1 方案優(yōu)選
勞斯灣大壩位于加利福尼亞薩克拉門托北70英里外。大壩由其業(yè)主南羽水電（俄柔維利-嚴(yán)德特灌區(qū)）運(yùn)營(yíng)管理。大壩為混凝土拱壩，庫(kù)區(qū)面積為22.6Km2。是一座發(fā)電、供水和灌溉等綜合利用的水庫(kù)。
大壩建于1924年，壩體下游的壩面自20世紀(jì)六十年代中期就開(kāi)始出現(xiàn)破損。由于滲漏，壩體的多孔混凝土開(kāi)始出現(xiàn)碎片和裂縫，這又使得大壩下游壩面陷于凍融作用的破壞。這是典型的多孔混凝土在嚴(yán)寒氣候下破損的情況。一般而言，在澆筑完畢后，混凝土強(qiáng)度在50年內(nèi)是逐漸增長(zhǎng)的，之后就開(kāi)始慢慢減弱。
1995年，壩體安全獨(dú)立咨詢?nèi)死聿榈?哈蘭和南羽水電的代表們開(kāi)始評(píng)估延長(zhǎng)大壩壽命的各種方案。經(jīng)仔細(xì)研究，他們推薦在大壩上游面安裝美國(guó)CARPI土工膜系統(tǒng)。以此作為預(yù)防措施和加固方案。
其它經(jīng)哈蘭和南羽水電主管人評(píng)估的方案還包括：在大壩下游面設(shè)置排水層，其上進(jìn)行噴錨支護(hù)，和在壩體下游設(shè)置碾壓混凝土支墩。但評(píng)估者認(rèn)為土工膜系統(tǒng)更為有效，成本更低，并且對(duì)環(huán)境的影響小于其他方案。與此同時(shí)，南羽水電計(jì)劃修復(fù)62萬(wàn)Kw的木葉電廠的發(fā)電機(jī)組，而這些電機(jī)的用水就是來(lái)自勞斯灣庫(kù)區(qū)。土工膜鋪設(shè)的時(shí)間按計(jì)劃與機(jī)組整修相配合，這樣能使得庫(kù)水位的降低與機(jī)組的外運(yùn)同時(shí)進(jìn)行，從而使發(fā)電損失降至最低。
為進(jìn)一步降低安裝成本，南羽水電把庫(kù)水位降至原庫(kù)容的5%，即下降15.2m到18.3m，低水位使得盡可能多的工作可以在水上作業(yè)。同樣，較低的水位使得潛水員可以在水下停留更長(zhǎng)的時(shí)間，這樣就提高了工作效率并使得工程更經(jīng)濟(jì)。
海協(xié)和美國(guó)CARPI于1997年9月開(kāi)始鋪設(shè)土工膜系統(tǒng)，并于同年11月底完成，12月水庫(kù)重新開(kāi)始蓄水。
2 效果追蹤：
為評(píng)判勞斯灣土工膜系統(tǒng)的成效，南羽水電定期對(duì)下列事項(xiàng)進(jìn)行評(píng)估：
------土工膜后的水位；
------從土工膜排水系統(tǒng)排出的水量；
------大壩下游壩面混凝土狀況；
------維持養(yǎng)護(hù)的成本。
2.1 土工膜后的水位：
在混凝土大壩表面與土工膜背面之間有一個(gè)排水層。排水層將通過(guò)土工膜外滲的所有水聚攏起來(lái)，在系統(tǒng)底部有一個(gè)排水累計(jì)器和一個(gè)排水管。確定地膜生效的方法之一就是監(jiān)控排水層中水的體積。為使系統(tǒng)更加合理，南羽水電要求排水層中水位與排水管中水位的高差不能大于3m。
為測(cè)定水位，南羽水電使用了Roctest模型，這是一個(gè)有標(biāo)度線的水位指示器。每年兩次（通常在4月或5月和10月底）人為將指示器下放到土工膜排水層的一個(gè)水管內(nèi)，直至其接觸水體，并記錄下讀數(shù)。
1997年12月份，土工膜鋪設(shè)完畢后的首次讀數(shù)顯示土工膜后水深還不足15cm，明顯低于3m，滿足技術(shù)指標(biāo)要求。六年多后，土工膜后水位仍穩(wěn)定保持在首次讀數(shù)上。壓力水體并未接觸大壩上游面（這正是滲漏和其后凍融破壞的原因）。 [NextPage]
2.2 從土工膜排水系統(tǒng)排出的水量：
排水管可使?jié)B水在土工膜后排水層內(nèi)流過(guò)大壩壩體，經(jīng)下游面的一個(gè)排水閥排出。
土工膜系統(tǒng)鋪設(shè)時(shí)，南羽水電確定了一個(gè)合理的排水量，即每分鐘不超過(guò)25加侖。南羽水電利用一個(gè)桶來(lái)測(cè)量從下游排水閥排出的水量。同樣也測(cè)量土工膜后的水位。對(duì)從系統(tǒng)排出的水每年進(jìn)行兩次測(cè)量。此類測(cè)量將一直貫穿于土工膜的整個(gè)使用過(guò)程中。
1997年，南羽水電的第一次排水量讀數(shù)是1.35加侖/分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于運(yùn)行要求的25加侖/分鐘。從此后，讀數(shù)在每年不同季節(jié)都會(huì)有微小的波動(dòng)，但通過(guò)圖1我們可以看出所有隨后的讀數(shù)都低于1.35加侖/分鐘。 由此可見(jiàn)，土工膜系統(tǒng)解決了壩體的滲漏問(wèn)題。
2.3 大壩下游壩面混凝土狀況：
隨著土工膜系統(tǒng)的鋪設(shè)，南羽水電希望解決因滲漏產(chǎn)生的勞斯灣大壩凍融破壞問(wèn)題。1997年前，勞斯灣大壩下游壩面總是因?yàn)闈B漏而顯得潮濕，這種狀況一直持續(xù)到土工膜系統(tǒng)開(kāi)始發(fā)揮功效。而在2002年的12月，南羽水電以及加州大壩安全處發(fā)現(xiàn)勞斯灣大壩下游面出現(xiàn)了有記錄以來(lái)的首次幾近干燥的情況。南羽水電還通過(guò)對(duì)壩體混凝土狀況及大壩下游壩面的混凝土剝落情況檢測(cè)證實(shí)了這一點(diǎn)。南羽水電工作人員自2001年以來(lái)定期使用測(cè)徑器測(cè)量混凝土表面與壩內(nèi)鋼筋的間距，測(cè)量結(jié)果顯示：混凝土的剝落開(kāi)始減緩，這證明土工膜防滲系統(tǒng)有效阻止了下游壩面混凝土因凍融循環(huán)造成的破壞，達(dá)到了他們的最終目的。
2.4 維持養(yǎng)護(hù)的成本：
南羽水電在勞斯灣安裝土工膜系統(tǒng)的主要原因是其成本低廉，相對(duì)于其它備選方案，土工膜是花費(fèi)最小的，還不足260萬(wàn)美元。而選擇土工膜方案的關(guān)鍵原因是超過(guò)50年的預(yù)期工程壽命以及少量甚至無(wú)需養(yǎng)護(hù)的優(yōu)勢(shì)。這使得相對(duì)于其它修復(fù)方案來(lái)講，土工膜方案的分期還款數(shù)額低了許多，如表1所示。
土工膜的工程壽命及預(yù)期的低養(yǎng)護(hù)成本是基于這套系統(tǒng)在同類工程中的運(yùn)用年限而估計(jì)的。勞斯灣大壩系統(tǒng)安裝之時(shí)，已有31個(gè)美國(guó)CARPI土工膜裝置應(yīng)用在其它大壩上。從1997年到2002年，無(wú)一裝置需要任何修繕維護(hù)，使得它們的總使用年限達(dá)到484年，如果1997年之后大壩鋪設(shè)的系統(tǒng)也算上，則系統(tǒng)無(wú)需修繕的使用年限就增至574年了。系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)作的唯一成本就是需要對(duì)土工膜后的水位和排水系統(tǒng)排出水量的測(cè)量所需要的人工費(fèi)。
截至目前，這套土工膜系統(tǒng)還未經(jīng)修繕維護(hù)，所以這個(gè)估計(jì)已被證實(shí)是正確的。
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