仙游抽水蓄能電站上下庫大壩蓄水期運行狀況分析

仙游抽水蓄能電站上下庫大壩蓄水期運行狀況分析

孫立昌

(福建仙游抽水蓄能有限公司，福建 仙游351267)

摘要：本文對仙游抽水蓄能電站工程上下庫大壩蓄水期的監(jiān)測成果進行了初步整理、分析，并與同類工程進行對比，對大壩安全進行了初步評價，為大壩后期安全運行提供了有力保障，可供同類工程參考借鑒。

關鍵詞：面板堆石壩；滲流監(jiān)測；大壩監(jiān)測；仙游電站

中圖分類號：TV698.1

Analysis of Operation Condition of Upper and Lower Reservoir Dam in

Xianyou pumped energy storage power station During

Impounding Period

SUN Li-chang

(FujianXianyouPumpedEnergyStorageCo.,Ltd.,Xianyou351267,China)

Abstract：In the paper, monitoring results of upper and lower reservoir dam in Xianyou pumped energy storage power station project during impounding period are primarily sorted and analyzed. The results are compared with similar projects. Dam safety is primarily evaluated, thereby providing powerful guarantee for subsequent safe operation of the dam. It can provide reference for similar projects.

Keywords：face rockfill dam; seepage monitoring; dam monitoring; Xianyou power station

1工程概況

仙游抽水蓄能電站位于福建省仙游縣西苑鄉(xiāng)境內，下庫區(qū)距仙游縣城33km，電站利用木蘭溪源頭兩條平行支流——大濟溪和溪口溪筑填，形成上、下水庫。工程樞紐建筑物主要包括上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、下水庫和開關站，屬大(1)型工程。電站裝機容量1200MW，水庫具有周調節(jié)性能，在福建電網(wǎng)承擔調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用和黑啟動等任務。

上水庫主壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，兩副壩為分區(qū)土石壩，主壩壩頂高程747.60m，壩頂長340m，最大壩高73.6m，壩體上游面坡比為1∶1.4，下游面平均坡比為1∶1.85。

下水庫大壩亦為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂高程299.90m，壩頂長263.07m，最大壩高73.9m，上游面坡比為1∶1.4，下游面平均坡比為1∶1.4。

2大壩監(jiān)測內容

上下庫大壩監(jiān)測的主要內容有：?壩體變形監(jiān)測：分為表面變形監(jiān)測和內部變形監(jiān)測，變形監(jiān)測包括垂直位移和水平位移監(jiān)測；?壩體滲流監(jiān)測：包括壩基、壩體滲流壓力和滲流量監(jiān)測；?面板變形監(jiān)測：包括表面變形(垂直位移和水平位移)和面板開合度、脫空、剪切監(jiān)測等；?面板應力、應變監(jiān)測。

3監(jiān)測成果初步分析

目前上下庫大壩監(jiān)測設施均取得初始讀數(shù)及初步觀測成果，并經(jīng)歷了一個蓄水周期，監(jiān)測數(shù)據(jù)截至2013年9月?，F(xiàn)將主要觀測結果初步整理、分析如下：

3.1壩體垂直、水平位移監(jiān)測

上水庫主壩設置2根沉降管，用來監(jiān)測壩體內部的垂直位移。下水庫大壩安裝3套水管式沉降儀進行壩體內部垂直位移監(jiān)測。

上下庫主壩累計最大沉降量位于壩體河床中部，順河向壩體2/3偏下，壩高比為0.476%。仙游電站上水庫主壩與國內外已建面板堆石壩相比，最大沉降量、壩高比均小于同類工程，壩體沉降量也小于設計預留的40cm的沉降量，說明該壩體基礎處理以及壩體填筑時施工質量較好。

上水庫主壩蓄水前最大沉降量為324mm，蓄水前累計沉降量占目前累計沉降量的92.6%，由于面板壩主要靠自重承受上游側的水壓力，因此壩體自重較大，施工期壩體垂直位移由壩體自重產(chǎn)生，壩體沉降受壩體填筑強度影響較大，壩體填筑速度快，變化速率大。蓄水后壩體累計沉降26mm，沉降速率平均每月小于2mm，蓄水后填筑已經(jīng)結束，沉降變形逐漸趨穩(wěn)，符合土石壩沉降一般規(guī)律。

下水庫蓄水前后水管式沉降儀測值到目前為止有所增加，累計沉降值最大為32mm，沉降速率平均每月小于2.3mm，與上水庫蓄水后沉降速率相比差別較小，沉降變形逐漸趨穩(wěn)，符合土石壩沉降一般規(guī)律。由于下水庫觀測房在大壩填筑到壩頂后才完成施工，此時才具備觀測設施安裝和觀測條件，大壩填筑期無法進行壩體沉降觀測，因此整個壩體沉降量不明。

上水庫主壩水平位移測值在6～12mm，下水庫大壩水平位移測值在2～11mm，與同類工程相比，水平位移值較小(芹山水電站竣工蓄水期順河向最大水平位移97mm，壩高120m)，上下庫水平位移值差別較小，測值均較小。由于仙游抽水蓄能電站剛經(jīng)歷一個蓄水周期，壩體順河向水平位移可能會緩慢增加，但蓄水后與蓄水前測值相比變化較小，受蓄水影響不明顯。表明壩體水平變形漸趨穩(wěn)定，工作性態(tài)正常。

從壩體填筑完成至今，上下庫大壩表面位移測值較小，鑒于電站剛經(jīng)歷一個蓄水周期，監(jiān)測數(shù)據(jù)偏少，本文暫不分析壩體表面位移，待電站運行幾年后再作分析討論。

3.2壩體滲流監(jiān)測

上下庫大壩分別于壩體、壩基布置6支和9支滲壓計對壩體和壩基進行滲流壓力觀測，觀測結果見表1。滲壓計觀測結果表明，上水庫主壩P1、P2、P5滲壓值與壩前水頭比分別為0.086、0.102、0.105，最大水壓只有4.8m水頭，主要由降雨引起測值變化，其余測點目前孔隙水壓力很小，接近零值，處于無水狀態(tài)，受蓄水影響較小，與蓄水前測值相比無明顯變化，由于滲壓計主要布置于該壩體主河床處，說明河床中部壩體面板、接縫止水系統(tǒng)和帷幕的防滲效果較好。

表1　滲壓計觀測結果

續(xù)表

從表1可以看出，下庫大壩P4、P13、P33滲壓計值偏大，滲壓值與壩前水頭比，P4、P13、P33分別為0.396、0.21、0.278，最大水壓有26.8m水頭，與上庫主壩測值相比深孔內滲壓計測值偏大，下庫大壩埋設于深孔內的滲壓計測值受蓄水影響明顯，說明該壩體蓄水后存在壩基滲流的可能性。

上水庫蓄水后滲流量變化受庫水位影響明顯，降雨對滲流量也有一定的影響，上水庫滲流量變化過程線如下圖所示。根據(jù)滲流量與庫水位的關系進行初步分析可知：庫水位720.00m上下滲流量16.68～18.98(L/s)(雨后22.61L/s)；庫水位721.00～725.00m，滲流量20.89～22.61(L/s)；庫水位725.00～730.00m，滲流量30.71～35.91(L/s)(雨后42.45L/s)；庫水位730.00m上下滲流量31.42～35.13(L/s)；庫水位730.00～733.00m，滲流量約38～40(L/s)左右；庫水位達738.64m時滲流量達48.26(L/s)。該滲流量未超出《抽水蓄能電站設計導則》(DL/T 5208—2005)推薦的日滲漏量不大于1/2000～1/5000總庫容的范圍(該壩相應的允許滲漏量為40.16～100.4(L/s)，設計要求是40.16L/s)。目前滲流量相對穩(wěn)定，滲水清澈，也未發(fā)現(xiàn)滲漏危及大壩安全的跡象，但與同類工程相比偏大，待做有效處理，以防滲漏量擴大，危及大壩安全。

瀑布溝和蹺磧等已建工程，均在基覆分界位置設置了岸坡平硐與廊道的接縫，由于岸坡平硐自身變形很小，而廊道約束較弱，因此接縫處發(fā)生了較大的變形(見表2)。長河壩工程創(chuàng)造性地將廊道深入兩岸基巖1 m，廊道與岸坡平硐的接縫變形相對已建類似工程得到有效減小，利于接縫止水的設計。動力條件下，左岸接縫最大張開比靜力提高了11.4%，為4.0 cm。

上水庫主壩滲流量過程線圖

由上圖可以看出，上水庫庫水位與滲流量呈正相關，相關曲線在723.00m及730.00m高程附近，滲流量出現(xiàn)驟變，初步分析，量水堰的滲流量主要來自水庫，且在723.00m及730.00m高程附近可能存在相對集中的滲漏通道。

下水庫蓄水后庫水位為293.00m時(正常蓄水位294.00m)，量水堰測值最大為11.63L/s，沒有明顯增大的趨勢，與同類工程相比略偏大，但該壩體目前滲流量相對穩(wěn)定，滲水清澈，說明壩體滿足安全運行的要求。

3.3面板縫監(jiān)測

上下庫大壩分別在面板和面板結構縫、面板和趾板結構縫、面板與面板基礎之間布置單向測縫計、二向測縫計、三向測縫計和脫空計，用來監(jiān)測面板開合度、剪切位移、脫空位移，觀測結果見表2。

表2　面板縫觀測結果

從表2可以看出，上下庫蓄水后，上下庫面板與墊層區(qū)最大脫空和最大剪切均小于0.05mm，面板縫之間最大開合度分別為1.0mm、2.66mm，面板周邊縫最大開合度分別為6.079mm、12.62mm，與同類工程相比，面板縫和周邊縫變形不大，屬正常范圍，且變形趨于穩(wěn)定。周邊縫最大剪切位移與同類工程相比偏大，初步分析可能是周邊縫附近墊層和過渡料壓實不夠密實，或因局部滲流導致少量墊層細料流失所引起。

3.4面板應力應變監(jiān)測

表3　面板應力應變觀測結果

4結語

仙游抽水蓄能電站上下庫面板壩在經(jīng)歷一個蓄水

周期后，從觀測資料看，雖然上庫主壩滲漏量與部分國內已建面板壩相比偏大，但仍在規(guī)

該工程主要經(jīng)驗如下：

a. 上水庫主壩自壩體填筑至今最大沉降量為350mm，壩高比為0.476%，小于設計預留的40cm的沉降量。表明該壩體填筑施工質量控制程序合理，各工序執(zhí)行嚴格質檢制度，注意質量過程控制，使壩體填筑處于可控狀態(tài)。

b. 下庫大壩整個壩體沉降量不明，下一步擬根據(jù)前期壩體填筑時的觀測資料分析推導出壩體沉降量。

c. 上庫主壩滲流量自蓄水后最大為48.26L/s，與同類工程相比偏大，目前針對該壩體已發(fā)現(xiàn)的止水破損、面板裂縫和基礎缺陷先后進行了兩次處理后，滲漏量呈總體下降趨勢，說明通過局部修復后，對控制滲漏量起到了一定效果。下一步將加強對地質條件薄弱和施工缺陷部位的排查，對發(fā)現(xiàn)問題及時進行處理，嚴格控制該壩體的滲流量。

d. 上下庫大壩面板縫變形和應力應變與同類工程相比基本上在正常范圍內。上庫主壩周邊縫剪切位移偏大，目前從上庫滲流量檢查處理時發(fā)現(xiàn)的情況分析，可能是周邊縫止水破損所致，下一步待壩體滲漏處理后將加強周邊縫變形觀測，使周邊縫變形處于合理控制范圍內。

參考文獻

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