某工程大壩蓄水前壩基滲流場分析及評價

阮 彥 晟， 陳 曉 鵬， 張 超 萍

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

某工程大壩蓄水前壩基滲流場分析及評價

阮 彥 晟， 陳 曉 鵬， 張 超 萍

(中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

大壩蓄水前，滲流場從無到有的動態(tài)監(jiān)測可以在一定程度上反映出防滲、導滲措施的可靠性，從而判別工程薄弱部位，一旦異常，可為工程補救提供技術(shù)支持，使大壩管理者及時發(fā)現(xiàn)大壩安全隱患并采取緊急補救和避險措施。目前尚未見到實測大壩初始滲流場演變的成果。某工程壩高為土石壩工程之最，且其壩基建立在覆蓋層之上，為國內(nèi)第一，其壩基滲流場尤應引起各方面的高度重視。對其滲流場進行了分析及評價。

土石壩；壩基；滲流場

在各種水壩建筑物中，土石壩歷史悠久，數(shù)量最多，事故亦最多。在我國已建的大中小型水庫中，90%以上是土石壩，而土石壩的失事數(shù)量約占大壩總失事數(shù)的60%。其中壩基滲漏又是土石壩失事的主要原因之一[1]。

壩基滲流是一個三維問題，影響因素比較復雜，邊界條件難以確定。在可研階段，大壩滲流場分布成果僅代表計算成果，從而導致根據(jù)設(shè)計計算或?qū)嶒灢捎玫姆罎B、導滲措施不可能很完善，整個壩基的實際滲流場形成過程不甚清楚；大壩蓄水前，滲流場從無到有的動態(tài)監(jiān)測可以在一定程度上反映出防滲、導滲措施的可靠性，從而判別工程的薄弱部位，一旦異常，可為工程補救提供技術(shù)支持，使大壩管理者及時發(fā)現(xiàn)大壩的安全隱患并采取緊急補救和避險措施。目前尚未見到實測大壩初始滲流場演變的成果。某工程壩高為土石壩工程之最，且其壩基建立在覆蓋層之上，為國內(nèi)第一，其壩基滲流場尤應引起各方面的高度重視。

1 工程概述

某水電站位于四川省康定縣境內(nèi)，系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫22級”中的第10級電站。壩址距上游的丹巴縣城約85 km，距下游的瀘定縣城為50 km，電站主要任務是發(fā)電，水庫正常蓄水位高程1 690 m，總庫容為10.75億m3，總裝機容量為2 600 MW。

工程樞紐主要由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、引(尾)水發(fā)電系統(tǒng)等組成。其中攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，壩頂高程1 697 m，最低建基面高程1 457 m，最大壩高240 m，壩頂長度為496.39 m，壩頂寬度為16 m。泄洪建筑物位于河道右岸，由三條泄洪洞和一條放空洞組成，從左至右依次為1#泄洪洞、2#泄洪洞、3#泄洪洞和放空洞。電站廠房為首部式地下廠房，4臺(4×650 MW)水輪發(fā)電機采用單機單管供水，“兩機一室一洞”的尾水布置格局，機組安裝高程為1 463.45 m。

壩址處大渡河由南東轉(zhuǎn)為南西流向形成一個90°的河灣。壩軸線附近河谷相對開闊，呈較寬的“V”型，兩岸自然邊坡陡峻，臨江坡高700 m左右，左岸1 590 m高程以下坡角一般為60°～65°，1 590 m高程以上坡 角 一 般 為40°～45°；右 岸1 660 m高程以下坡角一般為60°～65°，1 660 m高程以上坡角一般為35°～40 °；枯水期河道水面寬110～120 m，水深3～5 m。壩址區(qū)基本地震烈度為Ⅷ度。

電站于2010年12月正式開工建設(shè)，2016年10月下閘蓄水，計劃于2018年4月4臺機組全部建成發(fā)電，主體工程完工。

2 壩基滲流滲壓監(jiān)測布置

壩基防滲墻附近共埋設(shè)36支滲壓計：副防滲墻上游一支，測點編號為P40；主副防滲墻之間14支；主防滲墻下游3.5 m沿壩軸線壩基處布設(shè)4支；(縱)0+213.72順河向壩基處布設(shè)8支滲壓計；(縱)0+253.72順河向壩基處布設(shè)9支滲壓計；(縱)0+303.72順河向壩基處布設(shè)11支滲壓計。大壩基礎(chǔ)滲流場平面布置情況見圖1。

圖1 大壩基礎(chǔ)滲流場平面布置圖

3 壩基滲流場監(jiān)測成果分析

3.1 時間過程分析

壩基各滲壓測點隨上游水位變化過程線見圖2～6。從圖中可以看出：

(1)主副防滲墻之間壩基水位水頭折減3.05～17.53 m；主防滲墻下游3.5 m沿壩軸線壩基處水位水頭折減13.21～18.75 m，均低于上游水位。

(2)(縱)0+213.72壩基處順河向水頭折減2.64～14.74 m，(縱)0+253.72壩基處順河向水頭折減3.36～13.35 m,(縱)0+303.72壩基處順河向水頭折減6.15～17.53 m；滲壓水位均低于上游水位。

下游堆石區(qū)壩基處個別測點水位略高于下游水位，水頭差為0.36～5 m，初步判定其為下游水位反滲所致。

(3)副防滲墻上游側(cè)滲壓計所測水位與上游水位基本一致，防滲墻后壩基水位受上游水位影響，與其走勢相似但均低于上游水位，符合一般規(guī)律。

圖2 主副防滲墻之間壩基滲壓水位時間過程線圖

3.2 空間分布分析

主副防滲墻之間、主防滲墻下游側(cè)、(縱)0+213.72、(縱)0+253.72、(縱)0+303.72壩基處滲壓水位空間分布情況見圖7～12。從圖中可以看出：

圖3 主副防滲墻之間壩基滲壓水位時間過程線圖

圖4 (縱)0+213.72壩基處順河向滲壓水位時間過程線圖

圖5 (縱)0+253.72壩基處順河向滲壓水位時間過程線圖

圖6 (縱)0+303.72壩基處順河向滲壓水位時間過程線圖

(1)主副防滲墻之間壩基實測水位均低于上游水位，基覆分界線處滲壓水位左岸高于右岸。

(2)主防滲墻下游側(cè)壩基實測水位均低于上游水位，且水頭差在副防滲墻后進一步折減6.87～12.86 m，符合一般規(guī)律。

(3)順河向壩基滲壓水位基本呈現(xiàn)遞減規(guī)律，但堆石區(qū)滲壓水位基本上稍高于心墻區(qū)、反濾層、過渡層。

圖7 壩基副防滲墻后實測水位等值線分布圖

圖8 壩基副防滲墻后實測水位3D分布圖

圖9 主副防滲墻之間壩基實測水位分布圖

圖10 主防滲墻下游壩基實測水位分布圖

圖11 (縱) 0+213.72壩基實測水位分布圖

圖12 (縱) 0+253.72壩基實測水位分布圖

圖13 (縱) 0+303.72壩基實測水位分布圖

4 結(jié) 語

通過對某工程蓄水前大壩壩基滲流場進行分析后得到以下幾點認識：

(1)掌握了大壩基礎(chǔ)的工作狀態(tài)，為蓄水后大壩安全運行提供了數(shù)據(jù)支撐和分析。

(2)目前壩基防滲和排水設(shè)施總體工作狀態(tài)良好，大壩防滲排水設(shè)施對保證大壩穩(wěn)定起到了良好作用。

(3)大壩下一步有待經(jīng)受水庫正常蓄水的考驗。從大壩蓄水過程中滲流場從無到有的動態(tài)監(jiān)測中可以反映出上漲水位與滲流場演變關(guān)系，從而判別工程之薄弱部位，一旦異常，可為工程補救提供技術(shù)支持，使大壩管理者及時發(fā)現(xiàn)大壩安全隱患并及時采取緊急補救及避險措施。

[1] 王德厚.水利水電工程安全監(jiān)測理論與實踐[M].武漢：長江出版社，2007.

[2] 趙志仁.大壩安全監(jiān)測的原理與應用[M].天津：天津科學技術(shù)出版社，1992.

[3] DL/T5395-2007，碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范[S].

[4] SL551-2012，土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

(責任編輯：李燕輝)

2017-01-18

TV7；TV139.1;TV131;TV223.6

B

1001-2184(2017)01-0033-04

阮彥晟(1982-)，女，湖北荊門人，高級工程師，碩士，從事水電工程監(jiān)測設(shè)計工作；

陳曉鵬(1983-)，男，浙江麗水人，高級工程師，碩士，從事水電工程監(jiān)測設(shè)計工作；

張超萍(1989-)，女，湖南邵陽人，助理工程師，碩士，從事水電工程監(jiān)測設(shè)計工作.