桃源水電站廠區(qū)滲漏分析

田國(guó)民

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)桃源開(kāi)發(fā)有限公司，湖南 桃源 415700)

0 引 言

桃源水電站廠房主安裝場(chǎng)和回車(chē)場(chǎng)基礎(chǔ)落在級(jí)配碎石土回填區(qū)上，其地勢(shì)低洼，自然形成 “漏斗”狀集匯雨和滲漏水的區(qū)域，回填區(qū)內(nèi)水體飽和度較高。廠區(qū)集排水系統(tǒng)為獨(dú)立布置，主要用于收集廠房地表雨水、主安裝間和回車(chē)場(chǎng)回填區(qū)域壩體和基礎(chǔ)滲漏水。本文通過(guò)分析廠區(qū)地下水位分布，判斷廠區(qū)防滲體系正常運(yùn)用情況，驗(yàn)證主安裝間承受側(cè)向水壓力抗傾覆能力。

1 工程概況

桃源水電站樞紐位于湖南省桃源縣雙洲島洲尾，雙洲島將河床分隔成左右河槽，廠房布置于右河槽雙洲部位。廠房主要由雙洲洲尾開(kāi)挖而成，覆蓋層為二元結(jié)構(gòu)，下伏砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，基巖面高程23～25 m。廠房主安裝場(chǎng)和回車(chē)場(chǎng)布置在雙洲土石副壩下游側(cè)，回車(chē)場(chǎng)地面高程為39.85 m。廠區(qū)防洪建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)等同擋水建筑物，按校核洪水位48.98 m設(shè)計(jì)，頂部高程為50.70 m。

2 廠區(qū)防滲設(shè)計(jì)

廠區(qū)防滲線(xiàn)路為：上游范圍為雙洲土石副壩和廠房防洪墻，左側(cè)和下游范圍為廠房防洪堤，右側(cè)區(qū)域?yàn)閺S房下游左導(dǎo)墻。

廠區(qū)防滲體系為：廠區(qū)防洪建筑物基礎(chǔ)設(shè)高噴灌漿帷幕，基礎(chǔ)深入相對(duì)不透水層，土石副壩和防洪堤上部高于校核洪水位高程，形成一道封閉的防滲體系。確保正常運(yùn)行情況下，保持向主安裝場(chǎng)和回車(chē)場(chǎng)區(qū)域滲漏量處于較低級(jí)別；洪水期，保持壩體不發(fā)生滲透破壞，滲漏水通過(guò)廠區(qū)集水井匯流排出。

主安裝場(chǎng)和回車(chē)場(chǎng)基礎(chǔ)落在級(jí)配碎石土回填區(qū)上，回填區(qū)域?yàn)楦叱?3.00～39.85 m，主安裝場(chǎng)和回車(chē)場(chǎng)地勢(shì)低洼，自然形成 “漏斗”狀集匯雨和滲漏水的區(qū)域，回填區(qū)內(nèi)水體水飽和度較高。

廠房基礎(chǔ)滲漏集排水系統(tǒng)與廠區(qū)集排水系統(tǒng)分開(kāi)布置，廠區(qū)集排水系統(tǒng)主要用于收集廠房地表雨水、主安裝間和回車(chē)場(chǎng)回填區(qū)域壩體和基礎(chǔ)滲漏水。廠區(qū)集水井為雙排城門(mén)洞型廊道，沿上下游方向布置，底板高程為20.0 m，其中13 m段與尾水導(dǎo)墻一體為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，20 m襯砌段深入回填區(qū)，襯砌段頂端設(shè)有2排18個(gè)d56排水盲管，伸入回填區(qū)0.5 m。

沿廠房防洪堤和回車(chē)場(chǎng)共布置有7個(gè)地下水位觀測(cè)孔，孔底高程為23～28 m。

3 廠區(qū)滲漏情況調(diào)查

(1)2014年7月17日，桃源水電站壩址發(fā)生重現(xiàn)期超50年一遇的洪水，廠房防洪堤內(nèi)側(cè)坡腳曾發(fā)生管涌；汛后立即進(jìn)行了補(bǔ)充高噴灌漿防滲處理。經(jīng)過(guò)6年的運(yùn)行，防洪堤未再發(fā)生管涌和明顯可見(jiàn)滲水現(xiàn)象。

(2)2019年4月，水工巡查發(fā)現(xiàn)廠區(qū)集水井在無(wú)雨日抽排量偏大現(xiàn)象，為分析原因，經(jīng)查2019年1～3月相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

① 該期間廠區(qū)集水井抽排記錄，平均1號(hào)泵每2 h起泵1次。1號(hào)啟泵水位高程21.75 m，停泵水位高程21.0 m。

② 該期間廠區(qū)地下水位監(jiān)測(cè)孔OH2-1～OH2-7的監(jiān)測(cè)值是地下水位最高為34.19 m，最低為31.58 m，平均為32.62 m。

③ 該期間的壩前最高水位39.50 m，廠房尾水位數(shù)據(jù)是最高尾水位為32.36 m，最低為29.23 m，平均為30.02 m(見(jiàn)圖1)。

圖1 廠區(qū)地下水浸潤(rùn)線(xiàn)分布

4 廠區(qū)滲漏分析

4.1 滲漏量計(jì)算

廠區(qū)滲漏集水井的滲漏量按下式進(jìn)行初步估算：

Q=S×H/T

式中，Q為滲漏量(m3/s)；S為廠區(qū)集水井的面積，297 m2；H為漲水的高程差，0.75 m；T為漲水時(shí)間，7 200 s。

所以：Q=S×H/T=297×0.75/7 200=0.031 m3/s=31 L/s

4.2 數(shù)據(jù)分析

(1)廠區(qū)地下水位監(jiān)測(cè)孔OH2-1～OH2-7實(shí)測(cè)地下水位數(shù)據(jù)較平穩(wěn)，最高地下水位分布于上游帷幕后部。OH2-1實(shí)測(cè)值為34.19 m，最低地下水位分布于廠區(qū)集水井附近；OH2-2實(shí)測(cè)值為31.97 m，其他部位的地下水位實(shí)測(cè)平均值約為32.44 m，地下水位水位分布特征符合滲流規(guī)律。

(2)廠區(qū)地下水位平均值為32.62 m，平均廠房尾水位高程為30.02 m；廠區(qū)內(nèi)地下水位高于廠房尾水2.6 m，地下水位場(chǎng)穩(wěn)定；廠區(qū)回填區(qū)內(nèi)地下水高于廠房尾水位，呈自然水力緩坡降。

(3)廠區(qū)集水井水泵啟停時(shí)段間隔以及抽排時(shí)間比較固定，滲漏量基本保持在0.031 m3/s，表明滲漏量比較穩(wěn)定，且量級(jí)較小。

(4)廠區(qū)滲漏集水井底板低于壩前水位和廠房尾水位，且低于主安裝場(chǎng)和回車(chē)場(chǎng)地面19.5 m，伸入回填區(qū)20 m的襯砌段頂端排水盲管收集滲漏水效果較好，減壓增排效果明顯。

5 結(jié) 論

(1)廠區(qū)上游側(cè)土石副壩與雙洲相依，庫(kù)水位滲徑相對(duì)較長(zhǎng)，上游防滲帷幕后部的地下水位明顯低于庫(kù)水位，且地下水位變幅較小，表明上游防滲體系完好。廠區(qū)回填區(qū)內(nèi)地下水位略高于廠房尾水位，呈自然水力緩坡降，表明廠區(qū)防滲體系是封閉完好的。

(2)廠區(qū)防滲體系封閉完好，因此基礎(chǔ)滲流是廠區(qū)回填區(qū)內(nèi)滲漏的主要滲漏源，可以認(rèn)為防滲帷幕后的揚(yáng)壓力水頭即為廠區(qū)回填區(qū)內(nèi)地下水位。廠區(qū)防滲帷幕后揚(yáng)壓力較小，回填區(qū)內(nèi)總滲漏量穩(wěn)定，地下水位滲流場(chǎng)分布均勻且規(guī)律。

(3)廠區(qū)通過(guò)采取防滲和降排措施，降低了主安裝間右側(cè)和尾水導(dǎo)墻右側(cè)的側(cè)向水壓力，提高了其抗傾覆能力。