荒沟抽水蓄能电站上水库左岸分水岭渗漏分析

2015-11-01刘录君

东北水利水电 2015年12期

关键词：蓄水位分水岭风化

刘录君，季聪

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

荒沟抽水蓄能电站上水库左岸分水岭渗漏分析

刘录君，季聪

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

抽水蓄能电站上水库渗漏问题，是关系到电站能否正常运行，并发挥最大发电效益的重要工程地质问题。本文通过对荒沟抽水蓄能电上水库左岸分水岭地下水位长期观测资料的分析，客观地评价了该部位的水库渗漏问题，并提出了合理的建议，为库周左岸防渗设计提供依据。

地下水位长期观测孔；渗漏问题；防渗处理；荒沟抽水蓄能电站

1　工程概况

荒沟抽水蓄能电站位于黑龙江省海林市境内，距牡丹江市约130km，距莲花水电站约45km。该电站系以三道河右岸的山间洼地作为上水库，正常蓄水位652.50m，已建的莲花水库作为下水库，正常蓄水位218.00m。电站装机1200MW，是一座大型水电站，其枢纽建筑物主要由上水库挡水主坝、库尾垭口挡水副坝、输水隧洞、上下游调压井和中部地下厂房等组成。

上水库库周分水岭山体多较宽厚，构成库岸及库底的白岗花岗岩多为微、弱透水岩体，但左岸局部地段存在地下水位略低于水库正常蓄水位的单薄分水岭，为此，在该部位布置了一个钻孔（钻孔编号ZK148）进行地下水位长期观测工作，通过对为期超过一个水文年的地下水位长期观测资料的分析，计算该部位在水库蓄水后的水库渗漏量，为库周防渗设计提供依据。

2　地质概况

上水库左岸分水岭长约2400m，山顶高程一般670～800m，正常蓄水位高程山体厚400～800m，地下水分水岭厚250～400m，构成山体的岩石为白岗花岗岩，全风化岩石厚度不均，自坡上向沟底全风化岩石厚度逐渐变厚，正常蓄水位以上岸坡全风化厚度一般2～10m，局部地段无全风化岩石，下部边坡全风化厚度一般10～15m。强风化岩石厚度一般1～3m，局部地段强全风化厚度达7m。下部弱风化带岩体较完整。正常蓄水位以下岩体多呈微风化状态，岩石透水率一般0.012～0.035L/（min·m·m），属弱透水岩体。局部岩体透水率小于0.01L/（min·m·m），属微透水岩体。左侧库岸虽通过十余条断层，但多延伸不长，规模不大，且多属压性断层，不构成较强的渗漏带。

据左岸分水岭ZK148，ZK149两个长期观测孔地下水位观测资料，地下水位高程一般为648～685m。左岸库周分水岭除枯水期ZK148钻孔附近地下水位略低于正常蓄水位外，其余大部分地段地下水位均高于水库正常蓄水位。

3　库周地下水位长期观测孔的布置

可研阶段共埋设6个观测孔，其中左、右坝肩各1个——ZK55，ZK65孔；左岸分水岭1个——ZK22孔；右岸分水岭3个——ZK21，ZK23和ZK24孔。各孔仅观测一次。

招标设计阶段共埋设了11个孔观测孔，其中左、右坝肩各 1个——ZK84，ZK89孔；左岸分水岭 3个——ZK146，ZK148和ZK149孔；右岸分水岭2个——ZK150，ZK151孔；左、右两岸岸坡各2个——ZK113，ZK123孔和ZK133，ZK137孔。各长观孔每10d观测一次地下水位，观测时间均已超过一个水文年。

4　地下水位长期观测成果分析

为了调查上水库左岸单薄分水岭地下水位进埋深情况，在该部位布置一个地下水位长期观测孔——ZK148。观测时间为2011年10月16日至2013年5月25日，共观测19个月、60次。地下水位观测曲线见图1。

从图1可以看出：2011年10月份观测初期，地下水位尚不稳定，水位高程从667.52m下降至650.32m，降幅达17.20m。从2011年11月初开始至2013年5月25日观测结束，地下水位高程为645.88～647.75m，变幅仅为1.87 m，观测曲线总体平缓。分析认为该段为单薄分水岭，两侧边坡较陡，地表集水面积有限，地下水位受季节、降水影响较小。该孔地下水位低于正常蓄水位。

图1ZK148孔地下水位观测曲线图

5　渗漏量计算

为了分析预测上水库蓄水后左岸库周分水岭ZK148钻孔附近在枯水期向库外渗漏量，采用《水利水电工程水文地质勘察规范》附录C中潜水含水层均质岩体水库渗漏量计算公式进行计算。1）计算假设条件：岩体透水性相对均一，渗透系数采用岩体压水试验值换算，K=q透×0.01728 m/d；水库水位652.50m，邻谷水位545m，隔水层顶板水平高程545m。2）计算公式：单宽渗漏量q单=K（H1-H2）/ L（H1+H2）/2；总渗漏量Q=B·q单。计算结果：岩体透水率平均值q透=0.024L/（min·m·m）；渗透系数K=0.0415m/d；平均渗径L=920m；单宽渗漏量q单=0.26m2/d；渗漏断面宽度B=264m。经计算渗漏量仅为68.6m3/d，对水库运行影响不大。

6　上水库左岸分水岭渗漏评价

上水库左岸单薄分水岭，山顶高程一般为670～714m，正常蓄水位高程山体厚200～350m，该部位为单薄分水岭，基岩为白岗花岗岩，全、强风化岩石较薄，厚度一般为4～13 m，多裸露，局部地段呈弱风化岩。钻孔附近有F50，F582条陡倾角断层，宽度均小于0.8m，组成物为碎裂岩及断层泥夹碎屑。正常蓄水位以下岩体多呈微风化状态，岩体透水率一般为0.012～0.035L/（min·m·m），属弱透水岩体。630m高程岩体透水率小于0.01L/（min·m·m），属微透水岩体。据长期观测孔地下水位观测资料，ZK148钻孔附近地下水位略低于正常蓄水位，水库蓄水后存在渗漏问题。