黃河積石峽水電站滲流監測資料分析

（國家電投集團青海黃河電力技術有限責任公司 青海省西寧市 810016）

0 前言

黃河積石峽水電站位于青海省循化縣境內積石峽峽谷出口處，該工程主要任務為發電，電站水庫為日調節水庫，正常蓄水位1856m，最大壩高103m，總庫容2.94億m3，最大發電水頭73m，總裝機容量1020MW，多年平均發電量33.63億kW·h。

積石峽水電站工程樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸下掩式引水鋼管、壩后廠房、左岸一孔岸邊溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左右岸灌溉孔、GIS封閉式開關站等組成。積石峽水電站工程規模為二等大（2）型，大壩為1級建筑物，泄水建筑物、發電引水建筑物及發電廠房均為2級建筑物。

積石峽水電站工程于2005年開始籌建，2007年3月實現截流，2008 年1月發電廠房工程開工，2008年10月開始填筑大壩，2009年9月大壩主體填筑完成，面板混凝土施工時段為2010年3月15日～2010年5月14日，上游鋪蓋施工期為2010年7～8月；2010年10月14日下閘蓄水，2012年12月25日～2013年4月初為電站二期蓄水期。

1 滲流量監測資料分析

1.1 主壩量水堰監測

為監測面板堆石壩及廠房區的滲流量，在廠房尾水渠右邊墻處布設了一座不銹鋼板制作的薄壁梯形量水堰，同時在墻前設置長20m的鋼筋混凝土輸水廊道（外設反濾層）。量水堰堰板口高程為1787.55m，堰板底地面高程為1787.30m，高于下游正常尾水位（1784.00m），最大量程為178L/s。2015年3月11日，將梯形堰改為三角堰。變化量“+”表示滲流量增大；“-”表示滲流量減小。主壩量水堰剖面圖見圖1。

圖1 主壩量水堰剖面圖（1:20）Figure 1 Section of water measuring weir of main dam

從長期監測資料反映，自2012年11月21日至今主壩滲流量時有時無，期間多次進行過補強灌漿處理、滲漏通道檢查等工作。除尾水倒灌外，2015年3月11日至今滲流量最大為11.599L/s；2017年至今滲流量最大值為9.904L/s，當日下游水位為1786.40m；其余時段滲流量在0～7.130L/s之間。截至2018年7月12日滲流量為6.984L/s，小于設計滲流計算的滲流量34.8L/s，在同類工程中處于較低水平[3]，表明防滲效果良好。近幾年滲流量年最大值基本發生在5～7月，從滲流量與下流水位相關圖反映：滲流量與下游水位相關性不明顯，擬合值為0.27（相關圖見圖 2）。

圖2 主壩滲流量與下游水位相關圖Figure 2 Correlation diagram between seepage discharge of main dam and downstream water level

1.2 進水口滲流量監測

位于進水口廊道引右0+059.25m的量水堰，歷史最大滲流量為2.303L/s（2017年3月7日）；截至2018年8月8日，進水口滲流量為1.086L/s。從長序列滲流量過程線反映：進水口滲流量總體呈年周期變化，與上游水位相關性不明顯。進水口量水堰平面布置圖見圖3，過程線詳見圖4。

圖3 進水口量水堰平面布置圖（1:20）Figure 3 Layout plan of inlet water weir

圖4 進水口滲流量與上游水位過程線Figure 4 Flow rate of inlet seepage and upstream water level process line

1.3 右岸滲漏量監測

位于右岸邊坡壩后OH-Y10地下水孔下游側山體（1817.40m高程左右）處的滲漏點于2010年10月29日啟測；2017年8月3日將附近4個滲漏點匯集于一處引至廠壩肩處，從2017年8月15日開始觀測。

2016年、2017和2018年的1、2月均因結冰無法觀測；2018年3～4月邊坡滲漏點無滲流量；2018年5月下旬至6月初因施工滲漏點被堵無法觀測；歷史最大滲漏量為0.0751L/s（2017年10月9日），近五年滲流量均值為0.0271L/s，2017年至今滲流量均值為0.04891L/s。從長序列滲流量過程線反映：右岸滲流量無明顯變化規律，與上游水位無明顯相關性，過程線詳見圖5。

圖5 右邊坡滲流量與上游水位過程線Figure 5 Right slope seepage flow and upstream water level process line

2 面板堆石壩滲壓計監測

滲壓計監測共有5個主監測斷面，其中3個監測斷面位置在主斷面（壩右0+086.36m監測斷面、壩右0+165.36m、壩右0+250.36m），另外2個監測斷面分別位于壩右0+033.035m（引水發電系統2號鋼管埋管軸線）、壩右0+128.36m（沿壩軸線斷面基巖面最低）處。每個監測斷面在帷幕線后布置有2～5個壩基滲壓測點，除此之外沿趾板處帷幕線后還布置了10個壩基滲壓測點。壩基滲壓計共計31支，壩體滲壓計5支。為了監測Fc斷層帶的滲流狀態，沿Fc斷層走向增加布置了3支滲壓計，分別位于趾板后混凝土板下部基礎、上部墊層小區后以及混凝土拖板下游端。共布置壩體及壩基監測滲壓計39支。

從5個主監測斷面監測資料反映，儀器埋設初期位于1790.0m高程以下的測點基本都在2009年9月～11月滲透壓力均有明顯的波動，這主要受大壩泡水影響[2]，1790.0m高程以上測點測值基本平穩，后期庫水位穩定期滲透壓力基本穩定；2012年12月25日至2013年4月初電站二期蓄水，蓄水初期滲透壓力隨之出現波動，1790.0m高程以下的測點波動較大；二期蓄水后至今除0+86.30m 斷面的PA-4和PA-7測點外，其余測點滲透壓力變化較平穩。截至2018年6月，上游水位為1850.5m，壩基滲壓水位在1785～1795m，低于上游水位55～65m，表明壩基帷幕整體防滲效果較好。

位于壩右0+86.30m 斷面的PA-4和PA-7測點滲透壓力在2013年～2017年10月10日期間總體無明顯異常，2017年10月10日～11月21日滲透壓力總體呈小幅趨勢性增大，期間變化量分別為+0.005MPa 和+0.006MPa，同期上游水位變化量為-1.47m；11月21日～2018年2月6日兩測點滲透壓力總體呈小幅趨勢性減小，期間變化量均為-0.004 MPa，同期上游水位變化量為+0.39m；2月6日～3月14日兩測點滲透壓力總體呈小幅趨勢性增大；3月14日～4月24日兩測點滲透壓力呈小幅趨勢性減小；從2018年4月24日起PA-4和PA-7測點滲透壓力測值基本接近2017年10月10日測值。截至7月4日兩測點滲透壓力總體穩定，滲透壓力分別為+0.010MPa和-0.001MPa。過程線詳見圖6～圖7。

圖6 面板堆石壩壩右0+086.30斷面滲壓計PA-4滲透壓力過程線Figure 6 Seepage pressure process line of the seepage pressure meter PA-4 in section 0+086.30 on the right side of the face rockfill dam

圖7 面板堆石壩壩右0+086.30斷面滲壓計PA-7滲透壓力過程線Figure 7 Seepage pressure process line of the seepage pressure meter PA-7 in section 0+086.30 on the right side of the face rockfill dam

3 兩岸繞壩滲流監測

為監測壩體的繞壩滲流，在左右岸共布置有16個地下水測孔；其中混凝土堆石壩右岸共設置了10個測孔，溢洪道左岸共設置5個測孔，另外在混凝土面板堆石壩下游左岸1號和2號引水鋼管斜坡段間設置了1個測孔（0H-Z13）。2014年8月至9月，完成了右岸帷幕補充灌漿和地下水長觀孔消缺、改造工程。2015年7月右岸邊坡頂部裂縫處存在的危石，給新OH-Y08、新OH-Y10和新OH-Y12測孔觀測工作帶來安全隱患，除2017年進行過校測值外，其余時段暫停對上述三孔的觀測工作。位于右岸過壩交通洞的新OH-Y04和新OH-Y15測孔分別于2015年12月和2016年5月被損毀停測。2017年7月在右岸新增OH-Y16和OH-Y17測孔。2018年7月18、19日強降雨后，位于右岸山頂施工交通洞口的OH-Y14和OH-Y16測孔19日起停測。壩址區地下水孔布置圖見圖8。

左岸各測孔地下水位從長期監測成果反映：各測孔在歷次抬升庫水位期間地下水位總體表現為隨之抬升，庫水位穩定后各測孔水位基本逐漸穩定。位于壩軸線上游的補OH-Z01和補OH-Z05測孔地下水位與上游水位存在較好的相關性，兩測孔擬合值分別為0.93和0.88（相關圖見圖9～圖10）；在歷次抬升庫水位期間地下水位隨之抬升，在庫水位相對穩定期其地下水位相對穩定。截至2018年8月9日左岸地下水位最高為補OH-Z01測孔，水位為1850.47m，其次為補OH-Z05測孔，水位為1818.34m，其余測孔地下水位在1788.59～1803.75m之間，同期上游水位為1850.55m。

右岸各測孔地下水位從長期監測成果反映：各測孔在歷次抬升庫水位期間地下水位總體表現為隨之抬升，庫水位穩定后各測孔水位基本逐漸穩定；目前在測的測孔位于右岸左端帷幕灌漿洞口OH-Y02和右岸帷幕灌漿洞與上右岸山頂施工交通洞岔口的OH-Y14測孔地下水位與上游水位存在較好的相關性，兩測孔擬合值分別為0.89和0.92（過程線見圖11～圖12）；在歷次抬升庫水位期間兩測孔地下水位隨之抬升，在庫水位相對穩定期兩測孔地下水位相對穩定。截至2018年8月9日，右岸在測的地下水位最高為OH-Y02測孔，水位為1850.88m，OH-Y17和新OH-Y06測孔，水位分別為1847.82、1810.55m，同期上游水位為1850.55m。

2018年7月18～19日兩岸繞滲受強降雨（累計降雨26.0mm）影響，導致兩岸在測地下水位均有不同程度的抬升；18日強降雨導致右岸邊坡雨水進入新OH-Y06測孔，7月19日該孔地下水位為1807.529m，相對于強降雨前地下水位抬升12.35m，其余孔地下水位抬升量在0.13～1.21m之間，同期上游水位抬升1.45m。8月1～3日兩岸繞滲受持續降雨（36h累計降雨165.7mm）影響，8月4日右岸新OHY06、OH-Y02、OH-Y17和左岸OH-Z09測孔地下水位比7月26日均有所抬升，抬升量分別為5.96、3.07、1.43m和1.29m，同期上游水位變化量為1.09m；上述測孔現場巡視均有雨水流入孔內的現象。過程線見圖13～圖16。

圖8 壩址區地下水布置圖Figure 8 Groundwater arrangement plan of dam site area

圖9 地下水補OH-Z01測孔地下水位與上游水位相關圖Figure 9 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in groundwater supplement OH-Z01 borehole

圖10 地下水補OH-Z05測孔地下水位與上游水位相關圖Figure 10 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in groundwater supplement OH-Z05 borehole

圖11 地下水OH-Y02測孔地下水位與上游水位相關圖Figure 11 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in OH-Y02 borehole

圖12 地下水OH-Y14測孔地下水位與上游水位相關圖Figure 12 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in OH-Y014 borehole

圖13 地下水新OH-Y06測孔地下水位過程線（長序列）Figure 13 Underground water level process line of new OHY06 borehole in groundwater （long sequence）

圖14 地下水新OH-Y06測孔地下水位過程線（短序列）Figure 14 Underground water level process line of new OH-Y06 borehole in groundwater （short sequence）

圖15 地下水新OH-Y06測孔地下水位與降雨量過程線（長序列）Figure 15 Process line of groundwater level and rainfall in new OH-Y06 borehole （long sequence）

圖16 地下水新OH-Y06測孔地下水位與降雨量過程線（短序列）Figure 16 Process line of groundwater table and rainfall in new OH-Y06 borehole （short sequence）

從兩岸繞壩滲流監測資料分析認為：左岸帷幕灌漿效果較好，帷幕前后的地下水位差值在55m以上；右岸部分幕后孔地下水位與庫水位有相關性，補充灌漿后，孔內水位降低不明顯。對左右兩岸上地下水位對比分析，右岸地下水位較左岸整體偏高。截至2018年8月9日位于左岸壩下0+0.005m、高程1861.000m處的OH-Z09和左岸壩上0～025.000m、高程1864.000m處的OH-Z07測孔地下水位分別為1794.36m和1793.35m，同期位于壩右0+326.241m、壩下0+010.000m、高程1861.000m處新OH-Y06、位于壩右0+326.241m、壩上0～010.000m、高程1861.000m處OH-Y02和位于右岸出渣洞壩上0～002.000m、高程1857.000m處的OH-Y17測孔地下水位分別為1810.55、1850.88m和1847.82m。過程線見圖17～圖19。

圖17 左岸地下水OH-Z07測孔地下水位過程線Figure 17 Underground water level process line of OH-Z07 hole on the left bank

圖18 左岸地下水OH-Z09測孔地下水位過程線Figure 18 Process line of underground water level of OH-Z09 hole on the left bank

圖19 右岸地下水OH-Y02、新OH-Y06、OH-Y17測孔地下水位過程線Figure 19 Process lines of groundwater OH-Y02，new OH-Y06 and OH-Y17 on the right bank

4 結束語

（1）主壩量水堰從長期監測資料反映，滲流量時有時無。除尾水倒灌外，2015年3月11日～2018年7月12日滲流量最大為11.599L/s；在同類工程中處于較低水平，表明防滲效果良好。

（2）主壩滲壓計在二期蓄水后至今除0+86.30m斷面的PA-4和PA-7測點外，其余測點滲透壓力基本穩定；根據蓄水后主壩滲流量和滲壓觀測成果，截至2018年6月當上游水位約在1850.5m時，壩基滲壓水位基本在1785～1795m，低于上游水位55～65m[3]；主壩滲流量2015年3月11日至今滲流量最大為11.599L/s，在同類型工程中處于較低水平，表明壩基帷幕灌漿整體效果較好。右岸滲流量無明顯變化規律，進水口滲流量基本呈年周期變化。

（3）右岸部分孔與庫水位存在相關性，右岸帷幕在補強灌漿后，存在一定的繞壩滲流現象[3]。左岸帷幕在補強灌漿后，防治效果總體較好。通過對兩岸地下水位對比分析，右岸地下水位總體偏高。