示踪试验在水库大坝渗漏检测中的应用

韩文娟 顾 梅

（江海职业技术学院 扬州 225000 淮委治淮档案馆（治淮宣传中心） 蚌埠 233001）

1 引言

大坝渗漏会致使水库水位无法到达正常蓄水位，影响水库发挥正常的使用功能，降低水利工程效益，严重渗漏问题会导致水库报废，突发的溃坝更会危害下游居民的生产生活安全。因此，为保障水库下游居民的生命及财产安全，需对存在安全隐患的水坝及时进行渗漏检测，因此首先要判断其渗漏通道，然后合理选择防渗措施。当水库蓄水运行以后，由于坝区地质条件的复杂多变性和运行后水压力的变化等因素会导致地下水渗漏强度和渗漏通道变得难以判断，因此一个行之有效的检测方法对于水库渗漏检测具有重要的指导意义。本文以某水利枢纽工程为例，探讨示踪试验在水库渗漏检测中的应用。

2 工程基本情况

某水利枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道等建筑物组成。主坝坝顶高程为730.80m。该工程正常蓄水位724.0m，死水位707.0m，防洪限制水位724.0m，设计洪水位729.09m，校核洪水位731.18m。在蓄水过程中，水位升至692.0m时，水库左坝端上、下游出现渗漏现象。由于水库左岸坝下始终存在明显渗漏现象，无法继续抬高蓄水位，目前库水位基本保持在696.0～699.0m高程。

3 示踪试验检测原理

示踪试验是常用的检测地下水连通性的试验，即在含水层渗透段的上游投入适当的示踪剂，在被检测部位下游的检测点采取地下水进行示踪剂成分连续检测，根据检测数据分析确定被检测部位地下水的连通性。该水利工程渗漏途径复杂，结合水库坝址区工程地质条件及坝体结构特点，渗漏检测主要采用示踪试验对坝肩部位进行探测，确定渗漏位置，为制定合理的防渗处理方案提供依据。

4 示踪试验实施及检测结果分析与评价

4.1 试验孔布设

渗漏检测过程中，通过对左岸地质情况及个别异常现象的分析，确定左岸岸坡部位心墙上游浅部基岩与下游的连通性，采用示踪试验技术对左坝肩具有代表性部位钻孔进行检测。其中心墙上游布设3个投源孔，心墙下游布设4个检测孔，结合左岸已有3个绕坝渗漏观测孔，共7个取样检测孔。

首先对其中一个孔分不同深度进行5次示踪试验，试验孔具体参数见表1。

表1 投源孔试验参数表

4.2 第1、2次试验分析

根据第1、2次试验检测期内各检测孔试验段所取水样电导率变化情况，绘制各检测孔电导率—时间关系曲线，部分成果见图1～2。

图1表明，投源孔投放示踪剂3.5h后下游检测孔1电导率开始上升，上升速度较快，但是上升幅度较小，电导率最大值升高约50us/cm。由于此次取样间隔较大，为了捕捉峰值，于24h后进行了第二次投源试验，并减小取样间隔，但是电导率没有上升，检测期内检测孔内电导率下降极其缓慢。可以判断在投源孔基岩面以上2m试段位置与下游检测孔之间存在径流通道，但是径流量较小，连通性差。

图1 检测孔1电导率—时间关系曲线图

图2 检测孔2电导率—时间关系曲线图

图2表明，检测期内检测孔2电导率有小幅度上升，响应时间很晚，电导率最大值升高10 us/cm，可能由于投源孔与该检测孔直线距离较长，地下水通过其他径流通道流出，导致示踪剂浓度稀释较快，电导率上升值较小。可以判定投源孔基岩面以上2m试段向该检测孔方向存在微弱径流，径流量很小，连通性差。

4.3 第3次试验分析

根据第3次试验检测期内各检测孔试验段所取水样电导率变化情况，绘制各检测孔电导率—时间关系曲线，部分成果见图 3～4。

图3 检测孔1电导率—时间关系曲线图

图4 检测孔2电导率—时间关系曲线图

图3表明，投源孔投放示踪剂24h后检测孔1电导率开始上升，48h内达到峰值，上升幅度较大，电导率最大值升高240us/cm，并且检测期内电导率下降较快，55h基本回归背景值。可以判定投源孔在高程676.82～674.82m接触带（进入基岩2.2m试段）部位与检测孔1之间存在径流通道，且径流量略大，连通性好。

图4表明，检测期内检测孔2电导率—时间曲线有小幅度涨落趋势，电导率最大值分别升高30 us/cm、10 us/cm。由于投源孔与该检测孔直线距离较长，地下水通过其他径流通道流出，导致示踪剂浓度稀释较快，电导率上升值较小。可以判定投源孔在高程676.82～674.82m接触带（进入基岩2.2m试段）向该检测孔方向存在径流，径流量很小，连通性差。由于该检测孔孔底高程高于投源孔试验段高程，试验结果受一定影响。

4.4 第4次试验分析

根据第4次试验检测期内各检测孔试验段所取水样电导率变化情况，绘制各检测孔电导率—时间关系曲线，部分成果见图5～6。

图5 检测孔1电导率—时间关系曲线图

图6 检测孔2电导率—时间关系曲线图

图5表明，投源孔投放示踪剂24h后检测孔1电导率开始缓慢上升，并且一直处于上升状态，但在第4天检测期内电导率值接近稳定，电导率最大值为650 us/cm，较背景值升高80us/cm。分析认为投源孔基岩面以下2.2～10m试段与检测孔1之间存在径流通道，但径流量不大，连通性差。

图6表明，检测期内检测孔2电导率—时间关系曲线有微小幅度变化，电导率最大值升高10 us/cm。由于投源孔与该检测孔直线距离较长，地下水通过其他径流通道流出，导致示踪剂浓度稀释较快。另外，由于投源孔试验段高程低于该检测孔高程，因此，检测孔2基本检测不到示踪剂，但并不能说明检测孔以下深部不存在径流。

4.5 第5次试验分析

根据第5次试验检测期内各检测孔试验段所取水样电导率变化情况，绘制各检测孔电导率—时间关系曲线，部分成果见图 7～8。

图7 检测孔1电导率—时间关系曲线图

图8 检测孔2电导率—时间关系曲线图

图7表明，投源孔投放示踪剂5h后检测孔1电导率开始上升，且上升速率较快，17h后达到峰值，电导率最大值高出背景值130us/cm左右，并且在随后的16个小时内该检测孔内电导率降回背景值。随后第5天的检测期内该检测孔电导率值又出现小幅度波动，主要与钻孔注水影响有关。初步判定投源孔在基岩面以下10～25m试段与检测孔1之间存径流通道，径流量较大，连通性好。

图8表明，检测期内检测孔2电导率—时间关系曲线变化幅度微小，电导率最大值升高10us/cm。由于投源孔试验段高程低于该检测孔高程，因此，虽然该检测孔取样基本无法检测到示踪剂，但并不能说明该检测孔以下深部不存在径流。

4.6 综合分析

以左岸防渗墙上游某孔作为投源孔，对下游相应部位检测孔进行取样分析，从各检测孔电导率变化规律、示踪剂运移过程及各孔之间位置关系情况综合分析：检测孔1与投源孔之间不同深度岩体透水性存在较大差异，局部透水性较强，其中透水率较大段主要位于投源孔与检测孔1附近、高程为674.82～672.62m段及664.82～649.82m段；径流主要方向近垂直坝体。

重复上述试验，另取左岸防渗墙上游投源孔2、3，对下游相应部位检测孔进行取样分析，从投源孔2、3各试验段不同检测孔电导率变化、达到峰值时间及钻孔相对位置分析，可以判断投源孔与下游检测孔之间径流强弱及岩体透水性。

5 结论

本文采用示踪试验对某水库堤坝进行渗漏检测，选取代表性部位确定投源孔，根据各检测孔电导率与时间关系曲线，判断投源孔与检测孔间是否存在径流通道及径流量大小，从而确定大坝渗漏点及渗漏情况，为查明渗漏途径及渗漏趋势提供了工程应用实例。但是水库渗漏情况往往非常复杂，单一示踪试验不能准确探获渗漏通道的位置及特征。渗漏部位的探测可以采用工程地质钻探、注水试验、压水试验、地下水位观测、孔内水温观测及孔内地下水流速测定等多种有效方法进行综合检测分析、验证，以相互一致的结果分析渗漏程度，确定渗漏部位。因此，渗流检测技术需要深入发展，高效渗漏检测技术或成为未来研究方向■