甘肃黑河宝瓶水电站蓄水期大坝渗流监测分析

【摘 要】混凝土面板堆石坝渗流监测数据作为坝体安全运行状态重要指标，本文就甘肃黑河宝瓶河水电站渗流监测分析做以介绍，供其他电站大坝渗流监测分析成果提供参考。

【关键词】宝瓶；面板堆石坝；渗流监测

引言

宝瓶大坝为混凝土面板堆石坝，原型观测工程主要由大坝渗流监测、大坝内部位移监测、大坝表面位移监测、面板应力应变监测、面板钢筋应力监测、面板板间缝及周边缝变位监测、面板挠度监测、高趾墙应力应变监测组成。本文重点对宝瓶水电站蓄水期大坝渗流监测数据做以分析。

1 工程概况

宝瓶河水电站位于甘肃省肃南裕固族自治县境内和青海省祁连县境内的黑河上游，距张掖市约165km，上游接拟建的黄藏寺水电站，下游接已建的三道湾水电站。工程主要任务是发电，采用引水式开发。坝址以上流域面积7851km2，多年平均径流量12.74亿m3，多年平均流量40.4m3/s。水库总库容2050万m?，正常蓄水位2521.00m，校核洪水位2522.58m，电站总装机容量123MW，设计多年平均发电量4.14亿kW・h。

2 坝体渗流监测布置

宝瓶大坝防渗帷幕前后埋设渗压计4支（帷幕前为P1，P2；帷幕后为P3，P4），坝基埋设渗压计12支（由坝前至坝后依次为：P5，P6，P7，P8，P9，P10，P11，P12，P13，P14，P15，P16），面板和垫层结合面埋设渗压计9支（P17，P18，P19，P20，P21，P22，P23，P24，P25），渗压计布置平面图如下。

图1 渗压计布设平面图

3 防渗帷幕渗流监测分析

宝瓶大坝高趾墙下设置有防渗帷幕，为了解防渗帷幕的防渗效果，帷幕前后共布设了4支渗压计，蓄水期间对帷幕前后的渗压计进行了加密观测，整编分析蓄水期观测数据，库区水位及防渗帷幕渗压计水位变化曲线如下。

图2 帷幕前后渗压计水位变化过程线

根据观测数据，2012年从2月16日下闸蓄水以后至3月9日溢洪道开始过流，防渗帷幕前渗压计（P1、P2）监测水位随库区水位上升而上升，一致性较明显；防渗帷幕后渗压计（P3、P4）监测水位变化不明显。3月11日以后库区水位趋于稳定（2512m左右），帷幕前后渗压计测值都趋于稳定。截止2012年4月15日监测数据，防渗帷幕前后水头差32.2m，坝前水头经防渗帷幕后得到明显消减，防渗帷幕防渗效果明显。

4 坝基渗流监测分析

坝基埋设渗压计12支，由坝前至坝后依次为（P5，P6，P7，P8，P9，P10，P11，P12，P13，P14，P15，P16，详见布设平面图1），对建基面的渗流情况进行观测，掌握坝基渗透压力的分布情况。整个蓄水期坝基渗压计数据观测正常，分析比较河床中央分布的渗压计监测结果发现：1）帷幕前（P1、P2）后（P3、P4）渗压计水位相差明显；2）坝基渗压计（P5-P16）监测水位整体出现后高前低的现象；3）导流洞下闸蓄水后（2012年2月16日）下游水位迅速下降，建基面上渗压计（P5-P16）监测水位同步下降；溢洪道过流后（3月9日）下游水位迅速抬升并有一定的波动趋势，与此同时坝基渗压计监测水位也同步变化。

考虑大坝现场实际情况（坝后无防渗帷幕，截渗墙等防渗措施未施工），结合上述渗流监测成果，分析认为坝前高趾墙处防渗帷幕防渗效果显著，坝基水位后高前低的分布现象主要受坝后水流反渗的影响（不排除坝肩绕渗及不明裂隙渗流的影响因素）。整体而言，大坝建基面渗透压力的分布情况较为明确，坝基渗流场趋于稳定，未见明显异常。

5 面板垫层料渗流监测分析

根据堆石坝坝体强透水的特点，坝体内部渗透压力监测没有实际意义，但垫层料作为大坝第二道抗渗措施呈半透水结构，通过监测垫层内的渗透水压，可以间接判断面板和止水结构的防渗情况，根据设计要求，宝瓶大坝在大坝底部2/3高程范围的面板和垫层结合处设置了9支渗压计（P17-P25，具体见平面布置图1），2012年2月16日下闸蓄水后至蓄水到设计高程，每日均对面板垫层中的渗压计进行人工观测，截止2012年4月15日，渗压计P18，P19，P25没有测出渗透水头，P17，P20，P21，P22，P23，P24从不同时段起均发现有渗透水头，

蓄水期面板垫层中渗压计渗流监测数据表明，面板下部个别测点处有水压存在，目前测值趋于稳定，水压最大值为P20测点处，对应水压5.57m，此处测点淹没水头54.35m。水压原因：伸缩缝拉开或面板轻微裂缝导致。存在水压也说明了面板下的垫层料起到一定的防渗作用，否则无水头。测点被坝前铺盖所埋，渗流没有发展趋势。整体而言混凝土面板、止水结构及垫料层能够起到一定的防渗作用。

6 本章小结

蓄水后，各个部位埋设的渗压计工作正常，能够正常反映蓄水后各个部位的渗透压力；对比帷幕前后渗压计测值，帷幕前渗压计测值随着库水位上升迅速增大，而帷幕后渗压计测值相对平稳，帷幕前后渗压计测值相差近33m水头，说明帷幕防渗效果明显；坝基渗压计测值整体上呈现出后高前低的现象，在下闸蓄水后略有下降，中后期逐渐增大，蓄水至设计高程后，坝基渗压计测值趋于稳定，并且与坝后水位有同步变化趋势，分析认为蓄水期间坝基内部渗流场基本稳定，并受坝后水位影响，未见异常变化趋势；部分面板下渗压计在蓄水后由无压状态变为有压状态，相比淹没深度（55m左右）而言测值水头不大并无上升趋势，说明面板、止水结构及垫料层能够起到一定的防渗作用。

参考文献：

[1]王德厚.大坝安全监测与监控[M].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]姜凤海.大坝安全监测的几点认识[J].消费导刊，2009（12）.