黄河积石峡水电站渗流监测资料分析

（国家电投集团青海黄河电力技术有限责任公司 青海省西宁市 810016）

0 前言

黄河积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡峡谷出口处，该工程主要任务为发电，电站水库为日调节水库，正常蓄水位1856m，最大坝高103m，总库容2.94亿m3，最大发电水头73m，总装机容量1020MW，多年平均发电量33.63亿kW·h。

积石峡水电站工程枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸下掩式引水钢管、坝后厂房、左岸一孔岸边溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左右岸灌溉孔、GIS封闭式开关站等组成。积石峡水电站工程规模为二等大（2）型，大坝为1级建筑物，泄水建筑物、发电引水建筑物及发电厂房均为2级建筑物。

积石峡水电站工程于2005年开始筹建，2007年3月实现截流，2008 年1月发电厂房工程开工，2008年10月开始填筑大坝，2009年9月大坝主体填筑完成，面板混凝土施工时段为2010年3月15日～2010年5月14日，上游铺盖施工期为2010年7～8月；2010年10月14日下闸蓄水，2012年12月25日～2013年4月初为电站二期蓄水期。

1 渗流量监测资料分析

1.1 主坝量水堰监测

为监测面板堆石坝及厂房区的渗流量，在厂房尾水渠右边墙处布设了一座不锈钢板制作的薄壁梯形量水堰，同时在墙前设置长20m的钢筋混凝土输水廊道（外设反滤层）。量水堰堰板口高程为1787.55m，堰板底地面高程为1787.30m，高于下游正常尾水位（1784.00m），最大量程为178L/s。2015年3月11日，将梯形堰改为三角堰。变化量“+”表示渗流量增大；“-”表示渗流量减小。主坝量水堰剖面图见图1。

图1 主坝量水堰剖面图（1:20）Figure 1 Section of water measuring weir of main dam

从长期监测资料反映，自2012年11月21日至今主坝渗流量时有时无，期间多次进行过补强灌浆处理、渗漏通道检查等工作。除尾水倒灌外，2015年3月11日至今渗流量最大为11.599L/s；2017年至今渗流量最大值为9.904L/s，当日下游水位为1786.40m；其余时段渗流量在0～7.130L/s之间。截至2018年7月12日渗流量为6.984L/s，小于设计渗流计算的渗流量34.8L/s，在同类工程中处于较低水平[3]，表明防渗效果良好。近几年渗流量年最大值基本发生在5～7月，从渗流量与下流水位相关图反映：渗流量与下游水位相关性不明显，拟合值为0.27（相关图见图 2）。

图2 主坝渗流量与下游水位相关图Figure 2 Correlation diagram between seepage discharge of main dam and downstream water level

1.2 进水口渗流量监测

位于进水口廊道引右0+059.25m的量水堰，历史最大渗流量为2.303L/s（2017年3月7日）；截至2018年8月8日，进水口渗流量为1.086L/s。从长序列渗流量过程线反映：进水口渗流量总体呈年周期变化，与上游水位相关性不明显。进水口量水堰平面布置图见图3，过程线详见图4。

图3 进水口量水堰平面布置图（1:20）Figure 3 Layout plan of inlet water weir

图4 进水口渗流量与上游水位过程线Figure 4 Flow rate of inlet seepage and upstream water level process line

1.3 右岸渗漏量监测

位于右岸边坡坝后OH-Y10地下水孔下游侧山体（1817.40m高程左右）处的渗漏点于2010年10月29日启测；2017年8月3日将附近4个渗漏点汇集于一处引至厂坝肩处，从2017年8月15日开始观测。

2016年、2017和2018年的1、2月均因结冰无法观测；2018年3～4月边坡渗漏点无渗流量；2018年5月下旬至6月初因施工渗漏点被堵无法观测；历史最大渗漏量为0.0751L/s（2017年10月9日），近五年渗流量均值为0.0271L/s，2017年至今渗流量均值为0.04891L/s。从长序列渗流量过程线反映：右岸渗流量无明显变化规律，与上游水位无明显相关性，过程线详见图5。

图5 右边坡渗流量与上游水位过程线Figure 5 Right slope seepage flow and upstream water level process line

2 面板堆石坝渗压计监测

渗压计监测共有5个主监测断面，其中3个监测断面位置在主断面（坝右0+086.36m监测断面、坝右0+165.36m、坝右0+250.36m），另外2个监测断面分别位于坝右0+033.035m（引水发电系统2号钢管埋管轴线）、坝右0+128.36m（沿坝轴线断面基岩面最低）处。每个监测断面在帷幕线后布置有2～5个坝基渗压测点，除此之外沿趾板处帷幕线后还布置了10个坝基渗压测点。坝基渗压计共计31支，坝体渗压计5支。为了监测Fc断层带的渗流状态，沿Fc断层走向增加布置了3支渗压计，分别位于趾板后混凝土板下部基础、上部垫层小区后以及混凝土拖板下游端。共布置坝体及坝基监测渗压计39支。

从5个主监测断面监测资料反映，仪器埋设初期位于1790.0m高程以下的测点基本都在2009年9月～11月渗透压力均有明显的波动，这主要受大坝泡水影响[2]，1790.0m高程以上测点测值基本平稳，后期库水位稳定期渗透压力基本稳定；2012年12月25日至2013年4月初电站二期蓄水，蓄水初期渗透压力随之出现波动，1790.0m高程以下的测点波动较大；二期蓄水后至今除0+86.30m 断面的PA-4和PA-7测点外，其余测点渗透压力变化较平稳。截至2018年6月，上游水位为1850.5m，坝基渗压水位在1785～1795m，低于上游水位55～65m，表明坝基帷幕整体防渗效果较好。

位于坝右0+86.30m 断面的PA-4和PA-7测点渗透压力在2013年～2017年10月10日期间总体无明显异常，2017年10月10日～11月21日渗透压力总体呈小幅趋势性增大，期间变化量分别为+0.005MPa 和+0.006MPa，同期上游水位变化量为-1.47m；11月21日～2018年2月6日两测点渗透压力总体呈小幅趋势性减小，期间变化量均为-0.004 MPa，同期上游水位变化量为+0.39m；2月6日～3月14日两测点渗透压力总体呈小幅趋势性增大；3月14日～4月24日两测点渗透压力呈小幅趋势性减小；从2018年4月24日起PA-4和PA-7测点渗透压力测值基本接近2017年10月10日测值。截至7月4日两测点渗透压力总体稳定，渗透压力分别为+0.010MPa和-0.001MPa。过程线详见图6～图7。

图6 面板堆石坝坝右0+086.30断面渗压计PA-4渗透压力过程线Figure 6 Seepage pressure process line of the seepage pressure meter PA-4 in section 0+086.30 on the right side of the face rockfill dam

图7 面板堆石坝坝右0+086.30断面渗压计PA-7渗透压力过程线Figure 7 Seepage pressure process line of the seepage pressure meter PA-7 in section 0+086.30 on the right side of the face rockfill dam

3 两岸绕坝渗流监测

为监测坝体的绕坝渗流，在左右岸共布置有16个地下水测孔；其中混凝土堆石坝右岸共设置了10个测孔，溢洪道左岸共设置5个测孔，另外在混凝土面板堆石坝下游左岸1号和2号引水钢管斜坡段间设置了1个测孔（0H-Z13）。2014年8月至9月，完成了右岸帷幕补充灌浆和地下水长观孔消缺、改造工程。2015年7月右岸边坡顶部裂缝处存在的危石，给新OH-Y08、新OH-Y10和新OH-Y12测孔观测工作带来安全隐患，除2017年进行过校测值外，其余时段暂停对上述三孔的观测工作。位于右岸过坝交通洞的新OH-Y04和新OH-Y15测孔分别于2015年12月和2016年5月被损毁停测。2017年7月在右岸新增OH-Y16和OH-Y17测孔。2018年7月18、19日强降雨后，位于右岸山顶施工交通洞口的OH-Y14和OH-Y16测孔19日起停测。坝址区地下水孔布置图见图8。

左岸各测孔地下水位从长期监测成果反映：各测孔在历次抬升库水位期间地下水位总体表现为随之抬升，库水位稳定后各测孔水位基本逐渐稳定。位于坝轴线上游的补OH-Z01和补OH-Z05测孔地下水位与上游水位存在较好的相关性，两测孔拟合值分别为0.93和0.88（相关图见图9～图10）；在历次抬升库水位期间地下水位随之抬升，在库水位相对稳定期其地下水位相对稳定。截至2018年8月9日左岸地下水位最高为补OH-Z01测孔，水位为1850.47m，其次为补OH-Z05测孔，水位为1818.34m，其余测孔地下水位在1788.59～1803.75m之间，同期上游水位为1850.55m。

右岸各测孔地下水位从长期监测成果反映：各测孔在历次抬升库水位期间地下水位总体表现为随之抬升，库水位稳定后各测孔水位基本逐渐稳定；目前在测的测孔位于右岸左端帷幕灌浆洞口OH-Y02和右岸帷幕灌浆洞与上右岸山顶施工交通洞岔口的OH-Y14测孔地下水位与上游水位存在较好的相关性，两测孔拟合值分别为0.89和0.92（过程线见图11～图12）；在历次抬升库水位期间两测孔地下水位随之抬升，在库水位相对稳定期两测孔地下水位相对稳定。截至2018年8月9日，右岸在测的地下水位最高为OH-Y02测孔，水位为1850.88m，OH-Y17和新OH-Y06测孔，水位分别为1847.82、1810.55m，同期上游水位为1850.55m。

2018年7月18～19日两岸绕渗受强降雨（累计降雨26.0mm）影响，导致两岸在测地下水位均有不同程度的抬升；18日强降雨导致右岸边坡雨水进入新OH-Y06测孔，7月19日该孔地下水位为1807.529m，相对于强降雨前地下水位抬升12.35m，其余孔地下水位抬升量在0.13～1.21m之间，同期上游水位抬升1.45m。8月1～3日两岸绕渗受持续降雨（36h累计降雨165.7mm）影响，8月4日右岸新OHY06、OH-Y02、OH-Y17和左岸OH-Z09测孔地下水位比7月26日均有所抬升，抬升量分别为5.96、3.07、1.43m和1.29m，同期上游水位变化量为1.09m；上述测孔现场巡视均有雨水流入孔内的现象。过程线见图13～图16。

图8 坝址区地下水布置图Figure 8 Groundwater arrangement plan of dam site area

图9 地下水补OH-Z01测孔地下水位与上游水位相关图Figure 9 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in groundwater supplement OH-Z01 borehole

图10 地下水补OH-Z05测孔地下水位与上游水位相关图Figure 10 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in groundwater supplement OH-Z05 borehole

图11 地下水OH-Y02测孔地下水位与上游水位相关图Figure 11 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in OH-Y02 borehole

图12 地下水OH-Y14测孔地下水位与上游水位相关图Figure 12 Correlation diagram of groundwater level and upstream water level in OH-Y014 borehole

图13 地下水新OH-Y06测孔地下水位过程线（长序列）Figure 13 Underground water level process line of new OHY06 borehole in groundwater （long sequence）

图14 地下水新OH-Y06测孔地下水位过程线（短序列）Figure 14 Underground water level process line of new OH-Y06 borehole in groundwater （short sequence）

图15 地下水新OH-Y06测孔地下水位与降雨量过程线（长序列）Figure 15 Process line of groundwater level and rainfall in new OH-Y06 borehole （long sequence）

图16 地下水新OH-Y06测孔地下水位与降雨量过程线（短序列）Figure 16 Process line of groundwater table and rainfall in new OH-Y06 borehole （short sequence）

从两岸绕坝渗流监测资料分析认为：左岸帷幕灌浆效果较好，帷幕前后的地下水位差值在55m以上；右岸部分幕后孔地下水位与库水位有相关性，补充灌浆后，孔内水位降低不明显。对左右两岸上地下水位对比分析，右岸地下水位较左岸整体偏高。截至2018年8月9日位于左岸坝下0+0.005m、高程1861.000m处的OH-Z09和左岸坝上0～025.000m、高程1864.000m处的OH-Z07测孔地下水位分别为1794.36m和1793.35m，同期位于坝右0+326.241m、坝下0+010.000m、高程1861.000m处新OH-Y06、位于坝右0+326.241m、坝上0～010.000m、高程1861.000m处OH-Y02和位于右岸出渣洞坝上0～002.000m、高程1857.000m处的OH-Y17测孔地下水位分别为1810.55、1850.88m和1847.82m。过程线见图17～图19。

图17 左岸地下水OH-Z07测孔地下水位过程线Figure 17 Underground water level process line of OH-Z07 hole on the left bank

图18 左岸地下水OH-Z09测孔地下水位过程线Figure 18 Process line of underground water level of OH-Z09 hole on the left bank

图19 右岸地下水OH-Y02、新OH-Y06、OH-Y17测孔地下水位过程线Figure 19 Process lines of groundwater OH-Y02，new OH-Y06 and OH-Y17 on the right bank

4 结束语

（1）主坝量水堰从长期监测资料反映，渗流量时有时无。除尾水倒灌外，2015年3月11日～2018年7月12日渗流量最大为11.599L/s；在同类工程中处于较低水平，表明防渗效果良好。

（2）主坝渗压计在二期蓄水后至今除0+86.30m断面的PA-4和PA-7测点外，其余测点渗透压力基本稳定；根据蓄水后主坝渗流量和渗压观测成果，截至2018年6月当上游水位约在1850.5m时，坝基渗压水位基本在1785～1795m，低于上游水位55～65m[3]；主坝渗流量2015年3月11日至今渗流量最大为11.599L/s，在同类型工程中处于较低水平，表明坝基帷幕灌浆整体效果较好。右岸渗流量无明显变化规律，进水口渗流量基本呈年周期变化。

（3）右岸部分孔与库水位存在相关性，右岸帷幕在补强灌浆后，存在一定的绕坝渗流现象[3]。左岸帷幕在补强灌浆后，防治效果总体较好。通过对两岸地下水位对比分析，右岸地下水位总体偏高。