张河湾抽水蓄能电站上水库渗流观测

张利军，刘占海，刘凤成，胡五星

（中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，北京，100024）

张河湾抽水蓄能电站上水库渗流观测

张利军，刘占海，刘凤成，胡五星

（中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，北京，100024）

主要对张河湾抽水蓄能电站上水库沥青混凝土面板堆石坝和上水库进出水口的渗流观测资料进行分析，并结合上水库大坝的运行工况及其他相关观测资料分析整个上水库的渗流情况。

张河湾抽水蓄能电站；上水库；渗流观测

1 工程概况

张河湾抽水蓄能电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上。上水库位于下水库左岸的老爷庙山顶，采用开挖筑坝围库而成。水库坝顶高程812 m，库顶坝轴线长2 846.088 m，坝顶宽8.0～10.0 m，上游坝坡1∶1.75，下游坝坡1∶1.5，最大坝高（坝轴线处）57 m，正常蓄水位为810 m，死水位为779 m，工作水深31 m，总库容789.0万m3，调节库容717.5万m3。库盆采用沥青混凝土面板全库盆防渗，总防渗面积34.5万m2。目前工程已进入运行阶段。上水库渗流观测主要包括：渗透水压力观测、渗流量观测和测压管水位观测三部分。到目前为止，大部分观测设备运行正常。

2 渗流监测设施布置

上水库共布置59支渗压计，其中坝基布置12支、面板基础布置40支、进出水口布置7支；坝基和库岸边坡布置17根测压管；库底排水廊道内布置了22座量水堰。上水库监测平面布置见图1。

3 渗流监测资料分析

3.1 渗透水压力观测

上水库共布置59支渗压计。其中12支安装于坝基基岩上，主要监测坝基浸润线；40支安装于沥青混凝土面板基础碎石垫层料内，主要监测面板排水及渗漏情况；7支安装于上水库进出水口周边结构缝，主要监测结构缝渗漏和排水情况。

（1）上水库坝基渗压计主要埋设于3个断面，分别位于桩号2+835、2+285和1+560。从坝基渗压计水压力典型过程线（图2）可以看出，从坝基渗压计安装到目前为止，渗透水压力变化很小，与库水位没有明显相关关系。从库盆沥青混凝土面板防渗区渗流量观测结果看，上水库从2007年8月蓄水至2016年12月，面板渗流量基本为0，以上观测成果表明坝基没有库盆水渗入。

（2）沥青混凝土面板基础渗压计主要埋设于7个断面及库底，7个断面分别是2+835、2+640、2+835、0+342、0+815、1+260和1+560。从上水库沥青混凝土面板基础渗压计压力过程线（图3，其他水压力过程线与其相似）可以看出，安装于面板基础的渗压计测值与库水位没有明显相关关系，且测值相对平稳，受降雨影响较小，表明上水库沥青混凝土面板排水层排水性能良好，工作性态正常。

图1 张河湾抽水蓄能电站上水库监测平面布置图Fig.1 Monitoring items for upper reservoir of Zhanghewan pumped storage power station

图2 坝基渗压计压力过程线Fig.2 Graph of seepage pressure at dam foundation

图3 防渗面板基础渗压计压力过程线Fig.3 Graph of seepage pressure at the foundation of impervious face slab

（3）进出水口地质条件差，混凝土结构缝较多，为监测可能产生较大渗流的部位，在基岩与混凝土界面处、混凝土结构缝处埋设渗压计来监测渗水压力。观测结果和水压力过程曲线表明，降雨和1号压力管道充放水对1号、2号闸门井井座底板渗压计测值影响明显。其中安装于1号闸门井底板的渗压计（P1、P2）受降雨的影响比较明显，在2006年8月和2007年7月大雨过后测值产生突变，最大值为31.08 kPa（P2，2007年7月20日），此后测值逐渐减小。2007年12月22日，1号压力管道充水后，安装于1号闸门井底板的2支渗压计（P1和P2）测值与充水前相比明显增大，压力值分别增加到48.62 kPa和58.98 kPa（库水位为781 m），此后随库水位上升和压力管道运行逐渐增大。2008年2月19日，1号压力管道放空，测值逐渐回落至20 kPa。2008年4月26日，1号压力管道二次充水，水压力逐渐增大，当库水位上升到810.2 m时，压力值达到111 kPa。随着水库的运行，压力值随库水位升降和季节变化而上下波动。分析认为，上水库1号进出水口闸门井后渐变段与压力管道上平段钢衬之间可能产生内水外渗，压力过程线见图4。

（4）2008年8月份起，安装于进出水口前沉砂池底板渗压计的测值开始增加，2008年9月28日库水位达到810.2 m时，压力达到最大值290 kPa，此后随库水位升降而上下波动。进出水口周边廊道巡视检查发现，P4-11、P4-12附近的廊道排水沟底板有压力水射出。据施工方反映，此位置混凝土属于冬季施工，施工缝没有处理妥当。分析认为压力水主要是由于前池结构缝存在渗漏，随库水位升高，水压力增大，从而洞穿没有处理好的施工缝。目前压力值随库水位和季节变化呈周期性变化，渗压计水压力过程线见图5。

3.2 渗流量观测资料分析

张河湾抽水蓄能电站上水库从2007年8月28日开始蓄水，2008年9月28日蓄至正常蓄水位810.2 m，随着库水位的上升，渗漏量逐渐增大。2008年9月28日上水库水位蓄至810.2 m时，渗流量达到蓄水以来的最大值5.64 L/s，且受库水位升降影响明显。进入2008年11月份，受气温降低的影响，渗漏量呈增长态势，最大值达到10.45 L/s左右（2009年2月13日，库水位为805.7 m）。从现场观测与巡视看，渗漏主要产生于进出水口周边廊道和外排廊道。进出水口周边廊道排水沟底板局部有压力水射出，这与进出水口前池渗压计P4-12测值在蓄水后测值增大相符。现场巡视和观测结果表明，目前防渗面板没有渗漏的迹象。渗漏量主要受季节温度变化影响上下波动，且波动幅度相对稳定。随着库盆的运行，受进出水口前沉砂池淤积的影响，目前渗流量有减小的趋势，尤其受2016年7.19大洪水影响明显，这与同类工程渗流量变化规律相同。由于抽水蓄能电站库水位变化频繁，在观测过程中可能存在滞后，但从观测结果看，渗流变化量与库水位变化密切相关。从渗流量过程线可以看出，渗漏主要发生在进出水口前池和外排廊道，其他防渗面板区域未发生渗漏。渗流量变化过程线和各年份最大渗漏量柱状图见图6和图7。

图4 进出水口底板渗压计压力过程线Fig.4 Graph of seepage pressure at the bottom plate of inlet and outlet

图5 进出口前池渗压计压力过程线Fig.5 Graph of seepage pressure at the forebay of inlet and outlet

图6 量水堰渗流量过程线Fig.6 Seepage measured by measurement weir

图7 历年最大渗漏量柱状图Fig.7 The maximum seepage of previous years

3.3 地下水位观测

为观测张河湾抽水蓄能电站上水库大坝及库盆周边蓄水后地下水位变化情况，分析地下水位变化可能对上水库水工建筑物产生的不利影响，在上水库9个断面设计安装测压管17根，测压管水位过程线见图8，图中没有体现的测压管一直处于无水状态。

从观测结果可以看出，UP5-1受降雨影响最为明显。该测压管安装埋设于D区混凝土副坝下游，该处地势属于凹形，测压管是在该凹形地段回填后才进行钻孔安装，因此在汛期地表水很容易通过回填碎碴渗入测压管，导致UP5-1水位升高。雨季过后测压管水位下降，与库水位升降没有明显相关性。测压管UP3-2、UP6-1和UPb-3分别安装于C区挡墙下游、库岸边坡坡脚和基础处理A区，观测结果表明这3根测压管水位变化受气温影响明显，水位随季节呈周期性变化。坝基和面板基础渗压计目前基本处于零压状态，库盆渗漏主要集中于上水库进出水口周边结构缝，这与测压管观测结果相一致，表明上水库蓄水及运行对上水库地下水位变

图8 测压管水位过程线Fig.8 Water level measured by piezometric tube

化影响较小。

4 结语

从张河湾抽水蓄能电站上水库渗流观测成果看，上水库工程渗流状况良好：（1）上水库坝基孔隙水压力很小，与库水位没有明显相关性，坝基的安全性没有受到渗漏的影响；（2）埋设于面板基础的渗压计水压力很小，且与库水位没有明显相关性，表明防渗面板排水层排水性能良好；（3）渗漏主要集中于上水库进出水口周边结构缝，渗漏量与库水位相关密切，随着工程的持续运行、沉砂池的不断淤积，渗漏量有减小的趋势，与同类工程变化规律相同；（4）巡视检查结果表明，目前上水库防渗面板没有渗漏迹象，面板工作正常；（5）上水库大部分测压管处于无水状态，有4根测压管水位受降雨和气温影响明显，与库水位变化没有相关关系，上水库蓄水对上水库地下水位变化影响较小。

2017-05-16

张利军（1973-），男，山西忻州人，高级工程师，主要从事安全监测及项目管理工作。

作者邮箱：46955190@qq.com

Seepage monitoring of upper reservoir of Zhanghewan pumped storage power station

ZHANG Li-jun,LIU Zhan-hai,LIU Feng-cheng and HU Wu-xing

PowerChina Beijing Engineering Corpora⁃tion Limited

Seepage monitoring of asphalt concrete faced rockfill dam and the inlet/outlet of upper reser⁃voir is carried out.And the monitoring data is analyzed.Combined with dam operation and other monitor⁃ing data,the seepage of upper reservoir is evaluated.

Zhanghewan pumped storage power station;upper reservoir;seepage monitoring

TV698.1

B

1671-1092（2017）05-0035-04