某新建水庫壩基滲水及滲透變形研究

鮑吉澤 熊燦娟

摘 要：娃二溝水庫為近年來新建的水庫，大壩建成后，下游壩腳消力池底部一直存在滲水現(xiàn)象。為尋找導(dǎo)致壩基滲漏的原因，本文通過觀測蓄水庫水位和滲水點滲流變化量及壩體廊道滲水情況，排除消力池底部滲水點為壩基滲漏點;采取理論公式概略計算壩基透水率并與施工期壩基透水率進行對比，得出蓄水期透水率小于施工期透水率，大壩防滲帷幕滿足要求，大壩滲水量符合防滲標準;通過分析壩基地質(zhì)情況并結(jié)合滲水觀測可知，壩基巖體無破壞情況發(fā)生，水庫蓄水不存在影響大壩穩(wěn)定的壩基滲透變形。

關(guān)鍵詞：娃二溝水庫;壩基滲水;滲透變形

中圖分類號：TV223.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）16-0066-03

Abstract： Waergou reservoir is a new-built reservoir in recent years，but seepage always exists at the bottom of stilling basin at downstream dam foot after the dam has been built. In order to find out the causes of dam foundation seepage， this paper， through the observation of the water level and seepage change of seepage point of the impoundment and the seepage situation of the dam Gallery， eliminated the seepage point at the bottom of the stilling basin as the seepage point of the dam foundation; adopted the theoretical formula to roughly calculate the permeability rate of the dam foundation and compares it with the permeability rate of the dam foundation in the construction period， and obtained that the permeability rate in the impoundment period was less than the permeability rate in the construction period， and the seepage proof curtain of the dam according to the requirements， the seepage volume of the dam met the seepage control standard; through the analysis of the geological conditions of the dam foundation and the seepage observation， it could be seen that the dam foundation rock mass was not damaged， and the reservoir water storage did not have the seepage deformation of the dam foundation that affects the stability of the dam.

Keywords： Waergou reservoir;seepage of dam foundation;seepage deformation

娃二溝水庫為近年來新建水庫工程，位于畢節(jié)市赫章縣古基鄉(xiāng)，所在河流娃二溝小河屬于長江流域烏江水系六沖河二級支流。該小河發(fā)源于赫章縣古基鄉(xiāng)桃源村祁家梁子，河源高程為2 155.3 m，水庫位于古基鄉(xiāng)桃源村的海子灣，壩址與古基鄉(xiāng)相距約為4.5 km。該水庫壩址控制流域面積為2.56 km2，水庫校核洪水位為1 769.86 m，總庫容為63.7萬m2;正常蓄水位為1 768.00 m，相應(yīng)庫容為50.8萬m2;死水位為1 755.50 m，相應(yīng)庫容為6.0萬m2，興利庫容為44.8萬m2。大壩為C15細石混凝土砌毛石重力壩，大壩長為107.0 m，壩頂高程為1 771.00 m，壩基置于弱風(fēng)化基巖中上部，建基面高程為1 739.00 m，最大壩高為33.0 m，設(shè)計正常蓄水位為1 768.00 m。大壩建成后，下游壩腳消力池底部一直存在滲水現(xiàn)象，一開始懷疑是壩基帷幕灌漿存在質(zhì)量問題，從而導(dǎo)致壩基滲漏的可能。為解決這一問題，本文利用檢查孔對壩基帷幕進行檢查，擬找出大壩滲漏的根源，以為后期合理處理滲漏問題提供依據(jù)。

1 大壩基本情況

1.1 壩基水文地質(zhì)條件

壩基巖體單一，為二疊系峨眉山玄武巖（P2β），地下水為基巖裂隙水，兩岸地下水位均高于河水位，水力坡降為35%左右，壩址區(qū)河谷屬補給型河谷，壩區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單。壩區(qū)無深大斷裂、軟弱夾層發(fā)育，不存在深層滲漏問題，滲漏形式主要表現(xiàn)為淺層分散性裂隙滲漏，采取帷幕灌漿處理即可。

1.2 施工帷幕及灌漿質(zhì)量檢查

壩基淺層風(fēng)化巖體破碎，透水性較強，施工期間通過壩基肩帷幕灌漿進行防滲處理，左右岸防滲邊界為地下水位與正常蓄水位交點，防滲下限位于地下水位以下15～20 m。帷幕灌漿完成后，利用檢查孔進行壓水檢查，透水率均小于5 Lu，合格率達100%，滿足規(guī)范及設(shè)計要求，達到灌漿效果。為進一步確定大壩帷幕的可靠性，蓄水前在大壩廊道內(nèi)實施9個檢查孔進行帷幕檢查，壓水試驗透水率在2.49～3.02 Lu，平均透水率為2.78 Lu，滿足規(guī)范要求[1]。

1.3 大壩蓄水及滲流觀測

大壩帷幕經(jīng)檢查后，確定滿足要求，于2019年5月開始進行下閘蓄水運營。蓄水期間出現(xiàn)兩個滲水點：一個為廊道排水孔滲水點;另一個為施工期就存在的壩腳消力池底部滲水點。在對滲水點進行觀測的同時，也對庫水位進行觀測，實測滲水點量水堰高度（三角堰）及庫水位高程如圖1所示。

從圖1可知，2018年12月至2019年4月，庫水位保持在1 752.21 m時，廊道排水孔在1 745.30 m高程出現(xiàn)滲水，水質(zhì)清澈，右面排水孔滲水量三角堰測量高度穩(wěn)定在2.7～2.8 cm，對應(yīng)流量為0.17～0.18 L/s;左面排水孔滲水量三角堰測量高度穩(wěn)定在3.6～3.7 cm，對應(yīng)流量為0.35～0.37 L/s。2019年5月之后，隨著蓄水位的不斷升高，廊道排水孔流量呈緩慢增大的趨勢，當(dāng)庫水位達到1 767.31 m穩(wěn)定時，排水孔滲水高程為1 745.30 m，廊道排水孔右面滲水量三角堰測量高度穩(wěn)定在3.0 cm，對應(yīng)流量為0.22 L/s;左面滲水量三角堰測量高度穩(wěn)定在3.9 cm，對應(yīng)流量為0.43 L/s，水質(zhì)清澈。整個觀測期內(nèi)，下游壩腳消力池滲水點，三角堰測量高度無較大變化，保持在2.8～2.9 cm，對應(yīng)流量為0.19～0.20 L/s，水質(zhì)清澈。

2 壩基滲水分析

2.1 壩腳消力池滲水分析

通過水位觀測，當(dāng)庫水位不斷升高時，下游壩腳消力池出水點三角堰測量高度無較大變化，保持在2.8～2.9 cm，對應(yīng)流量為0.19～0.20 L/s，水質(zhì)清澈。這說明庫水位與下游消力池出水點無關(guān)聯(lián)性，該位置滲水水源來自于兩岸山體地下水，同時也反映出大壩防滲帷幕的有效性。

2.2 廊道排水孔滲水分析

隨著蓄水位不斷升高，廊道排水孔流量呈緩慢增大的趨勢，說明庫水位與廊道滲水存在關(guān)聯(lián)性。根據(jù)《水力發(fā)電工程地質(zhì)手冊》[2]，壩基為堅硬的節(jié)理化巖體壩基，其滲水量可采用式（1）計算。

根據(jù)觀測資料，可采用式（1）對[K]進行計算，從而通過壩基的實際滲透性判斷大壩防滲是否達到設(shè)計標準以及蓄水過程中壩基透水率的變化是否滿足要求。大壩現(xiàn)蓄水高程及排水孔滲水位置如圖2所示。

計算取值：[Q]為實測滲流量;[H]為對應(yīng)庫水位與廊道滲水點水頭差;[T]為裂隙帶深度，取防滲帷幕深度約20 m;[L]根據(jù)實際出水位置取實際滲徑寬度，如圖2所示，約為8 m;[B]已知為107 m。

通過單位換算并計算：蓄水前庫水位穩(wěn)定在1 752.21 m時，壩基滲透系數(shù)[K]≈2.809×10-5 cm/s，對應(yīng)透水率[q]約為2.4 Lu;蓄水后庫水位穩(wěn)定在1 767.31 m時，壩基滲透系數(shù)[K]≈1.104×10-5 cm/s，對應(yīng)透水率[q]約為1 Lu。

各時段壩基透水率統(tǒng)計表如表1所示。

由表1可知，壩基透水率在各時段均滿足規(guī)范[q]≤5 Lu的控制標準，且隨著水庫蓄水，壩基透水率呈下降趨勢。初步推斷水庫蓄水過程中泥沙淤積，并不斷充填壩區(qū)裂隙，使得壩基透水性變小，有利于大壩防滲[3-4]。

3 壩基滲透變形分析

壩基巖體為非可溶性巖類，滲透變形為機械滲透變形。根據(jù)前期勘查及施工壩基開挖揭露情況，壩基地層為二疊系峨眉山玄武巖（P2β），無軟弱夾層、破碎帶、夾泥裂隙等發(fā)育;同時，根據(jù)水庫蓄水情況可知，在整個蓄水過程中，隨著庫水位不斷抬升，排水孔滲流量呈緩慢攀升的趨勢，未出現(xiàn)滲流量陡增現(xiàn)象，當(dāng)庫水位無論是在低水位還是在高水位保持穩(wěn)定水頭時，滲水量能在一定數(shù)值保持穩(wěn)定，且滲水水質(zhì)均清澈，無顆粒帶出。這說明壩基巖體裂隙無破壞情況發(fā)生，水庫蓄水不存在影響大壩穩(wěn)定的壩基滲透變形。

4 結(jié)論

①通過對蓄水期滲流觀測及壩基透水率概略計算可知，大壩防滲帷幕滿足要求，大壩滲水量符合防滲標準。

②隨著水庫蓄水，對比施工期，壩基透水率呈下降趨勢，初步推斷水庫蓄水過程中泥沙淤積并不斷充填壩區(qū)裂隙，使壩基透水性變小，有利于大壩防滲。

③蓄水過程中，排水孔滲流量呈緩慢攀升趨勢，未出現(xiàn)滲流量陡增現(xiàn)象，穩(wěn)定水頭下保持穩(wěn)定的滲流量，水質(zhì)清澈，無顆粒帶出，水庫蓄水不存在影響大壩穩(wěn)定的壩基滲透變形。

④根據(jù)施工期和蓄水期滲流對比觀測，下游壩腳消力池滲水點與庫水位無關(guān)聯(lián)性。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部.混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范：SL 319—2005[S].北京：中國水利水電出版社，2005.

[2]彭土標.水力發(fā)電工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

[3]蔡升華，李方柱.裂隙巖體滲流破壞規(guī)律研究[J].電力勘測，2000（2）：4-7.

[4]李利蓉.貴州某水庫水文地質(zhì)條件對水庫滲漏的影響分析[J].河南水利與南水北調(diào)，2019（1）：31-32.