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-嚴德特灌區(qū)）運營管理。大壩為混凝土拱壩，庫區(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。

　　大壩建于1924年，壩體下游的壩面自20世紀六十年代中期就開始出現(xiàn)破損。由于滲漏，壩體的多孔混凝土開始出現(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寒氣候下破損的情況。一般而言，在澆筑完畢后，混凝土強度在50年內(nèi)是逐漸增長的，之后就開始慢慢減弱。

　　1995年，壩體安全獨立咨詢?nèi)死聿榈?哈蘭和南羽水電的代表們開始評估延長大壩壽命的各種方案。經(jīng)仔細研究，他們推薦在大壩上游面安裝美國CARPI土工膜系統(tǒng)。以此作為預防措施和加固方案。

　　其它經(jīng)哈蘭和南羽水電主管人評估的方案還包括：在大壩下游面設置排水層，其上進行噴錨支護，和在壩體下游設置碾壓混凝土支墩。但評估者認為土工膜系統(tǒng)更為有效，成本更低，并且對環(huán)境的影響小于其他方案。與此同時，南羽水電計劃修復62萬Kw的木葉電廠的發(fā)電機組，而這些電機的用水就是來自勞斯灣庫區(qū)。土工膜鋪設的時間按計劃與機組整修相配合，這樣能使得庫水位的降低與機組的外運同時進行，從而使發(fā)電損失降至最低。

　　為進一步降低安裝成本，南羽水電把庫水位降至原庫容的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的時間，這樣就提高了工作效率并使得工程更經(jīng)濟。

　　海協(xié)和美國CARPI于1997年9月開始鋪設土工膜系統(tǒng)，并于同年11月底完成，12月水庫重新開始蓄水。

　　2 效果追蹤：

　　為評判勞斯灣土工膜系統(tǒng)的成效，南羽水電定期對下列事項進行評估：

　　------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排水層。排水層將通過土工膜外滲的所有水聚攏起來，在系統(tǒng)底部有一個排水累計器和一個排水管。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。

　　為測定水位，南羽水電使用了Roctest模型，這是一個有標度線的水位指示器。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，滿足技術指標要求。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)流過大壩壩體，經(jīng)下游面的一個排水閥排出。

　　土工膜系統(tǒng)鋪設時，南羽水電確定了一個合理的排水量，即每分鐘不超過25加侖。南羽水電利用一個桶來測量從下游排水閥排出的水量。同樣也測量土工膜后的水位。對從系統(tǒng)排出的水每年進行兩次測量。此類測量將一直貫穿于土工膜的整個使用過程中。

　　1997年，南羽水電的第一次排水量讀數(shù)是1.35加侖/分鐘，遠遠低于運行要求的25加侖/分鐘。從此后，讀數(shù)在每年不同季節(jié)都會有微小的波動，但通過圖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，土工膜系統(tǒng)解決了壩體的滲漏問題。

　　2.3 大壩下游壩面混凝土狀況：

　　隨著土工膜系統(tǒng)的鋪設，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題。1997年前，勞斯灣大壩下游壩面總是因為滲漏而顯得潮濕，這種狀況一直持續(xù)到土工膜系統(tǒng)開始發(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)了有記錄以來的首次幾近干燥的情況。南羽水電還通過對壩體混凝土狀況及大壩下游壩面的混凝土剝落情況檢測證實了這一點。南羽水電工作人員自2001年以來定期使用測徑器測量混凝土表面與壩內(nèi)鋼筋的間距，測量結(jié)果顯示：混凝土的剝落開始減緩，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，達到了他們的最終目的。

　　2.4 維持養(yǎng)護的成本：

　　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，相對于其它備選方案，土工膜是花費最小的，還不足260萬美元。而選擇土工膜方案的關鍵原因是超過50年的預期工程壽命以及少量甚至無需養(yǎng)護的優(yōu)勢。這使得相對于其它修復方案來講，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期的低養(yǎng)護成本是基于這套系統(tǒng)在同類工程中的運用年限而估計的。勞斯灣大壩系統(tǒng)安裝之時，已有31個美國CARPI土工膜裝置應用在其它大壩上。從1997年到2002年，無一裝置需要任何修繕維護，使得它們的總使用年限達到484年，如果1997年之后大壩鋪設的系統(tǒng)也算上，則系統(tǒng)無需修繕的使用年限就增至574年了。系統(tǒng)繼續(xù)運作的唯一成本就是需要對土工膜后的水位和排水系統(tǒng)排出水量的測量所需要的人工費。

　　截至目前，這套土工膜系統(tǒng)還未經(jīng)修繕維護，所以這個估計已被證實是正確的。