河口村水庫大壩兩岸山體滲流安全監(jiān)測分析

楊源行

（河南省河口村水庫運(yùn)行中心，河南 濟(jì)源 454650）

1 水庫概況

河口村水庫壩區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜,庫盤基巖為一多層狀透水與隔水相間的巖體，底部為太古界登封群及元古界汝陽群的變質(zhì)巖、碎屑巖，是一相對不透水巖體。中下部為寒武系饅頭組下部，厚約32～34 m，巖性為白云巖、泥灰?guī)r及頁巖，該層的灰質(zhì)白云巖中間生有溶洞及溶孔，局部地段巖溶發(fā)育,形成了下部構(gòu)造巖溶透水層，饅頭組出露在張莊以下河谷兩岸及壩肩，高程低于水庫正常蓄水位275 m，是水庫與壩肩集中滲漏的通道。

根據(jù)河口村水庫壩區(qū)地形地質(zhì)條件、滲流計(jì)算成果和地質(zhì)建議，僅針對近壩庫岸段滲漏集中部位采取了帷幕防滲措施，遠(yuǎn)岸區(qū)不再進(jìn)行防滲處理。雖然前期對水庫滲漏問題進(jìn)行了大量研究，但隨著水庫蓄水位的上升，地下水滲流場也會發(fā)生變化，以往工作取得的成果仍需進(jìn)一步地分析和論證。鑒于水庫滲流是保證樞紐工程安全和工程效益發(fā)揮的關(guān)鍵問題，因此在水庫運(yùn)行期仍需要對壩體周邊兩岸及重要建筑物附近山體進(jìn)行必要的滲流監(jiān)測。

2 河口村水庫滲漏條件分析

2.1 滲漏途徑

通過對河口村水庫壩區(qū)地形地貌及水文地質(zhì)條件的調(diào)查與分析，水庫右岸滲漏主要集中在余鐵溝—老斷溝以北的單斜構(gòu)造區(qū)，存在自嚇魂灘向余鐵溝（右岸中遠(yuǎn)岸）、圪料灘岸坡向余鐵溝（右岸遠(yuǎn)岸）的滲漏問題，滲漏途徑為近岸區(qū)巖溶發(fā)育、風(fēng)化卸荷巖體和遠(yuǎn)岸區(qū)下部構(gòu)造透水層。左岸滲漏主要存在自左岸老斷溝—謝莊分別向山口河、五廟坡斷層帶的滲漏，滲漏途徑為沿?cái)嗔寻l(fā)育區(qū)破碎巖溶化巖體或下部構(gòu)造透水層滲漏。在壩址區(qū)，壩肩兩側(cè)存在庫水的繞壩滲漏，此外河床壩基由于存在砂礫石層以及風(fēng)化巖體，也存在壩基滲漏問題。

2.2 滲漏量估算及分析

根據(jù)《沁河河口村水庫工程庫壩區(qū)滲漏問題專題研究報(bào)告》，利用解析法對左、右岸主要滲漏及河床壩基的滲漏量進(jìn)行估算得出：左岸滲漏量最大，主要集中在壩肩至老斷溝向五廟坡斷層帶滲漏。僅該滲漏段滲漏量占了全部滲漏量的65.50%；其次是河床壩基區(qū)滲漏量較大，占了全部滲漏量的20.60%，右岸滲漏量最小，僅占了全部滲漏量的9.40%；從右岸的滲流量上分析，近岸最大，中遠(yuǎn)岸次之，遠(yuǎn)岸最小，表明滲漏量隨著遠(yuǎn)離河岸逐漸減小。

綜上所述，防滲的重點(diǎn)應(yīng)在左岸的壩肩—老斷溝段、壩基以及右岸的近岸區(qū)，根據(jù)計(jì)算，該區(qū)域滲漏量占水庫總滲漏量的95.50%，需采取切實(shí)有效的防滲措施，減少庫水的滲漏量；其他地段因遠(yuǎn)離壩址、滲漏量不大且防滲工程量過大等原因，全面防滲意義不大，可不進(jìn)行防滲，但后期應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

3 河口村水庫防滲工程及滲流量監(jiān)測實(shí)施情況

3.1 防滲工程帷幕設(shè)計(jì)

大壩基礎(chǔ)帷幕從左岸溢洪道至右岸壩肩，全長約803 m，其中右岸壩肩長210 m。大壩防滲帷幕深度即帷幕底線設(shè)按相對不透水層3 Lu控制，帷幕底線深入3 Lu線以下5 m。河床段帷幕布置在防滲墻下基巖內(nèi)，帷幕線與防滲墻中心線重合，帷幕底高程為115 m，防滲墻下帷幕按單排布置，孔距1.5 m。大壩左岸帷幕平面布置沿左岸支板至溢洪道右翼墻處，并和溢洪道引渠處帷幕銜接。大壩右岸帷幕分右岸支板段與右岸壩肩延長段，平面布置從防滲墻端部開始沿支板線布置至右岸壩肩（D0+385），然后沿右岸壩肩灌漿洞中心（壩軸線）向右岸壩肩方向延伸210 m，即對應(yīng)大壩樁號D0+595處結(jié)束。

3.2 滲流量監(jiān)測實(shí)施情況

3.2.1 監(jiān)測孔實(shí)施情況

對于右岸監(jiān)測孔，利用右岸現(xiàn)有的ZK152、ZK153、ZK157、ZK158 等4 個鉆孔，孔深分別為151.60 m、159.70 m、153 m 和180 m。為了確定防滲帷幕的效果，在1#灌漿洞的帷幕上、下游支洞內(nèi)布置3個監(jiān)測孔，其中帷幕下游監(jiān)測孔號分別為JC01和JC02，位于1#灌漿洞內(nèi)樁號120 m 和182 m 處；帷幕上游監(jiān)測孔號為JC03，位于1#灌漿洞內(nèi)樁號145 m處。新增觀測孔孔深均為80 m左右，穿過饅頭組構(gòu)造透水層，孔底進(jìn)入汝陽群地層內(nèi)。對于左岸監(jiān)測孔，利用左岸現(xiàn)有的ZK76、ZK187、ZK79 和ZK109 等4 個鉆孔，各鉆孔深度分別為100 m、173.60 m、160 m和130.60 m。并在左岸帷幕ZM390處勘察階段發(fā)現(xiàn)強(qiáng)透水帶，為檢驗(yàn)帷幕防滲效果，在該段帷幕下游增1 個監(jiān)測孔，孔號JC04，孔深125 m，孔底穿透饅頭組構(gòu)造透水層，進(jìn)入汝陽群地層中。

3.2.2 監(jiān)測方式及頻率

此次監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測方式以人工監(jiān)測為主，每隔24 h 采集一次數(shù)據(jù)，每天監(jiān)測1 次，在汛期及蓄水位波動較大時(shí)可適當(dāng)加密。地下水位監(jiān)測選取遠(yuǎn)程自動水位計(jì)進(jìn)行自動監(jiān)測，每隔12 h 采集一次數(shù)據(jù)，每天監(jiān)測2 次，在汛期及蓄水位波動較大時(shí)可根據(jù)需要適當(dāng)加密，數(shù)據(jù)每天通過無線傳輸自動傳遞到后臺服務(wù)器。

4 監(jiān)測結(jié)果分析

經(jīng)過對各監(jiān)測孔采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)序列整體完整豐富，經(jīng)人工測量校驗(yàn)各監(jiān)測數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，數(shù)據(jù)基本無突變和異常波動，并符合一般地下水位變動規(guī)律。

4.1 右岸滲流分析

根據(jù)右岸帷幕上監(jiān)測點(diǎn)對2021年11月10日至2022年11月10日的水位波動進(jìn)行對比分析，并將水位變幅繪制成表1。

表1 右岸帷幕上下游監(jiān)測點(diǎn)水位對比表

2021 年11 月10 日至2022 年11 月10 日，庫水位下降14.79 m，ZK158位于庫內(nèi)，水位下降14.30 m，基本與庫水保持同幅下降；JCO3位于帷幕前，水位下降10.92 m；帷幕端點(diǎn)JCO2下降11.86 m，帷幕后的JCO1下降11.08 m，說明與庫水位聯(lián)系密切且各監(jiān)測點(diǎn)與庫水位聯(lián)系強(qiáng)度為ZK158>JC02>JC01>JC03>其他點(diǎn)。

4.2 左岸滲流分析

根據(jù)左岸帷幕上監(jiān)測點(diǎn)對2022年12月10日至2022年12月10日的水位波動進(jìn)行對比分析，并將水位變幅繪制成表2。

表2 左岸帷幕上下游監(jiān)測點(diǎn)水位對比表

2021 年12 月10 日至2022 年12 月10 日，庫水位下降14.99 m，帷幕上游監(jiān)測點(diǎn)ZK187、ZK76水位降幅與庫水位降幅相近；帷幕下游監(jiān)測點(diǎn)ZK79 降幅較小，水位下降4.95 m，與庫水位降幅差異明顯，說明ZK79與庫水位水力聯(lián)系較弱；帷幕下游監(jiān)測點(diǎn)JC04與庫水位變動幅度接近，JC04水位下降13.92 m，與庫水位變幅相差約1m，說明JC04 與庫水之間的連通性較好，該段防滲帷幕效果較差。

5 結(jié)語

綜合2021-2022 年滲流結(jié)果，可以看出：①左岸帷幕外的JC04與庫水位相差不多，且與庫水波動具有一定的相關(guān)性，表明該段帷幕附近完整性較差，帷幕內(nèi)外與庫水聯(lián)系非常緊密。壩下的ZK79因遠(yuǎn)離水庫數(shù)百米,監(jiān)測孔水位遠(yuǎn)低于庫水位，且水位波動微小，表明五廟坡斷層以南地下水與庫水間水力聯(lián)系較弱。②右岸近壩附近各監(jiān)測孔JC03、JCO2、ZK67、ZK153 低于庫水位，并隨庫水位升降而升降，表明近壩庫區(qū)山體地下水與庫水之間有著較為緊密的水力聯(lián)系。③庫外監(jiān)測孔ZK152和ZK157距離嚇魂灘庫岸和圪料灘庫岸均大于700 m，水位卻高于庫內(nèi)右壩肩帷幕下游監(jiān)測孔ZK153水位，說明右壩肩帷幕對地下水起到了一定的阻擋作用。