黃龍灘水電站壩基揚壓力變化規(guī)律分析

盧金波

【摘要】 本文闡述了黃龍灘水電站壩基揚壓力監(jiān)測系統(tǒng)的布置，通過對建壩以來監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理，對壩基揚壓力在橫向和縱向的分布及其變化規(guī)律展開論述，并從統(tǒng)計分析的角度對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行定量分析，進一步評價壩基揚壓力形態(tài)，為大壩安全運行提供理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】揚壓力監(jiān)測；橫向；縱向；分布規(guī)律；變化規(guī)律

1、概況

黃龍灘水利樞紐工程位于鄂西北漢江支流堵河下游，十堰市黃龍鎮(zhèn)上游4km峽谷出口處，是一個以發(fā)電為主，兼有蓄洪、工業(yè)及生活供水、改善航運、發(fā)展?jié)O業(yè)等綜合效益的大（2）型水利水電工程。

黃龍灘大壩于1969年4月2日動工興建，1974年元月10日下閘蓄水，工程于1976年底完建竣工。壩型為混凝土實體重力壩，壩頂高程252m，最大壩高107m，壩頂全長371m，從右至左共有22個壩段。電站裝機容量51萬kw，多年平均發(fā)電量7.59億kwh，正常蓄水位247m，為季調(diào)節(jié)水庫。

壩基地質(zhì)條件復(fù)雜，壩址基巖為正、副片巖，巖性不均，斷裂構(gòu)造發(fā)育。12～15壩段有擠壓破碎帶J1、J2通過，右岸巖性完整性差、透水性強。壩基經(jīng)過開挖、固結(jié)灌漿、帷幕灌漿后，在8#～13#壩段設(shè)置了粘土防滲鋪蓋，右岸有混凝土防滲墻插入山體。為驗證大壩基礎(chǔ)處理效果，監(jiān)測大壩滲流狀況，從大壩右岸到左岸，依次在3～20壩段的基礎(chǔ)灌漿廊道排水幕附近以及5、8、11、12、13、14、16、19壩段的觀測廊道中共布置了68個揚壓力測管，壩基揚壓力于建壩初期開始監(jiān)測，測孔布置如圖1所示。

2、壩基揚壓力測孔水位資料分析

2.1 揚壓力分布規(guī)律分析

為分析壩基揚壓力分布規(guī)律，選擇2001年1月和9月、2005年1月和9月、2008年1月和9月為分析時段，這些時段上游水位較高，且上、下游水位相對較穩(wěn)定。

2.1.1揚壓力縱向分布規(guī)律

選擇基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)各測孔的揚壓水位繪出縱向揚壓水位分布圖，如圖2所示。

由圖2可以看出：

（1）兩岸壩段揚壓水位較高，河床壩段揚壓水位較低，其中3壩段的CB3-3、19壩段的C19-1以及20壩段CB20-3測孔水位甚至低于建基面高程，右岸壩段揚壓水位明顯低于左岸，原因是大壩右岸在196米高程和177.5米高程分別設(shè)有兩道排水洞。

（2）揚壓水位年變幅較大的測孔大多位于河床壩段，如13壩段C13-1及15壩段CB15-3測孔，其揚壓水位最大年變幅分別達到11.80m和15.1m。

2.1.2揚壓力橫向分布規(guī)律

黃龍灘大壩分別在5、11、12、13、14、16、19等重點壩段設(shè)置了橫向揚壓力觀測孔。選擇在2008年典型日（上游水位較高，下游水位較低），繪出5壩段、11壩段和受J1、J2擠壓破碎帶影響的14壩段橫向揚壓水位分布圖（見圖3）。

由圖3可以看出：

（1）揚壓水位是上游側(cè)高、下游側(cè)低，在壩基防滲帷幕處受阻，到壩基排水孔處形成漏斗，揚壓水位顯著減小，靠近壩址處受下游水位影響，揚壓水位出現(xiàn)回升。

（2）5、11、14壩段各測孔實測揚壓水位均小于設(shè)計值，這說明以上壩段的基礎(chǔ)防滲及排水效果良好。

2.2 揚壓力變化規(guī)律分析

為分析壩基揚壓力受上、下游水位及溫度的影響，選擇11、14典型壩段2011年——2015年的揚壓力觀測資料進行分析，其揚壓力過程線如下圖所示。

1、2011年——2015年上游庫水位過程線

2、2011年——2015年壩址氣溫過程線

3、2011年——2015年11壩段C11-2、C11-4、C11-6和14壩段C14-2、C14-4、C14-6各測點揚壓水位過程線

2.2.1 揚壓水位受上游水位的影響

由上圖可以看出，揚壓水位與庫水位成正相關(guān)性，隨上游水位變化而變化，當(dāng)上游水位較高時，壩基揚壓力較大；當(dāng)上游水位較低時，壩基揚壓力較小，且越靠近上游的測點，所受的影響越明顯。同時，壩基揚壓力的變化滯后于庫水位的變化，且越靠近壩趾，滯后庫水位的時間越長。

2.2.2 揚壓水位受溫度的影響

壩基揚壓力與溫度變化有關(guān)。溫度變化會引起基巖裂隙張開度的變化，當(dāng)溫度升高時，巖體膨脹，縫隙壓緊，滲透減弱，揚壓水位降低；反之，當(dāng)溫度降低時，巖體收縮，縫隙張開，滲透增強，揚壓水位升高。

3、結(jié)論

黃龍灘大壩已運行四十多年，壩基揚壓力原型觀測成果，充分反映了壩基揚壓力的分布特性和變化規(guī)律，且實測值遠小于設(shè)計值。分析結(jié)果表明，黃龍灘大壩壩基防滲帷幕的設(shè)置和采用在基礎(chǔ)灌漿廊道布置排水孔群來降低壩基揚壓力是成功的。

參考文獻：

[1] 三三O工程局設(shè)計院.黃龍灘水電站技施設(shè)計報告，1976.

[2] 崔何亮，劉貝貝.黃龍灘水電站大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)綜合評價和監(jiān)測資料分析報告，2009.

[3] 董永.黃龍灘水電站大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)評價和監(jiān)測資料分析報告，2017.

[4] 覃杰，羅燕.巖灘水電站壩基揚壓力及其原型觀測分析，2008.