某水庫大壩右岸繞壩滲流監(jiān)測性態(tài)分析

張化國，徐道昌，徐清明，楊艷釗

(湖北省谷城銀隆電業(yè)有限公司，湖北 谷城 441700)

某水庫位于鄂西北漢江支流，工程樞紐由混凝土重力壩、引水道、發(fā)電廠房及開關(guān)站等組成。水庫總庫容1.48億m3，興利庫容0.61億m3，為不完全季調(diào)節(jié)水庫。大壩按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)洪峰流量11 600 m3/s，1 000年一遇洪水校核，校核洪峰流量18 100 m3/s。

水庫右岸邊坡地下水為基巖裂隙水，水位埋深大，水力坡降6%左右，水庫蓄水后大壩岸坡可能會(huì)形成新的滲流場，易使岸坡巖體的穩(wěn)定性發(fā)生變化[1]。2000年初，將大壩右岸壩肩防滲帷幕延長了50 m，同時(shí)設(shè)置了坡面水平排水孔。為了對(duì)大壩右岸滲流情況進(jìn)行監(jiān)測，大壩右岸壩前設(shè)置3個(gè)監(jiān)測孔，分別位于右岸近壩上游邊坡，編號(hào)ZK32；右岸近壩下游邊坡，編號(hào)ZK46和ZK47。其中，ZK32采用人工萬用表回路探深法監(jiān)測，監(jiān)測頻次1次/每月，ZK46和ZK47進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，孔內(nèi)安裝廣東新會(huì)康宇測控儀器儀表工程有限公司生產(chǎn)的壓阻式自動(dòng)水位傳感裝置，監(jiān)測頻次1次/每日。

1 大壩右岸繞壩滲流地下水位變化過程線分析及評(píng)價(jià)[2]

1.1 右岸繞壩滲流地下水位變化過程線分析

1)位于右岸防滲帷幕前的地下水位觀測孔ZK32水位測值與水庫水位變化過程線基本重合，與水庫水位呈同步變化。水位變化過程線如圖1所示。

圖1 右岸地下水位觀測孔ZK32測值變化過程線圖

2)位于帷幕下游的地下水位觀測孔ZK46與上游水庫水位測值變化過程線變化規(guī)律基本一致，與上游水位呈同步變化，非降雨時(shí)段孔內(nèi)水位數(shù)值上略低于上游水位，稍滯后于上游水位，地下水位觀測孔ZK46受上游水位影響十分明顯。水位變化過程線如圖2所示。

圖2 右岸地下水位觀測孔ZK46測值變化過程線圖

3)地下水位觀測孔ZK47與上游水庫水位測值變化過程線變化規(guī)律基本一致，與上游水位呈同步變化，上游水庫水位上升，孔內(nèi)水位隨之上升，上游水庫水位下降，孔內(nèi)水位隨之下降。水位變化過程線如圖3所示。

圖3 右岸地下水位觀測孔ZK47測值變化過程線圖

1.2 右岸繞壩滲流性狀評(píng)價(jià)[3]

通過對(duì)右岸地下水位監(jiān)測孔ZK32、ZK46和ZK47的水位監(jiān)測分析，初步表明可能形成了一條從上游貫穿ZK46的滲流通道，帷幕防滲效果不明顯，但由于右岸帷幕下游側(cè)僅有地下水位監(jiān)測孔ZK46和ZK47，測點(diǎn)布置相對(duì)較少。因此，現(xiàn)有資料僅能初步表明帷幕防滲效果不明顯，可能形成了一條貫穿的滲流通道，而無法更進(jìn)一步分析和評(píng)價(jià)整個(gè)右岸防滲體系。

為進(jìn)一步深入分析和了解右岸繞壩滲流狀況，以及判斷是否會(huì)發(fā)生滲透破壞，應(yīng)增加布設(shè)繞壩滲流地下水位監(jiān)測孔，然后加密監(jiān)測，并及時(shí)分析監(jiān)測成果采取處理措施。

2 右岸壩下新增滲流觀測孔設(shè)計(jì)

為確保新增滲流孔與現(xiàn)有滲流孔形成滲流監(jiān)測網(wǎng)，能清晰的反應(yīng)目前存在的問題，查找滲漏通道，電站運(yùn)行管理單位于2019年委托工程原設(shè)計(jì)單位進(jìn)行大壩右岸增加繞壩滲流監(jiān)測孔的數(shù)量、位置、孔深的設(shè)計(jì)。方案如下：

1)在2號(hào)壩段帷幕下游縱向布置三個(gè)滲流監(jiān)測孔OH03、OH04、OH05形成一個(gè)典型縱斷面。

2)在2號(hào)壩段帷幕下游縱向布置兩個(gè)滲流監(jiān)測孔OH02、OH01與現(xiàn)有的ZK46形成一個(gè)典型縱斷面。

3)在3號(hào)壩段下游布置一個(gè)岸坡滲流孔OH06和現(xiàn)有的ZK46和新增的OH04形成一個(gè)典型的橫斷面。

4)現(xiàn)有的ZK47與OH05形成一個(gè)典型的橫斷面。

本次新增6個(gè)滲流監(jiān)測孔，鉆孔直徑φ110 mm，孔底應(yīng)深入最低地下水位線以下2 m，OH02和OH03兩個(gè)滲流監(jiān)測孔距離大壩帷幕線的距離不小于2.0 m。依據(jù)右岸地下水位線確定孔深如下：OH01孔深40 m、OH02孔深25 m、OH03孔深20 m、OH04孔深55 m、OH05孔深50 m、OH06孔深40 m?？孜徊贾靡妶D4所示。

圖4 繞壩滲流觀測孔布置圖

2019年11月，依據(jù)右岸壩下新增滲流觀測孔設(shè)計(jì)方案完成了6個(gè)繞壩滲流監(jiān)測孔鉆孔施工，并進(jìn)行水位監(jiān)測。目前大壩右岸9個(gè)繞壩滲流監(jiān)測孔組成了大壩右岸繞壩滲流監(jiān)測網(wǎng)，通過后期監(jiān)測，可以為進(jìn)一步分析和評(píng)價(jià)整個(gè)右岸防滲體系提供依據(jù)。

3 新增滲流孔觀測成果分析

鉆孔施工結(jié)束后，每日對(duì)孔內(nèi)水位進(jìn)行人工監(jiān)測，待孔內(nèi)水位變幅較小后，監(jiān)測頻次調(diào)整為每周監(jiān)測一次。2020年5月26日，在6個(gè)監(jiān)測孔內(nèi)加裝了北京基康公司生產(chǎn)的振弦式滲壓計(jì)，同時(shí)將ZK46、ZK47監(jiān)測孔內(nèi)2只壓阻式滲壓計(jì)更換為振弦式滲壓計(jì)，接入到大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測，每日7時(shí)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)一次。

3.1 OH1孔監(jiān)測成果

2019年11月18日至2020年6月20日，OH1孔內(nèi)水位變化過程線圖5所示。

圖5 OH1孔內(nèi)水位變化過程線圖

OH1孔內(nèi)水位最低降落至184.90 m穩(wěn)定，2020年1月份開始，孔內(nèi)水位的變化呈現(xiàn)出與庫水位變化一致的規(guī)律，時(shí)間滯后半個(gè)月，3月底開始，孔內(nèi)水位變化與庫水位變化基本同步，孔內(nèi)水位值比庫水位值低4 m左右。

3.2 OH2孔監(jiān)測成果

2019年10月24日至2020年6月20日，OH2孔內(nèi)水位變化過程線圖6所示。

圖6 OH2孔內(nèi)水位變化過程線圖

OH2孔內(nèi)水位在2020年2月初最低降落至189.63 m后，開始呈現(xiàn)逐步上升態(tài)勢，與庫水位的變化規(guī)律不一致，與壩址降雨無相關(guān)關(guān)系，2020年4月份以后，其孔內(nèi)水位值遠(yuǎn)高于庫水位值。

3.3 OH3孔監(jiān)測成果

2019年10月26日至2020年6月20日，OH3孔內(nèi)水位變化過程線如圖7所示。

圖7 OH3孔內(nèi)水位變化過程線圖

OH3孔內(nèi)水位最低降落至194.36 m穩(wěn)定，孔內(nèi)水位與降雨密切相關(guān)，當(dāng)壩址區(qū)域降雨后，孔內(nèi)水位迅速上升，降雨結(jié)束后開始下降，與庫水位的變化無明顯相關(guān)關(guān)系。

3.4 OH4孔監(jiān)測成果

2019年10月17日至2020年6月20日，OH4孔內(nèi)水位變化過程線如圖8所示。

圖8 OH4孔內(nèi)水位變化過程線圖

OH4孔內(nèi)水位與庫水位呈正相關(guān)關(guān)系，孔內(nèi)水位的變化與庫水位的變化規(guī)律一致，孔內(nèi)水位值比庫水位值低2 m左右。

3.5 OH5孔監(jiān)測成果

2019年10月25日至2020年6月20日，OH5測點(diǎn)孔內(nèi)水位變化過程線如圖9所示。

圖9 OH5孔內(nèi)水位變化過程線圖

OH5孔內(nèi)水位在2019年11月底開始與庫水位呈正相關(guān)關(guān)系，孔內(nèi)水位的變化與庫水位的變化規(guī)律一致，略滯后庫水位的變化，孔內(nèi)水位值比庫水位值低10 m左右。

3.6 OH6孔監(jiān)測成果

2019年10月21日至2020年6月20日，OH6孔內(nèi)水位變化過程線如圖10所示。

圖10 OH6孔內(nèi)水位變化過程線圖

OH6孔內(nèi)水位在2019年12月18日最低降落至168.86 m穩(wěn)定，之后孔內(nèi)水位開始呈現(xiàn)出與庫水位變化一致的規(guī)律，時(shí)間略有滯后，2020年3月底開始，其變化規(guī)律與庫水位的變化基本同步，孔內(nèi)水位值比庫水位值低18 m左右。

3.7 繞壩滲流監(jiān)測網(wǎng)成果分析

通過繞壩滲流監(jiān)測網(wǎng)中各觀測孔內(nèi)水位與庫水位變化的相關(guān)性可以初步判斷右岸邊坡縱向OH03-OH04-OH05和橫向OH04-ZK46-OH06兩個(gè)斷面上確實(shí)存在滲漏通道。

4 繞壩滲流的處理建議

建議組織相關(guān)專家對(duì)右岸繞壩滲流場及右岸邊坡穩(wěn)固情況進(jìn)行分析論證，判斷繞壩滲流對(duì)右岸邊坡是否造成實(shí)質(zhì)性危害，對(duì)壩基和結(jié)構(gòu)造成危害，以及滲漏損失是否降低工程效益。根據(jù)專家組論證結(jié)論，判斷是否需要對(duì)右岸采取水泥灌漿措施。