，提出相应的应急处理措施和方法。 一、渗漏的主要表现形式 土质堤坝的渗漏，常见的有坝基渗漏、坝体渗漏、涵闸渗漏、接触渗漏、绕坝渗漏和溢洪道渗漏等，现分述如下： 1、坝基渗漏 坝基渗漏通常是指水体沿坝基和坝肩透水岩土带渗流而发生漏失水量的现象。由于土石坝对地基强度的要求不高，因此基础的防渗处理好坏直接关系到土石坝的运行安全。有些水库地基基础复盖层很深，或其基岩为透水岩土带，如：未胶结或胶结不好的砂砾石层，砂砾岩、砂岩、岩体风化带或裂隙透水带；岩浆岩，非岩溶化沉积岩和变质岩中的断层、裂隙密集带；玄武岩、安山岩等喷出岩的柱状节理，层间裂隙和岩熔洞穴；还有一类为岩溶透水带，如石灰岩、白云岩、大理岩、页岩、泥质页岩等。建设过程中由于种种原因对地质情况未予探明或探明后却未及时按规范进行妥善处理，在运行多年后，隐患逐步暴露显现造成坝基、坝肩严重漏水。这种现象在五六十年代修建的水库中是比较多见的。 2、坝体渗漏 坝体渗漏主要是指库内水体透过坝身渗流到坝后而造成水量流失的现象。由于土质大坝是由土料填筑碾压堆积而成的，而土料本身具有一定程度透水性，在持续高水位下，如果填筑的土料选择不当或碾压不实，渗透到坝体内部的水分即会相应增加，浸润线和出逸点也会明显抬高，如不及时处理，就可能发生滑坡、漏洞、塌坑等现象，这对土质大坝的安全和稳定危害很大，其演变过程通常是从
第38卷第4期2019年8月 中国岩溶Vol.38No.4 Aug.2019 CARSOLOGICA SINICA 西南地区某岩溶水库渗漏分析 薛伟，袁宗峰，周密 （中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明650041） 摘要：西南地区某水库位于云贵高原中北部，库区可溶盐岩分布较广且岩溶较发育，中部有一条近南北走向的区域性断裂（F1）穿过两岸，为论证此水库成库的可能性，通过地表调查及物探，结果表明：此水库向低邻谷渗漏的可能性小，沿F1断裂带向南部或向下游渗漏的可能性问题不大，存在沿灰岩溶蚀通道向下游和向库外渗漏的可能性，沿左岸大理岩与灰绿岩接触带或大理岩向坝下游绕坝渗漏的可能性不大；水库正常蓄水位在Kc1底板高程以下有成库的可能。 关键词：水库；可溶盐岩；区域性断裂；渗漏；成库 中图分类号:TV223.4；TV697.3文献标识码:A 文章编号:1001-4810（2019）04-0508-07开放科学（资源服务）标识码（OSID）： 0引言 西南地区岩溶面积占西南地区幅员面积的三分之一以上［1］。由于岩溶发育的特殊性，复杂性［2］，地下水多通过岩溶管道发生渗漏。在可溶盐岩地区兴修建水库，首先是判断水库蓄水的可能，是否存在渗漏通道，二是要考虑水工建筑物的稳定安全［3］。根据相关资料，在可溶盐岩分布区，可溶盐岩是决定水库成立的关键因素之一，而构造条件、地形地貌对岩溶的发育方向和空间分布等具有重要的控制作用［4］。本文通过调查导致西南地区某水库渗漏的工程地质条件，分析其渗漏的可能性，以期为今后类似项目的建设提供借鉴。 1库区地质条件 某水库位于云贵高原中北部，地貌特征受构造控制，山川近南北向延伸，东西排列，总体地势北高南低，水库流域背靠卓干山，流域分水岭东北部卓干山为区内最高点。河段整体为“V”字型狭长沟谷，河谷总体呈“S”近SW向延伸，河谷弯曲，两岸地形较陡，其中在坝址上游左岸因开挖矿洞弃渣堆积形成一较开阔的平地，而右岸地形坡度一般在30°~40°，局部近直立，由于石料场开采形成高度不等的开挖平台。库区地层总体出露较为复杂，主要以泥盆系中统（D2d）、二叠系下统栖霞茅口组（P1q+m）地层为主，此外华力西期辉绿岩脉（ν）在坝址附近出露，三叠系上统舍资组及侏罗系下统冯家河组（T3s+J1f）（岩性为黄褐色薄层状泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩），与二叠系下统栖霞茅口组断层接触、与泥盆系中统呈角度不整合接触。华力西期辉绿岩为灰绿色致密次块状—块状侵入岩，眼球状构造，在平面上呈不规则椭圆状，在剖面上呈锥状，在左岸出露拔河高在20～40m 之间，在右岸出露拔河高约70m，辉绿岩与周边围岩之间接触带较起伏，因岩相不同而不同，与D2d在灰岩之间形成0.5~1.5m大理岩条带，局部可达30m，岩相接触带在平面上呈“m”状起伏出露，与T3s+J1f接触带见变质砂岩，宽度约1m。岩体多呈弱风化，岩石呈灰绿色，块状构造，致密坚硬［5］。 库区处于团街—大缉麻“多”字型构造带内，断层发育，龙测村—大缉麻断层（F1）断层从库尾右岸经 薛伟，袁宗峰，周密.西南地区某岩溶水库渗漏分析［J］.中国岩溶，2019，38（4）：508-514. DOI：10.11932/karst20190406 资助项目：云南省禄劝县本业水库工程（ND63-KM1207-0922） 第一作者简介：薛伟（1982-），硕士，高级工程师，主要从事水文地质、环境地质、工程地质调查研究。E-mail：182352667@https://www.doczj.com/doc/875017301.html,。收稿日期：2019-04-30
景观人工湖防渗漏 摘要：本文介绍了人工湖施工过程中防渗漏问题,随着技术进步和环境的要求，在人工湖建设中应高度重视并采取相应科学合理的设计方案、选择合适的防渗材料、施工工艺及管理处理措施。 关键词：人工湖防渗漏、HDPE防渗膜、施工工艺 清凉山森林公园位于西安市长安区上塔坡村凤栖塬，占地面积577亩，公园建设突出了以山为依托创造多层山体景观，以隋文化为载体彰显历史底蕴的特色设计，主要代表景观有：人工湖、半山亭、凤栖广场、佛缘广场、仿古桥、隋文帝雕塑、井勿幕纪念广场、老人活动区等。 清凉山森林公园的人工湖占地约30亩地，水深1.5米，湖水全部采用自循环系统。该湖位于山坡上，海拔约400米，是目前西安市区内海拔最高的人工湖，命名为大兴湖。 现在的人工湖大部分都有渗漏问题,但其在施工中却未引起高度重视,大多数人工湖投入使用后便出现渗漏现象。人工湖渗漏是指人工湖完工蓄水后,湖水沿湖底、湖壁的石块空隙、裂缝等向湖体外渗漏。湖体漏水会降低经济效益,增加管理部门的营运成本,也会使湖壁及大坝风化、脱落,影响湖体水生动植物,影响周围其他的建筑物及景观问题,给开发商带来负面影响。人工湖施工过程中防渗漏是较复杂的问题,也是经常遇到的问题,因此,在人工湖建设中应高度重视并采取相应的处理措施。 人工湖结构复杂，造形各异，一般有弯曲的河道，凸出的桥墩，形状各异的人工岛，不规则毛石挡墙，不同的景观驳岸等。（人工湖防渗如做刚性防水，可能会由于地基不均匀沉降，造成开裂渗漏，无法达到最佳防渗效果，而且成本高，施工周期长。）要做好人工湖防渗首先根据实际情况选择合适的防渗材料和防渗施工工艺和专业的施工队伍认真的根据现场不同情况采用不同的安装施工工艺，保证防渗工程的防渗质量，就成为了防渗成功与否的关键因素。设计方案经过多方考察最终采用HDPE防渗膜，它具有良好的机械性能和物理性能，可抵制基础不均匀沉降引起的变形开裂造成渗漏，防渗透系数高、施工简便、施工质量易于检测、工程造价成本相对低、自然环保,还有利于水生植物在湖中的生长，具有良好的抗穿刺能力，可适应景观人工湖防渗处理的各种工程环境。因此铺设人工湖HDPE防渗膜的施工工艺非常重要。 1．铺设前准备工作：首先要解决的重中之重的问题是场地的平整问题。人工湖蓄水后将会承受水的巨大压力；对湖底土壤来说，它除了要有足够的承载力以承受水压力外，还有一个不容忽视的问题就是场地平整问题，它要与主要防渗
常峪口水库除险加固工程大坝渗漏处理 摘要：常峪口水库大坝运行多年，坝体出现多条纵横裂缝，渗漏较为严重，两坝肩存在地基渗漏和绕渗问题，对于不同部位，采取了相应的防渗加固措施，取得了较好的效果。 关键词：大坝；渗漏；处理措施 1 工程概况 常峪口水库位于河北省宣化县东望山乡常峪口村盘肠河上游的火烧沟U 形峡谷内，距宣化县城26km，控制流域面积144.6km2。水库库容214万m3，兴利库容178万m3，防洪库容36万m3，灌溉面积4.2万亩，属以防洪、灌溉为主，兼顾养殖的小（1）型水库。水库防洪标准为50年一遇设计，500年一遇洪水校核。大坝由左、右岸非溢流坝段、溢流坝段、排沙洞、灌溉洞和发电洞等建筑物组成。大坝坝型为浆砌料石外壳埋石混凝土芯墙的双曲拱坝，坝顶高程1092m，最大坝高37m，坝顶弧长134.2m，坝顶宽2.0m，坝底宽10.0m，坝顶中心角125°20′，溢流坝段总长80m。左岸布置有重力墩，作为拱坝的人工拱座，重力墩长30m，最大墩高22m。溢流坝中间部位设有坝内排沙洞，为2.5m×3.0m(宽×高)的矩形有压洞，进口底高程1060m。排沙洞的左右侧各设有坝内埋钢管灌溉洞和发电洞，钢管直径0.8m，进口底高程1061m，采用阀门控制泄量。水库汛限水位1088.00m，正常蓄水位1088.00m。水库于1976年兴建，1982年竣工。 水库所处流域属寒温带大陆性季风气候，春秋多风少雨、夏季凉爽短促，昼夜温差较大，冬季寒冷漫长，气候干燥。流域内多年平均气温7.5℃，极端最高气温42℃，极端最低气温达-34.7℃。坝址区河谷呈“U”形，左右岸不对称。左岸上部平缓，岩石出露位置较低，岸坡平缓宽阔，右岸峭壁岩体完整，局部节理发育。坝基岩体主要为强风化角闪斜长片麻岩，节理裂隙发育，岩体较破碎，完整性较差，具中等透水性.。 2 问题分析 水库经过20多年的运行，大坝存在的主要渗漏问题： （1）经过多年运行，大坝坝体出现多条纵横裂缝，坝体渗漏较为严重；由于存在裂缝削弱坝体的整体性，对坝体的安全存在较大的威胁；上游坝面水位变动区及下游坝面渗漏部位，受冻融破坏，条石之间的勾缝脱落严重。 （2）左坝肩重力墩基础为角闪片麻岩，岩体破碎，节理裂隙发育，存在地基渗漏和绕坝渗漏问题，右坝肩岩体局部出露强风化，节理裂隙发育，具有中等透水性，存在绕坝渗漏问题。 （3）大坝坝体和左、右坝肩地基均存在渗漏问题，下游坝面有析出物，
某水库坝基渗漏原因及处理对策 吕锦伟 一、工程概况 某水库位于江北山区，水库建于1959 年，总库容为81.5 万m3。水库枢纽由大坝、放水涵、溢洪道组成，水库大坝为均质土坝，坝长143m，最大坝高16.3m，坝顶高程57.6m，水库具防洪、灌溉、养殖等综合功能。此水库虽为小（2）型水库，但因其位于山区，且下游有村民数百人，故其防洪功能较为重要。 目前水库大坝的除险加固工程正在进行，坝身防渗工程（坝身摆喷）已经结束，但大坝下游坝脚仍有一条渗水带。 二、地层情况 结合坝脚渗漏点的位置，进行了有针对性的勘探工作，勘探揭露地层如下： 0层，坝身填土，为重粉质壤土夹砾石及碎石：黄色，硬塑，砾石及碎石含量达30%~50%。层厚16.8m，层底高程40.80m。 ①层，砾、卵石：灰白色，湿，中密。层厚1.2m，层底高程39.60m。为坡积层，孔隙较大，钻进时不返浆。 ②1层，强风化石英砂岩：棕红色，湿，坚硬，裂隙较多，岩芯呈碎块状。层厚1.0~2.7m，层底高程36.90~38.60m。 ②2层，中等风化石英砂岩：灰白色，湿，坚，岩芯呈短柱状，裂隙较少。层厚3.0~4.2m，层底高程33.90~34.40m。 ②3层，石英砂岩：灰白色，湿，岩芯呈长柱状，基本没有裂隙。已揭露最大厚度3.8m，最深层底高程30.60m。具体地层参见图1。 三、坝脚渗漏原因分析 坝脚漏水原因只有两种可能：一是坝身漏水，二是坝基漏水。因漏水点距坝轴线较近，而坝高有16.5m，如果是坝身渗漏，则渗径太短、比降太大，且本身坝身已实施了摆喷截渗措施，所以不可能是坝身渗漏。 据了解，本水库防渗措施为摆喷，摆喷深度从坝顶算起为18.0m左右，摆喷已把渗透性较大的层坝身填土和①层砾、卵石层截住。而18.0m以下为强风化石英砂岩，为中等透水层，强风化石英砂岩的透水性较大，据现场压水试验，透水率分别达18.9Lu 及11.7Lu。 传统意义上石英砂岩不透水，但因其节理裂隙发育（节理3 组以上，不规则，呈X 型
人工湖湖底施工方案借鉴 我要在北方一个大学校园做一个人工湖，在查阅了很多的资料之后，关于防渗这方面大概就4种也是经常用的方法，1：混凝土2：土工膜3：防水痰4：黏土防水。 但这些除了黏土之外其他的防渗方法有以下的缺陷，主要是破坏了自然的生态平衡特举碧玉公园人工湖防渗漏探讨，构筑人与自然和谐相处这个案例如下：摘要： 随着城市的发展，无论前期的人工湖的建造，还是后期的水质维护，都应该站在环保生态的高度，贯彻资源节约，资源再利用，以人为本，合乎健康舒适的原则，达到人类与自然和谐发展。我们调研、整修、规划、实施做了这些工作，然而做得是很不够的，应该反省自己，由于当时的条件和认识问题，造成今天碧玉公园人工湖仍然渗漏问题，于今天，我直面这一问题，节能减排与碧玉公园人工湖防渗漏探讨，构筑人与自然和谐相处，想提供给各位参考。 前言： 随着城市的发展，菱钢碧玉公园人工湖在1992年建成，恰好是嵌在湘中大地上的一颗明珠。建成后，美化了十里钢城，调节了空气湿度，滋润着这一方山水。曾几何时，她给钢城职工家属和周边城市带来了无穷乐趣和自豪！然而从人工湖建成开园之日起，湖水就一直渗漏，湖面从未满过。尤其是近十年来，湖水渗漏更加严重。“这么大的人工湖每年每天要注水，还要养活这么多碧玉公园的职工，不节水能行吗？”所以曾经多次进行了防渗处理，湖水渗漏依然！碧玉公园人工湖防渗漏技术存在问题吗？是不是失败了呢？为什么会失败呢？几百万元的钱就不见了？这么说来人工湖渗漏问题不真的成了“金钱的黑洞”了吗？我们怎么走出“屡渗屡防，屡防屡渗”这个怪圈？难道说就毫无办法吗？人与自然又怎么和谐相处？可不可以填平这个人工湖用作建造游乐场、搞房地产开发？还有其它更好的人工湖防渗漏技术吗？到底是人工湖防渗漏技术有问题？还有我们在人工湖防渗漏问题存在思维上误区？也就是说人工湖渗漏问题到底是怎么样形成的，我们确认了吗？拷问碧玉公园人工湖防渗漏技术，认真求实地探索人工湖渗漏的原因摆在我们面前。 一、人工湖的“屡渗屡防，屡防屡渗”怪圈
水库大坝渗漏原因及处理方案分析 [摘要] 本文介绍某水库基本情况，对其渗漏险情及成因进行分析，最后提出了渗漏处理方法措施。 [关键词] 水库大坝渗漏治理措施 1.工程概况 本水库大坝坝顶高程为307.5 m，水库正常水位304.5 m，正常库容115.0 万m3，总库容143.0 万m3。水库位于山区，大坝为土坝，最大坝高16.82 m。根据《防洪标准》（GB 50201-94）规定，该工程为四等工程，小（I）型水库,其主要水工建筑物为四级，次要建筑物为五级。 2.渗漏险情及成因分析 2.1 渗漏险情 该工程1962 年 4 月开始蓄水投入运行，当年蓄水后，左坝脚出现30 m2散浸，1966 年7 月，洪水急剧上涨，坝涵出水口有明显土粒溢出，坝内坡严重变形，1975 年6月，洪水水位离坝顶 1.0 m 时，右坝脚出现约8 L/s 渗流量，在300.734 m 高程处，外坡发生沉陷，形成 6 个塌坑，最大塌坑直径2.5 m；1984 年汛期，洪水位离坝顶0.8 m，坝涵渗漏量加大为14 L/s，在坝内坡299.867 m 高程处，内坡出现沉陷，大坝出现险情；1998 年7 月，洪水上升较猛，而因库内输水隧洞阻塞，坝涵的放水卧管早已毁坏，坝涵侧墙断裂，在坝内坡298.00m 高程处出现漩涡水，当时采用抛石、棉被临时堵塞，坝外坡冲淘变形较大，其冲沟长20 m，宽1.5 m，右坝顶土料往下跨塌，严重危及大坝安全。 2.2 病险成因分析该大坝为均质土坝。 因周边均为白垩系下统洞下场组（K1d）紫红色泥质粉砂岩、粉砂岩，粉砂质泥岩及细砂岩风化而成的泥质红砂壤土，没有粘土，泥质红砂壤土土料质量差，而大坝填筑土料基本上均是红砂壤土。根据原施工记载，当时上大坝群众每天约300 多人，是“大兵团”作战，质量难保证。土层填筑厚度达1 m 多厚，每次夯压次数，土料填筑层，都未按设计要求操作，少压、漏夯严重。又因大坝在1977 年10 月加高 4.5m 时，未作接缝处理，从而造成大坝土质不均匀，加高所用的土料基本上杂乱土石，土料杂物多，孔隙率较大。土料填筑堆放坡比未达设计要求。土料直接从坝址附近就地取材，土料均为基岩风化而成，母岩因风化大部分含砂量较高，粘粒较少，所以防渗效果较差。根据ZK1 和ZK2 的钻探情况看，开孔之后就不返水，可见其透水性很大，加之填土土料的不均一及夯压不实，现场检查发现，孔深（0～12）m 坝体渗漏系数最大 2.07×10-3cm/s，最小值为1.53×10-3cm/s，孔深（12～16）m 渗漏系数为1.63×10-3cm/s，查规范该坝孔深（0～16）m 属强透水，其坝外的渗漏现象得到证实。在大坝左坝脚散浸面积达
仙洞沟水库渗漏分析及防渗处理措施 内容提要：对于新建水库来说，能不能蓄住水、能蓄住多少水，关系到水库建成以后运行效益的好坏。本文以拟建仙洞沟水库为例，结合工程情况及现场水文地质试验成果，详细介绍了库区、基坝、基肩渗漏量的估算方法，并根据实际情况提出对应的防渗处理措施。［1］ 关键词：水库；渗漏分析；防渗处理 1、概况 拟建仙洞沟水库位于山西省临汾市尧都区，是一座以农业灌溉为主，兼顾防洪、旅游和景区供水的综合利用小（1）型水利工程。 库区位于仙洞沟河中游山区，河谷呈“U”型，谷底宽15～30m。河流侵蚀作用强烈，河床下切较深，切割深度达90.0～110.0m，河床纵坡38‰，阶地不发育。两岸山势险峻，危崖高耸，山体雄厚。 正常蓄水位以下库岸地层岩性为寒武系上统凤山阶（∈3f）厚层白云岩、奥陶系下统（O1）厚层细晶含燧石结核白云岩；库底地层岩性为寒武系上统凤山阶（∈3f）厚层白云岩。∈3f与O1为整合接触关系，岩层产状近水平。根据地质勘察资料，正常蓄水位以下分布的白云岩强度高，岩体完整，抗化学溶蚀能力较强，未见大规模连通性溶洞，多以溶孔、溶隙形式发育，河谷岸坡局部可见小规模孤立溶洞（长轴一般小于2m），顺层发育。［2］ 库区地质构造简单，未见断层分布，节理裂隙发育中等。 本区地表水接受大气降水及基岩裂隙水的补给，向下游排泄至汾河。库区范围内地下水位低于谷底，地表水补给地下水。［3］ 2库区渗漏分析及防渗处理 2.1库区渗漏分析 库区回水范围内未见断层，节理裂隙发育中等，从岩体表面到岩体内部有明显减弱的趋势。可排除构造渗漏问题。 库区两岸分水岭远高于水库正常蓄水位，两侧山体雄厚，邻谷不发育。库区距离右岸分水岭约1.2km，距离右岸正常蓄水位以下的邻谷约3.5km；距离左岸分水岭约1.0km，距离左岸正常蓄水位以下的邻谷约4.7km。分水岭高、邻谷远，
浅谈水库工程中的防渗漏处理 发表时间：2010-03-30T19:54:04.623Z 来源：《中华建设科技》2010年第2期供稿作者：宁静 [导读] 水库工程一般是国家出资修建的关系到国际民生的重点建设工程 宁静（新疆巴州水利水电勘测设计院新疆库尔勒841000） 【摘要】水库工程一般是国家出资修建的关系到国际民生的重点建设工程。由于工程的特殊性,水利工程的防渗漏问题一直是全社会普遍关注的技术问题,对我国当前水库工程中防渗漏处理进行初步的总结和探讨,希望能够对改善水库工程渗漏问题有所帮助。 【关键词】水库工程；防渗漏；塑性混凝土防渗墙技术；化学补强技术 Shallow talk reservoir engineering in of defend and seep into processingNing Jing(Xinjiang bazhou water conservancy water electricity survey design hospitalKuerleXinjiang841000) 【Abstract】The reservoir engineering is general is nation property build of relation arrive international people's livelihood of point construction engineering.Because of the special of the engineering, the marine hydraulic engineering defend seep into the problem have been whole society widespread concern of technique problem, to our country current defend to seep into processing to carry on in the reservoir engineering first step of summary and study, hope can to improvement reservoir engineering seep into the problem have help. 【Key words】Reservoir engineering;Defend to seep into;The Su concrete defend a Shen wall a technique;Chemistry compensation technique 水库的渗漏问题关系到水库工程本身的质量,是我们在从事水利工程施工、管理和维护过程中需要特别关注的问题。水库渗漏如果没有得到及时的处理与修缮,一方面将会对水库本身的质量产生危害,从而缩短水库工程的使用寿命;另一方面也将威胁到水库附件居民的生产、生活,进而将“惠民”的水库工程变成了“害民”的烫手山芋。本文在此对我国水库工程中的防渗漏进行了探讨,希望能够对改进我国水库工程的建筑和维护有所帮助。水库的渗漏原因繁多,处理渗漏的技术也比较复杂,概括的来说,当前国内主要使用以下几种手段来处理渗漏问题。 1. 垂直防渗技术 垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况,以做成封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情,可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。 1.1塑性混凝土防渗墙技术。防渗墙的机理是:使用专用机具(乌卡斯钻机),在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔,以泥浆固壁,并利用高压泵将泥浆压入孔底,携带岩渣,再从孔底回流到地面,然后采用直升导管,向槽孔内浇筑混凝土,形成连续的混凝土墙,起到防渗目的。塑性混凝土是用黏土和膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性工程材料。普通混凝土相比,塑性混凝土弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、抗渗性能好的特点。塑性混凝土防渗墙的一般施工步骤是: (1)修建施工平台及导向槽; (2)划分槽段。槽段的长度宜尽量加长,以减少槽段间接头数量,提高墙体的整体性。但受墙基地质条件限制及成槽深度等因素影响,槽段又不宜过长。根据工程特点,采用冲击钻与液压抓斗相结合的“两钻三抓”成槽方式,即用冲击式钻机钻槽孔两端的接头孔,槽段中间部分用“三抓”完成。 (3)混凝土浇筑。采用直升导法浇筑水下混凝土由混凝土输送泵往储料斗送料。 (4)泥浆固壁。塑性混凝土防渗墙施工过程中,固壁泥浆直接影响工程的施工进程和槽壁的稳定,并能起到冷却钻头、润滑钻具、悬浮岩屑以及防止坍孔的作用。 (5)清孔换浆。抓斗在抓孔过程中,会有部分细砂或其他岩渣悬混在泥浆中,然后逐渐沉淀到底孔,抓斗在挖掘槽孔底部时也会遗留少部分细砂和岩渣,这些淤积物都必须在混凝土浇筑前清理干净否则,会给墙体质量带来危害。 (6)墙体塑性混凝土浇筑。塑性混凝土的浇筑采用泥浆下直升导管法,导管采用直径为250mm的钢制导管,丝扣连接,导管安装用16t吊车或冲击钻辅助下设。 (7)槽段连接。墙段连接采用接头管法,即在一期槽孔浇筑前在槽孔两端下设钢管,待混凝土初凝后,按一定的速度将其拔起,形成混凝土接头孔。 1.2高压喷射灌浆防渗技术。高压喷射灌浆防渗技术的机理是:按设计布孔,利用钻机钻孔,将喷射管置于孔内(内含水管、水泥管和风管),由喷射出高压射流冲切破坏土体,同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌,喷嘴上提,浆液凝固,在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体,起到防渗作用。 2. 水平防渗技术 水平铺盖分利用天然黏土和人工填筑黏土两种,可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行,不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工,可以满足渗透稳定,但渗透量较大,坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时,必须结合下游排水减压设施。 3. 使用化学补强技术处理水库渗漏 化学补强是在不改变原工程结构的前提下,利用原混凝土结构强度,对其薄弱环节产生的裂缝和破损部分,采用化学物质环氧材料进行局部修补的一种方法目的是恢复建筑物的整体性,保持混凝土的强度、耐久性和抗渗性。环氧材料具有较高的粘结强度,并具有一定的弹性能与新老混凝土很好地结合,是目前较理想的防渗堵漏新型材料,其组成成分主要有: (1)主剂环氧树脂是有环氧基团的高分子聚合物,其结构是线型的,本身不会固化,但流动态随温度高低而发生变化加固化剂后,具有良好的粘结性; (2)固化剂; (3)增韧剂; (4)稀释剂; (5)填料等。 具体步骤:首先清除混凝土表面污渍,先沿裂缝沟槽,把漏水处用水玻璃掺水泥止住水,然后用环氧砂浆修补,接着填筑环氧砂浆,待填满后用木板压紧压平。
水库工程防渗漏处理 摘要:防渗是水库、堤堰工程中重要的加固措施。由于工程的特殊性，水利工程的防渗漏问题一直是全社会普遍关注的技术问题，本文主要介绍了不同地质条件下防渗墙成防渗墙成槽成墙技巧。经工程实践，对我国当前水库工程中防渗漏处理进行初步的总结和探讨，希望能够对改善水库工程渗漏问题有所帮助。 关键词:水库工程、防渗漏处理 水库的渗漏问题关系到水库工程本身的质量，是我们在从事水利工程施工、管理和维护过程中需要特别关注的问题。水库渗漏如果没有得到及时的处理与修缮，一方面将会对水库本身的质量产生危害，从而缩短水库工程的使用寿命;另一方面也将威胁到水库附近居民的生产、生活，进而将“惠民”的水库工程变成了“害民”的烫手山芋。本文在此对我国水库工程中的防渗漏进行了探讨，希望能够对改进我国水库工程的建筑和维护有所帮助。水库的渗漏原因繁多，处理渗漏的技术也比较复杂，概括的来说，当前国内主要使用以下几种手段来处理渗漏问题。 1.垂直防渗技术 垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况，以做成封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情，可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。 1.1塑性混凝土防渗墙技术 防渗墙的机理是:使用专用机具(乌卡斯钻机)，在己建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔，以泥浆固壁，并利用高压泵将泥浆压入孔底，携带岩渣，再从孔底回流到地面，然后采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗目的。塑性混凝土是用戮土和膨润土取代普通混凝土中的大部分水泥形成的一种柔性工程材料。普通混凝土相比，塑性混凝土弹性模量低、极限应变大、能适应较大变形、抗渗性能好的特点。塑性混凝土防渗墙的一般施工步骤是: (1)修建施工平台及导向槽; (2)划分槽段。槽段的长度宜尽量加长，以减少槽段间接头数量，提高墙体的整体性。但受墙基地质条件限制及成槽深度等因素影响，槽段又不宜过长。根据工程特点，采用冲击钻与液压抓斗相结合的“两钻三抓”成槽方式，即用冲击式钻机钻槽孔两端的接头孔，槽段中间部分用“三抓”完成。 (3)混凝土浇筑。采用直升导法浇筑水下混凝土由混凝土输送泵往储料斗送料。 (4)泥浆固壁。塑性混凝土防渗墙施工过程中，固壁泥浆直接影响工程的施
第31卷第4期2017年 8月 资源环境与工程 Resources Environment & Engineering Vol . 31, No . 4Aug . ,2017 水库渗漏分类与处理措施研究 李会中u ’3, 郭飞2'潘玉珍1 (1.长江三峡勘测研究院有限公司，湖北武汉430074; 2.河海大学地球科学与工程学院，江苏南京211100; 3.三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心’湖北宜昌443002)摘要：针对水库渗漏分类研究少、不系统、欠规范之现状，基于广泛查阅文献与系统归纳总结，建立按 渗漏部位、渗漏介质及其组合的水库渗漏分类体系， 于水库渗漏类型、防渗条件差异的针对性处理措施， 践技能。关键词：水库渗漏；分类体系；处理措施 中图分类号：T V 223.4 文献标识码：A DOI ：10. 16536/j . c n k i . issn . 1671 -1211. 2017. 04. 030水库渗漏是指库水沿透水岩、土带向库外低地渗 漏的现象。由于水库渗漏轻则降低水库效益、影响水 库正常运行，重则恶化地质条件或周边环境，甚至危及 工程安全或给人民生命财产带来损失，因而在水库全 生命周期内对水库渗漏问题须给予高度关注[1]。本文 分析水库渗漏分类现状，采用综合分类法，提出较完整 的水库渗漏分类体系，以期提高或深化专业人员对水 库渗漏问题的认识,并结合多年工程经验，针对水库渗 漏类型或特点提出较系统的处理措施。 1水库渗漏分类 1.1水库渗漏分类现状 国内关于水库渗漏分类的文献主要有：(1) 崔冠英[2]在阐述水库与坝区渗漏时,指出库 水外渗途径有两种，即库区渗漏与坝区渗漏两类，库区 渗漏又可分为暂时性渗漏和永久性渗漏，坝区渗漏亦 可分为坝基渗漏和绕坝渗漏。(2) 涂水源等[3]分析了来宾县水库渗漏原因，将 来宾县水库渗漏类型分为孔隙型、裂隙型及岩溶型 3类。 (3) 周宁[4]总结了鄂西南岩溶地区水库调查勘察 并结合多年来工程实践，提出水库渗漏处理原则与基 以期提高从业人员对水库渗漏问题理论认知与工程实文章编号：1671 -1211(2017)04 -0493 -04实践，结合该区域岩溶水文地质条件及发育特征规律， 将该岩溶区水库渗漏类型划分为岩溶管道型和溶隙裂 隙型渗漏。 (4) 赵瑞等[5]分析了国内外岩溶水库发展，综 了水库岩溶渗漏及防渗的研究概况，指出按渗漏途径 分类的库区坝段渗漏和库区渗漏，其中库区坝段渗漏 包括坝基渗漏和绕坝渗漏，库区渗漏包括向邻谷或向 远排泄区渗漏，或通过河湾或支谷向下游渗漏。 (5) 吴长敏等[6]分析了毕节岩溶区水库渗漏的 功经验，并对岩溶区水库渗漏进行分类,即按渗漏途径 通常将渗漏分为坝区渗漏和库区渗漏两类。 (6) 韩鹏等[7]分析了枣庄市灰岩、变质岩不同域的水库渗漏量，建立了渗漏量与蓄水量的关系，为工 程修建及管理提供参考。指出不同岩性水库渗漏量特 点:灰岩区水库日平均渗漏量约为变质岩区水库的3.9 倍，同一蓄水量条件下，灰岩区的水库渗漏量大于变质 岩区水库。 从上述国内文献表述情况可以看出：(1)水库渗漏分类研究较少，分类相对较简单且 主要集中在岩溶地区，难以覆盖水库渗漏所有类型，分 类尚缺乏系统性； 收稿日期：2017 -07 -24;改回日期：2017 -07 -25基金项目：国家自然基金面上项目“水库滑坡渗流与蠕变耦合分析”（41372159)。作者简介：李会中（1964 -),男，教授级高级工程师，硕士，岩土工程专业，从事水利水电（岩土）工程勘察、设计生产与科研工作 E - mail ： lihz 8@ 163. com *通迅作者：郭飞（1987 -),男，博士研究生，地质工程专业，从事地质环境与地质灾害研究。E -mail : ybbnui .2008@https://www.doczj.com/doc/875017301.html, 数字出版网址：http : /Avww . cnki . net /kcms /detail /42. 1736. X . 20170725. 1716. 002. html 数字出版日期：2017 -07 -25 17:16