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監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支持，使大壩管理者及時發現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，而土石壩的失事數量約占大壩總失事數的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，從而導致根據設計計算或實驗采用的防滲、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監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支持，使大壩管理者及時發現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，系大渡河干流水電規劃“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)水發電系統等組成。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。壩址區基本地震烈度為Ⅷ度。

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

2 壩基滲流滲壓監測布置

壩基防滲墻附近共埋設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4支；(縱)0+213.72順河向壩基處布設8支滲壓計；(縱)0+253.72順河向壩基處布設9支滲壓計；(縱)0+303.72順河向壩基處布設11支滲壓計。大壩基礎滲流場平面布置情況見圖1。

圖1 大壩基礎滲流場平面布置圖

3 壩基滲流場監測成果分析

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、(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，符合一般規律。

(3)順河向壩基滲壓水位基本呈現遞減規律，但堆石區滲壓水位基本上稍高于心墻區、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 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)掌握了大壩基礎的工作狀態，為蓄水后大壩安全運行提供了數據支撐和分析。

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

(3)大壩下一步有待經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監測中可以反映出上漲水位與滲流場演變關系，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支持，使大壩管理者及時發現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測理論與實踐[M].武漢：長江出版社，2007.

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

[3] DL/T5395-2007，碾壓式土石壩設計規范[S].

[4] SL551-2012，土石壩安全監測技術規范[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，從事水電工程監測設計工作；

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

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