巴基斯坦卡洛特水電站河灣地塊滲控監(jiān)測分析

丁林 杜澤快 彭紹才

摘要：巴基斯坦卡洛特水電站壩址區(qū)為典型的河灣地貌，河灣地塊山體單薄、寬度較窄，局部存在分布于砂巖中的規(guī)模相對較大裂隙，宏觀上存在庫水穿越天然河灣地塊向下游發(fā)生滲漏的條件。通過在河灣地塊關(guān)鍵部位布設(shè)滲流監(jiān)測設(shè)施，獲取河灣地塊地下水位、巖體滲透性等水文地質(zhì)條件，分析了現(xiàn)有帷幕布置方案下河灣地塊的防滲性能，對河灣地塊滲控方案可靠性進(jìn)行了合理評價。該成果可為其他類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：河灣地塊;滲控分析;地下水位監(jiān)測;卡洛特水電站;巴基斯坦

中圖法分類號：TV223.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.11.007

文章編號：1006 - 0081（2021）11 - 0031 - 04

0 引 言

中國大型水利水電工程多建設(shè)在高山峽谷地區(qū)，其中許多工程選擇布置在河勢轉(zhuǎn)彎位置，利用河灣地塊截彎取直布設(shè)過水建筑物，為泄洪水流提供良好的消能條件，并有利于減少開挖工程量。大多數(shù)工程的河灣地塊區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如烏江銀盤水電站[1]、溇水江坪河水電站[2]、湖南托口水電站[3]、烏江沙沱水電站[4]、湖北三里坪電站[5]等，均存在水庫蓄水后庫水穿越天然河灣地塊向下游滲漏的可能性。因此，在河灣地塊關(guān)鍵部位布設(shè)滲流監(jiān)測設(shè)施，獲取河灣地塊地下水位、巖體滲透性等水文地質(zhì)條件尤其重要。本文以巴基斯坦卡洛特水電站河灣地塊滲控監(jiān)測為研究對象，利用河灣地塊地下水位監(jiān)測數(shù)據(jù)、壓水試驗(yàn)及取芯成果，分析現(xiàn)有帷幕布置方案下河灣地塊的防滲性能，對河灣地塊滲控方案可靠性進(jìn)行合理評價。

1 工程概況

巴基斯坦卡洛特水電站位于巴基斯坦旁遮普省與AJK特區(qū)交界的卡洛特區(qū)，是巴基斯坦境內(nèi)吉拉姆（Jhelum）河流域規(guī)劃項(xiàng)目的第4級。吉拉姆河在壩址區(qū)平面形態(tài)呈“幾”字型，并在右岸形成寬約700 m的河灣地塊。瀝青混凝土心墻堆石壩布置在河灣灣頭，溢洪道斜穿河灣地塊山脊布置，電站進(jìn)水口布置在溢洪道引水渠左側(cè)靠近控制段，導(dǎo)流洞布置在電站與大壩之間?？逄厮娬緲屑~平面布置圖見圖1。

2 河灣地塊工程地質(zhì)條件

河灣地塊區(qū)域內(nèi)地表總體上為一脊?fàn)畹匦?，在山脊中部呈鞍狀地形，地表高程約500 m;近河灣前部相對較中部高，地面高程約520 m。河灣地塊分布地層為新生界磨拉石建造的陸源碎屑沉積巖地層，出露的基巖地層主要為上第三系中新統(tǒng)納格利（Nagri）組（N1na）以及多克帕坦（DhokPathan）組（N1dh）地層，巖性主要為中砂巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖等，巖性較為復(fù)雜，總體上呈交互層狀分布。河灣地塊在構(gòu)造上處于左岸卡拉托特（Karatot）向斜SW翼與右岸納灣（Narwan）背斜NE翼之間的寬緩單斜巖層部位，巖層產(chǎn)狀平緩且較穩(wěn)定，巖層傾角7°～10°。斷層不發(fā)育，主要構(gòu)造形跡為裂隙及少量層間剪切帶。

河灣地塊地下水按賦存條件主要劃分為基巖裂隙水和第四系松散層孔隙水。根據(jù)鉆孔地下水位觀測結(jié)果，河灣地塊地下水位從壩址靠山側(cè)向河灣地塊前緣逐漸降低，至河灣地塊前緣一帶受地形、巖體風(fēng)化及卸荷等影響，巖體透水性增大，地下水下降較快，近岸地下水線相對較平緩。河灣地塊中部存在地下分水嶺，地下水分別向兩側(cè)吉拉姆河排泄。

總體上看，河灣地塊山體單薄，寬度較窄，局部存在分布于砂巖中的規(guī)模相對較大裂隙;加之巖層向下游傾斜并受施工邊坡、隧洞開挖的影響，宏觀上存在庫水穿越天然河灣地塊向下游產(chǎn)生滲漏的條件。

3 河灣地塊補(bǔ)充滲流監(jiān)測設(shè)施布置

在施工過程中，溢洪道開挖切斷了山體一側(cè)對河灣地塊的地下水補(bǔ)給。同時，建筑物及邊坡開挖也影響了河灣地塊的地下水滲出條件。并且，由于施工爆破的影響，河灣地塊的裂隙會進(jìn)一步發(fā)育，有可能形成滲流通道，需要進(jìn)一步評估河灣地塊的防滲性能。因此，為了探尋施工對河灣地塊水位地質(zhì)條件的影響，及時全面掌握卡洛特水電站河灣地塊的地下水位特征，綜合考慮河灣地塊的地形地勢條件、防滲處理措施、溢洪道左岸及瀝青混凝土心墻堆石壩右岸繞滲監(jiān)測設(shè)計(jì)，先后在河灣地塊關(guān)鍵部位補(bǔ)充布置了滲流及地下水位監(jiān)測點(diǎn)7個（測壓管10根）。其中，在溢洪道左岸帷幕端點(diǎn)外側(cè)布設(shè)1根測壓管（編號BV01RCA）;在導(dǎo)流洞附近布設(shè)1根測壓管（編號BV02RCA）;在引水洞附近布設(shè)2根不同深度的測壓管（編號BV07～08RCA）;在河灣地塊中部布置4處觀測點(diǎn)（測壓管6根，編號BV03～04RCA、BV05～06RCA和BV09～10RCA）。

河灣地塊補(bǔ)充滲流監(jiān)測設(shè)施布置情況見圖2。

4 監(jiān)測成果及分析

4.1 巖芯成果

通過補(bǔ)充滲流監(jiān)測孔的鉆孔資料可知，河灣地塊表層存在一定厚度的覆蓋層，以砂礫石或泥土為主;鉆孔時覆蓋層內(nèi)用套管保護(hù)鉆進(jìn)。鉆孔入巖后，通過取芯可以發(fā)現(xiàn)，河灣地塊地質(zhì)條件為砂巖和泥巖的互層結(jié)構(gòu)，巖芯完整性總體較好，局部裂隙發(fā)育，芯樣短小、破碎。巖芯成果與前期勘察成果一致。

4.2 壓水試驗(yàn)成果及分析

10孔滲流監(jiān)測孔共計(jì)鉆孔長度493.800 m，其中，在正常蓄水位461.00 m以上的鉆孔201.123 m，461.00 m以下的鉆孔292.677 m。河灣地塊巖體透水率總體呈現(xiàn)表面大、深部小的分布特點(diǎn)。由于正常蓄水位以上的鉆孔透水率不影響河灣地塊防滲性能，所以以正常蓄水位461.00 m為分界，僅對該高程以下鉆孔開展壓水試驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)并分析壓水試驗(yàn)成果可知，高程461.00 m以下，河灣地塊巖體透水率q<5 Lu的鉆孔長度占461.00 m高程以下鉆孔總長的91.9%;巖體透水率5 Lu≤q<10 Lu的鉆孔長度占0%;巖體呂榮值10 Lu≤q<100 Lu的鉆孔長度占8.1%?？傮w來看，壓水試驗(yàn)所獲得的成果與前期勘察成果一致。河灣地塊總體透水性較弱，微新巖體一般透水性微弱。近地表強(qiáng)、弱風(fēng)化層內(nèi)試驗(yàn)孔段透水性相對較強(qiáng)。

4.3地下水位成果及分析

待測壓管施工完成后即定期進(jìn)行觀測。河灣地塊補(bǔ)充滲流監(jiān)測設(shè)施實(shí)測地下水位見表1，水位過程線見圖3。

從圖3可以看出，河灣地塊地下水位除測壓管BV09RCA水位存在突變外，其余測壓管水位基本保持穩(wěn)定。初步分析認(rèn)為，BV09RCA前期成果反映出該部位原始地下水位較高，但由于該測壓管距進(jìn)水口邊坡較近，受該處邊坡爆破振動影響，邊坡表層裂隙向深部發(fā)展，并與BV09RCA孔附近裂隙連通，引起該處地下水出現(xiàn)外泄，從而使BV09RCA水位產(chǎn)生突然變化，但這種影響對河灣地塊整體地下水分布影響有限。

截至2021年3月19日，地下水位實(shí)測成果表明，河灣地塊地下水位總體呈現(xiàn)中部水位高，外側(cè)水位低的分布特點(diǎn)。其中，河灣地塊中部測壓管BV04RCA、河灣地塊中部導(dǎo)流洞附近測壓管BV07RCA、河灣地塊中部靠近導(dǎo)流洞進(jìn)口邊坡測壓管BV08RCA和河灣地塊中部靠近進(jìn)水渠邊坡測壓管BV10RCA測得地下水位均高于或接近正常蓄水位高程461.00 m。根據(jù)監(jiān)測資料分析，結(jié)果表明：雖然建筑物開挖對局部地下水會產(chǎn)生一定的影響，但河灣地塊地下水分嶺依然存在，且高于水庫正常蓄水位。

5 結(jié) 論

由監(jiān)測成果可知，溢洪道的開挖切斷了河灣塊來自山體一側(cè)的地下水補(bǔ)給，同時，建筑物及邊坡開挖等進(jìn)一步影響地下水補(bǔ)給及排泄條件，河灣地塊鉆孔地下水位較前期有所下降，但地下分水嶺依然存在，且高于水庫正常蓄水位的461.00 m。河灣地塊滲流監(jiān)測成果表明，高程461.00 m以下q≤5 Lu巖體占比90%以上，屬弱～微透水巖體。與前期勘察鉆探資料相比，河灣地塊水文地質(zhì)條件、巖體透水性基本與前期勘察成果一致。河灣地塊巖體具備良好的防滲可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 季福全，劉軍. 烏江銀盤水電站右岸河灣地塊巖溶滲漏分析[J]. 人民長江，2007，38（9）： 80-82.

[2] 易連興，張之淦，李孟德，等. 單斜構(gòu)造巖溶含水層及其巖溶滲漏條件分析——以湖北溇水江坪河水電站河灣地塊為例[J]. 中國巖溶，2006，25（1）：29-34.

[3] 盛松濤，張貴金，陳安重. 托口水電站河灣地塊帷幕灌漿新工藝的施工實(shí)踐[J]. 水利水電技術(shù)，2014，45（8）：108-111.

[4] 王金禾，郭維祥. 沙沱水電站庫首左岸河灣地塊滲漏分析[J]. 貴州水力發(fā)電，2005，19（3）： 33-37.

[5] 吳蒙蒙，王永平，朱云法，等. 湖北三里坪電站右岸滲漏底端防滲對策[J]. 人民長江，2011，42（22）：27-28，41.

（編輯：高小雲(yún)）

Analysis on seepage control monitoring of river cove area in Karot Hydropower Station in Pakistan

DING Lin，DU Zekuai，PENG Shaocai

（Changjiang Survey， Planning ， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010，China）

Abstract： The dam site area of Karot Hydropower Station in Pakistan is a typical river cove landform. The mountain in the river cove area is thin and the width of the area is narrow. There distributed relatively large-scale fissures in sandstone locally. Macroscopically， there are conditions for reservoir water to seepage downstream through the natural river cove area. By arranging seepage monitoring facilities in the key parts of this river cove area， the hydrogeological conditions such as groundwater level and rock permeability of the river cove area are obtained. The seepage control performance of river cove area under the existing curtain grouting scheme is analyzed and the reliability of seepage control scheme is evaluated reasonably. The result can be as a reference for other similar projects.

Key words： seepage control analysis;? river cove area; groundwater monitoring;Karot Hydropower Station; Pakistan