新疆吉林臺一級水電站大壩“8·9精河”地震后檢查

郭玉嶸，陳志華

（1.國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，311122；2.浙江國貿(mào)集團(tuán)東方機(jī)電工程股份有限公司，浙江杭州，310016）

0 前言

2017年8月9 日，新疆精河縣（北緯44.27°，東經(jīng)82.89°）發(fā)生6.6級地震，震源深度11 km，震中距吉林臺一級壩址約60 km。大壩震感強(qiáng)烈且持續(xù)時(shí)間較長，大壩強(qiáng)震儀實(shí)測最大地震水平向動(dòng)峰值加速度0.145 g，相應(yīng)地震烈度7度。地震發(fā)生后水電站運(yùn)行單位立即對大壩進(jìn)行了全面檢查，加密觀測頻次，對觀測資料進(jìn)行分析，并根據(jù)以上成果對震后大壩進(jìn)行了安全性初步評價(jià)。

1 工程概況

吉林臺一級水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)尼勒克縣胡吉爾臺鄉(xiāng)境內(nèi)的喀什河上，距尼勒克縣城32 km，距伊寧市142 km。工程以發(fā)電為主，兼有灌溉和防洪效益，電站總裝機(jī)容量500 MW。

壩址以上控制流域面積6 163 km2，水庫總庫容25.3億m3，調(diào)節(jié)庫容17.0億m3，為不完全年調(diào)節(jié)水庫。水庫正常蓄水位1 420.00 m，死水位1 380.00 m，汛期限制水位1 419.50 m，設(shè)計(jì)洪水位1 420.05 m（P=0.2%），校核洪水位1 422.19 m（PMF）。樞紐建筑物由混凝土面板砂礫石壩、表孔泄洪洞、深孔泄洪洞、發(fā)電引水隧洞和發(fā)電廠房等組成。壩頂高程1 425.80 m，最大壩高157.0 m，壩頂長445.0 m。表孔泄洪洞布置于左岸山體內(nèi)，斷面尺寸為7.0 m×8.5 m（寬×高，下同）的城門洞型，隧洞長773.0 m，進(jìn)水口堰頂高程1 411.00 m，最大泄量581.5 m3/s，采用挑流消能。深孔泄洪洞位于表孔泄洪洞右側(cè)，斷面尺寸為6.5 m×7.5 m的城門洞型，隧洞長803.34 m，進(jìn)口底板高程1 340.00 m，最大泄量670.5 m3/s，采用挑流消能。工程于2002年2月開工，2004年10月下閘蓄水，2005年7月首臺機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，2006年4月全部機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，2006年10月工程竣工。

2 大壩抗震設(shè)計(jì)與措施

吉林臺一級大壩壩址區(qū)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度和相應(yīng)地震基本烈度分別為0.19 g和8度；100年超越概率2%的地震動(dòng)峰值加速度和相應(yīng)地震烈度分別為0.46 g和9度。大壩抗震設(shè)計(jì)烈度為9度，設(shè)計(jì)地震加速度代表值取基準(zhǔn)期100年超越概率2%，相應(yīng)的地震動(dòng)參數(shù)為0.46 g?？拐鹩?jì)算采用瑞典圓弧法、畢肖普法對正常蓄水位1 420.00 m+地震工況下的下游壩坡穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算大圓弧的安全系數(shù)分別為1.621和1.630，均分別大于規(guī)范允許值1.10和1.20；計(jì)算頂部小圓弧的安全系數(shù)分別為1.072和1.085，均小于規(guī)范允許值1.10和1.20。計(jì)算結(jié)果表明，地震工況時(shí)下游壩坡頂部表層局部不穩(wěn)定，其他工況下最小安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

參考已建工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合壩體地震估算成果，采取了以下主要抗震措施：

（1）壩頂預(yù)留足夠超高，在壩頂超高計(jì)算中地震安全超高取4.0 m；

（2）放緩下游綜合壩坡坡比至1∶1.96；

（3）對地震工況時(shí)下游壩坡頂部表層局部不穩(wěn)定部位，采取設(shè)置錨固于壩體內(nèi)的護(hù)坡混凝土網(wǎng)格梁進(jìn)行加固。

3 現(xiàn)場檢查

地震發(fā)生后立即進(jìn)行水工建筑物現(xiàn)場檢查，8月9日7時(shí)27分地震發(fā)生，7時(shí)35分對大壩各部位及附屬邊坡進(jìn)行巡視檢查，7時(shí)40分開始進(jìn)行震后加密觀測并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。8月9日15時(shí)30分對表孔泄洪洞內(nèi)進(jìn)行了震后巡視檢查，8月10日16時(shí)對深孔泄洪洞內(nèi)進(jìn)行了巡視檢查，8月10日下午對庫岸邊坡進(jìn)行了巡視檢查。

3.1 砂礫石面板堆石壩

大壩面板部位未發(fā)現(xiàn)明顯裂縫、變形等現(xiàn)象，地震時(shí)波浪痕跡最高不超過水面1 m。壩體邊坡總體無異常。

壩頂右岸有落石，散落分布于右壩肩、U形槽后平臺或滾落于壩下游擋墻后，塊石粒徑均較大，最大約60 cm×50 cm×40 cm，砸坑120 cm×110 cm，右壩肩平臺觀測箱有輕微損壞。聯(lián)合進(jìn)水口公路路面落石較多，車輛通行困難，防護(hù)網(wǎng)多處遭落石破壞，最大粒徑約100 cm×60 cm×50 cm，落石方量 2～4 m3，防護(hù)網(wǎng)破壞面積約20 m2。

壩后坡道路正常，無散落碎石；壩下游護(hù)坡網(wǎng)格梁無異常。量水堰水質(zhì)清澈，無異常。

3.2 泄水建筑物

3.2.1 表孔泄洪洞

表孔工作閘門少量滲水，為原有滲水；洞內(nèi)檢查和汛前檢查基本一致。新發(fā)現(xiàn)滲漏水點(diǎn)3處，樁號0+60左右側(cè)墻高5 m（接近邊墻頂部）處有滲漏水點(diǎn)，呈射流狀；樁號0+135邊墻頂部有浸濕狀滲漏水點(diǎn)；未發(fā)現(xiàn)其他新增滲、漏水點(diǎn)。洞身未發(fā)現(xiàn)新增裂縫，進(jìn)、出口處無落石堆積，運(yùn)行正常。

3.2.2 深孔泄洪洞

閘門密封良好，有少量滲水，啟閉機(jī)平臺上游左側(cè)墻角有浸濕，浸濕高度2 m，并有混凝土剝落。洞內(nèi)檢查和汛前檢查基本一致，未發(fā)現(xiàn)新增裂縫和滲漏水點(diǎn)。深孔進(jìn)、出口無落石，運(yùn)行正常。

3.2.3 啟閉機(jī)電源

聯(lián)合進(jìn)水口配電式箱變獨(dú)立的雙電源及1號發(fā)電洞啟閉室內(nèi)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)（功率450 kW）均未見異常。

3.3 近壩庫岸和工程邊坡

吉林臺牧場土質(zhì)邊坡有3處滑塌，滑塌方量不大；馬場滑坡處檢查未發(fā)現(xiàn)異常。庫區(qū)小島周邊土質(zhì)邊坡有2處塌落，未見明顯滑坡；右岸趾板樁號0+456～0+485 m處的BT20塌滑體水面以上部分未見滑動(dòng)跡象；庫區(qū)其他部位未見異常。庫岸局部塌滑對大壩安全未產(chǎn)生影響。

左、右岸壩肩邊坡、聯(lián)合進(jìn)水口邊坡、廠房后邊坡、BT20塌滑體及月牙形危巖體整體穩(wěn)定，未見明顯滑移變形；但聯(lián)合進(jìn)水口邊坡落石掉塊砸壞防護(hù)網(wǎng)，造成進(jìn)水口路面交通中斷；左、右壩肩邊坡落石掉塊分布在壩頂路面。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示震前震后表面變形變化不大。

4 大壩安全監(jiān)測

4.1 監(jiān)測項(xiàng)目

4.1.1 水平位移

在壩頂及下游坡壩0+320、壩0+260、壩0+203、壩0+119、壩0+060布置5個(gè)監(jiān)測斷面，采用極坐標(biāo)法觀測。

4.1.2 沉降

在壩頂及下游坡壩0+320、壩0+260、壩0+203、壩0+119、壩0+060布置5個(gè)監(jiān)測斷面，采用三角高程法觀測。另在壩頂布置4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，采用幾何水準(zhǔn)法觀測。

4.1.3面板變形監(jiān)測

面板與趾板之間周邊縫共布置11組三向測縫計(jì)，在面板垂直縫布置31支單向測縫計(jì)。

4.1.4 滲流監(jiān)測

在壩基深槽附近、壩基F32斷層、周邊縫等部位布置36支孔隙水壓力計(jì)，在兩岸壩肩共布置21支地下水位孔；在壩下游、河槽最低部位布置滲流匯集引渠，在尾水渠右邊墻布置1座梯形量水堰。

4.2 地震前后監(jiān)測成果分析

4.2.1 大壩變形監(jiān)測

地震前后壩頂沉降及水平位移無明顯變化，震后最大下沉2.65 mm（BD-6-03），震后向下游最大水平位移（2.48 mm）?，F(xiàn)場檢查未見壩頂出現(xiàn)明顯沉陷、錯(cuò)動(dòng)等變形跡象，與監(jiān)測成果沉陷值小相符。

4.2.2 面板變形監(jiān)測

地震前后面板周邊縫測值變化較小，最大變化量值為：JR-1-03測縫計(jì)的沉降測值增加2.41 mm、JR-1-05測縫計(jì)的剪切值增加2.99 mm，其余測點(diǎn)變化值均在1mm以內(nèi)。垂直縫開度變化小于1 mm。

4.2.3 滲流監(jiān)測

周邊縫面板后滲壓總體處于穩(wěn)定狀態(tài)，測值變化較小。其中1號、2號、5號、8號、11號滲壓計(jì)測值減小，9號、10號滲壓計(jì)測值先減小后升高，變化量值小于0.1 m，其余滲壓計(jì)測值基本不變。

壩基滲壓總體穩(wěn)定，滲壓計(jì)測值變化值較小，對比壩后主監(jiān)測斷面滲壓計(jì)測值，整體變化表現(xiàn)為測值略有增加，增加量值小于0.1 m。震前、震后大壩主監(jiān)測斷面浸潤線（浸潤線分布對比見圖1）：其中震前震后庫水位為1 418.50 m左右，震后浸潤線比震前略有上升，但量值很小。

左岸測壓管震前基本處于無水狀態(tài)，震后檢查發(fā)現(xiàn)UP-1-12水位上升較大，震后水位測值1 348 m，上升變化值為10.5 m；UP-1-25震后測值1 330 m，上升了1.5 m；UP-1-13和UP-1-24測值下降。右岸測壓管測值變化范圍均小于1 m，其中UP-1-21測值上升0.8 m。壩體測壓管測值保持穩(wěn)定，變化幅度較小。

7時(shí)26分地震發(fā)生，7時(shí)45分量水堰滲漏量為128.34 L/s（庫水位1 418.56 m），測值總體平穩(wěn)，未見異常。9時(shí)量水堰滲漏量為130.43 L/s（庫水位1 418.56 m），鑒于滲漏量在庫水位不變的情況下突增約2 L/s，立即對大壩滲漏量進(jìn)行加密監(jiān)測。地震當(dāng)日及當(dāng)月滲流量、庫水位測值過程線見圖2和圖3。

圖1 震前、震后大壩主監(jiān)測斷面浸潤線分布圖Fig.1 Distribution of the saturation line on the main monitoring section before and after earthquake

圖2 2017年8月9日滲漏量測值過程線圖Fig.2 Monitored seepage on Aug.9 2017

圖3 2017年8月滲漏量測值過程線圖Fig.3 Monitored seepage in August 2017

8～9時(shí)時(shí)段內(nèi)滲漏量測值增加2.238 L/s；9～10時(shí)時(shí)段內(nèi)滲漏量測值增加4.256 L/s，滲漏量持續(xù)增加，現(xiàn)場在對大壩庫水位、滲漏量進(jìn)行加密監(jiān)測的同時(shí)，多次進(jìn)行量水堰巡視檢查及人工比測工作，以確保滲漏量測值的準(zhǔn)確性。12時(shí)以后滲漏量依然在增加，但增加速率逐漸減小，11～12時(shí)滲漏量增量為3 L/s，15～16時(shí)滲漏量增量降低為不足1L/s。到9日21時(shí)大壩滲漏量達(dá)到143.26L/s，21時(shí)以后滲漏量趨于穩(wěn)定，測值在143～144 L/s之間變動(dòng)，至10日4時(shí)滲漏量測值達(dá)到最大值144 L/s，隨后在庫水位基本不變的情況下，滲漏量測值逐漸減小，呈下降趨勢。11日以后滲漏量受降雨影響略有增加，但增加量值不大，最大測值小于150 L/s。

地震后1 h庫水位未發(fā)生明顯變化，大壩滲漏量突增，并保持趨勢性增加，截至當(dāng)天21時(shí)，滲漏量趨于穩(wěn)定，最大滲漏量在144 L/s。相對地震之前，最大增量為16 L/s。后期監(jiān)測未見滲漏量異常變化，最大量值穩(wěn)定在145 L/s以下。

2017年8月9 日地震發(fā)生后庫水位持續(xù)下降，最低降至1 392 m（2018年3月底），其后上升至1 407.40 m（2018年6月21日），對應(yīng)的大壩滲流量為101.15 L/s，與震前相近庫水位1 407.55 m（2017年7月4日）對應(yīng)的大壩滲流量101.59 L/s基本持平，說明地震后大壩滲流量又恢復(fù)到震前水平。

5 結(jié)語

（1）本次地震實(shí)測最大地震水平向動(dòng)峰值加速度0.145 g，吉林臺一級大壩的壩體變形較小，壩頂路面及防浪墻結(jié)構(gòu)無損壞，上下游壩坡未見較大變形或滑動(dòng)；面板周邊縫、垂直縫變形較小；壩體浸潤線無明顯變化，大壩滲漏量短時(shí)間增大約16 L/s，最大滲漏量為144 L/s，震后約12 h后滲漏量基本穩(wěn)定；10個(gè)月后大壩滲流量又恢復(fù)到震前水平。綜合現(xiàn)場檢查、監(jiān)測成果，大壩經(jīng)歷“8·9精河”地震，抗震設(shè)計(jì)及抗震措施經(jīng)受了7度地震的考驗(yàn)，吉林臺一級大壩結(jié)構(gòu)完好。

（2）經(jīng)震后檢查，表孔、深孔泄洪洞結(jié)構(gòu)完好，閘門、啟閉機(jī)及供電電源運(yùn)行正常。泄洪設(shè)施運(yùn)行正常。

（3）本次地震期間，除吉林臺牧場土質(zhì)邊坡局部滑塌、聯(lián)合進(jìn)水口邊坡落石掉塊明顯、左右岸邊坡其他部位發(fā)生零星掉塊外，未發(fā)現(xiàn)其他異常；監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示震前震后工程邊坡表面變形變化不大。庫岸局部塌滑及工程邊坡掉塊對大壩安全未產(chǎn)生影響。

（4）地震后水電站運(yùn)行單位及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，開展大壩震后檢查和監(jiān)測，對測值異常的滲流量進(jìn)行加密觀測。運(yùn)行單位大壩地震應(yīng)急預(yù)案組織和實(shí)施是及時(shí)有效的。