示蹤試驗在水庫大壩滲漏檢測中的應用

韓文娟 顧 梅

（江海職業技術學院 揚州 225000 淮委治淮檔案館（治淮宣傳中心） 蚌埠 233001）

1 引言

大壩滲漏會致使水庫水位無法到達正常蓄水位，影響水庫發揮正常的使用功能，降低水利工程效益，嚴重滲漏問題會導致水庫報廢，突發的潰壩更會危害下游居民的生產生活安全。因此，為保障水庫下游居民的生命及財產安全，需對存在安全隱患的水壩及時進行滲漏檢測，因此首先要判斷其滲漏通道，然后合理選擇防滲措施。當水庫蓄水運行以后，由于壩區地質條件的復雜多變性和運行后水壓力的變化等因素會導致地下水滲漏強度和滲漏通道變得難以判斷，因此一個行之有效的檢測方法對于水庫滲漏檢測具有重要的指導意義。本文以某水利樞紐工程為例，探討示蹤試驗在水庫滲漏檢測中的應用。

2 工程基本情況

某水利樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道等建筑物組成。主壩壩頂高程為730.80m。該工程正常蓄水位724.0m，死水位707.0m，防洪限制水位724.0m，設計洪水位729.09m，校核洪水位731.18m。在蓄水過程中，水位升至692.0m時，水庫左壩端上、下游出現滲漏現象。由于水庫左岸壩下始終存在明顯滲漏現象，無法繼續抬高蓄水位，目前庫水位基本保持在696.0～699.0m高程。

3 示蹤試驗檢測原理

示蹤試驗是常用的檢測地下水連通性的試驗，即在含水層滲透段的上游投入適當的示蹤劑，在被檢測部位下游的檢測點采取地下水進行示蹤劑成分連續檢測，根據檢測數據分析確定被檢測部位地下水的連通性。該水利工程滲漏途徑復雜，結合水庫壩址區工程地質條件及壩體結構特點，滲漏檢測主要采用示蹤試驗對壩肩部位進行探測，確定滲漏位置，為制定合理的防滲處理方案提供依據。

4 示蹤試驗實施及檢測結果分析與評價

4.1 試驗孔布設

滲漏檢測過程中，通過對左岸地質情況及個別異常現象的分析，確定左岸岸坡部位心墻上游淺部基巖與下游的連通性，采用示蹤試驗技術對左壩肩具有代表性部位鉆孔進行檢測。其中心墻上游布設3個投源孔，心墻下游布設4個檢測孔，結合左岸已有3個繞壩滲漏觀測孔，共7個取樣檢測孔。

首先對其中一個孔分不同深度進行5次示蹤試驗，試驗孔具體參數見表1。

表1 投源孔試驗參數表

4.2 第1、2次試驗分析

根據第1、2次試驗檢測期內各檢測孔試驗段所取水樣電導率變化情況，繪制各檢測孔電導率—時間關系曲線，部分成果見圖1～2。

圖1表明，投源孔投放示蹤劑3.5h后下游檢測孔1電導率開始上升，上升速度較快，但是上升幅度較小，電導率最大值升高約50us/cm。由于此次取樣間隔較大，為了捕捉峰值，于24h后進行了第二次投源試驗，并減小取樣間隔，但是電導率沒有上升，檢測期內檢測孔內電導率下降極其緩慢。可以判斷在投源孔基巖面以上2m試段位置與下游檢測孔之間存在徑流通道，但是徑流量較小，連通性差。

圖1 檢測孔1電導率—時間關系曲線圖

圖2 檢測孔2電導率—時間關系曲線圖

圖2表明，檢測期內檢測孔2電導率有小幅度上升，響應時間很晚，電導率最大值升高10 us/cm，可能由于投源孔與該檢測孔直線距離較長，地下水通過其他徑流通道流出，導致示蹤劑濃度稀釋較快，電導率上升值較小。可以判定投源孔基巖面以上2m試段向該檢測孔方向存在微弱徑流，徑流量很小，連通性差。

4.3 第3次試驗分析

根據第3次試驗檢測期內各檢測孔試驗段所取水樣電導率變化情況，繪制各檢測孔電導率—時間關系曲線，部分成果見圖 3～4。

圖3 檢測孔1電導率—時間關系曲線圖

圖4 檢測孔2電導率—時間關系曲線圖

圖3表明，投源孔投放示蹤劑24h后檢測孔1電導率開始上升，48h內達到峰值，上升幅度較大，電導率最大值升高240us/cm，并且檢測期內電導率下降較快，55h基本回歸背景值。可以判定投源孔在高程676.82～674.82m接觸帶（進入基巖2.2m試段）部位與檢測孔1之間存在徑流通道，且徑流量略大，連通性好。

圖4表明，檢測期內檢測孔2電導率—時間曲線有小幅度漲落趨勢，電導率最大值分別升高30 us/cm、10 us/cm。由于投源孔與該檢測孔直線距離較長，地下水通過其他徑流通道流出，導致示蹤劑濃度稀釋較快，電導率上升值較小。可以判定投源孔在高程676.82～674.82m接觸帶（進入基巖2.2m試段）向該檢測孔方向存在徑流，徑流量很小，連通性差。由于該檢測孔孔底高程高于投源孔試驗段高程，試驗結果受一定影響。

4.4 第4次試驗分析

根據第4次試驗檢測期內各檢測孔試驗段所取水樣電導率變化情況，繪制各檢測孔電導率—時間關系曲線，部分成果見圖5～6。

圖5 檢測孔1電導率—時間關系曲線圖

圖6 檢測孔2電導率—時間關系曲線圖

圖5表明，投源孔投放示蹤劑24h后檢測孔1電導率開始緩慢上升，并且一直處于上升狀態，但在第4天檢測期內電導率值接近穩定，電導率最大值為650 us/cm，較背景值升高80us/cm。分析認為投源孔基巖面以下2.2～10m試段與檢測孔1之間存在徑流通道，但徑流量不大，連通性差。

圖6表明，檢測期內檢測孔2電導率—時間關系曲線有微小幅度變化，電導率最大值升高10 us/cm。由于投源孔與該檢測孔直線距離較長，地下水通過其他徑流通道流出，導致示蹤劑濃度稀釋較快。另外，由于投源孔試驗段高程低于該檢測孔高程，因此，檢測孔2基本檢測不到示蹤劑，但并不能說明檢測孔以下深部不存在徑流。

4.5 第5次試驗分析

根據第5次試驗檢測期內各檢測孔試驗段所取水樣電導率變化情況，繪制各檢測孔電導率—時間關系曲線，部分成果見圖 7～8。

圖7 檢測孔1電導率—時間關系曲線圖

圖8 檢測孔2電導率—時間關系曲線圖

圖7表明，投源孔投放示蹤劑5h后檢測孔1電導率開始上升，且上升速率較快，17h后達到峰值，電導率最大值高出背景值130us/cm左右，并且在隨后的16個小時內該檢測孔內電導率降回背景值。隨后第5天的檢測期內該檢測孔電導率值又出現小幅度波動，主要與鉆孔注水影響有關。初步判定投源孔在基巖面以下10～25m試段與檢測孔1之間存徑流通道，徑流量較大，連通性好。

圖8表明，檢測期內檢測孔2電導率—時間關系曲線變化幅度微小，電導率最大值升高10us/cm。由于投源孔試驗段高程低于該檢測孔高程，因此，雖然該檢測孔取樣基本無法檢測到示蹤劑，但并不能說明該檢測孔以下深部不存在徑流。

4.6 綜合分析

以左岸防滲墻上游某孔作為投源孔，對下游相應部位檢測孔進行取樣分析，從各檢測孔電導率變化規律、示蹤劑運移過程及各孔之間位置關系情況綜合分析：檢測孔1與投源孔之間不同深度巖體透水性存在較大差異，局部透水性較強，其中透水率較大段主要位于投源孔與檢測孔1附近、高程為674.82～672.62m段及664.82～649.82m段；徑流主要方向近垂直壩體。

重復上述試驗，另取左岸防滲墻上游投源孔2、3，對下游相應部位檢測孔進行取樣分析，從投源孔2、3各試驗段不同檢測孔電導率變化、達到峰值時間及鉆孔相對位置分析，可以判斷投源孔與下游檢測孔之間徑流強弱及巖體透水性。

5 結論

本文采用示蹤試驗對某水庫堤壩進行滲漏檢測，選取代表性部位確定投源孔，根據各檢測孔電導率與時間關系曲線，判斷投源孔與檢測孔間是否存在徑流通道及徑流量大小，從而確定大壩滲漏點及滲漏情況，為查明滲漏途徑及滲漏趨勢提供了工程應用實例。但是水庫滲漏情況往往非常復雜，單一示蹤試驗不能準確探獲滲漏通道的位置及特征。滲漏部位的探測可以采用工程地質鉆探、注水試驗、壓水試驗、地下水位觀測、孔內水溫觀測及孔內地下水流速測定等多種有效方法進行綜合檢測分析、驗證，以相互一致的結果分析滲漏程度，確定滲漏部位。因此，滲流檢測技術需要深入發展，高效滲漏檢測技術或成為未來研究方向■