馬正海

（青海省黑泉水庫管理處，青海西寧 810001）

1 工程概況

黑泉水庫位于青海省大通縣境內(nèi)，湟水河支流北川河上游寶庫河上，距省會(huì)西寧市約75k m，是一座以灌溉、城市及工業(yè)用水為主，兼顧防洪、發(fā)電的大（2）型水利樞紐工程，也是“引大濟(jì)湟”工程規(guī)劃中的一期工程。水庫總庫容1.82億m3，興利庫容1.32億m3。工程建成后近期可擴(kuò)大灌溉面積22000h m2，改善灌溉面積20000h a，并向西寧市提供城市及工業(yè)用水1.35×108m3；可使北川地區(qū)的防洪標(biāo)準(zhǔn)由重現(xiàn)期5 a提高至重現(xiàn)期20a。壩后電站裝機(jī)容量14.5 M W，多年平均發(fā)電量5413×104k W·h。

水庫系多年調(diào)節(jié)水庫，壩址以上控制集水面積1 044 k m2，多年平均年徑流量10.1 m3/s。樞紐工程由攔河壩、右岸溢洪道和導(dǎo)流放水洞、左岸灌溉發(fā)電洞及壩后電站組成。攔河壩為混凝土面板砂礫石壩，壩高123.5m，壩頂長438m，主要水工建筑物大壩、溢洪道、放水洞、灌溉發(fā)電洞為2級(jí)建筑物。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用重現(xiàn)期500a洪水，洪水流量629m3/s，設(shè)計(jì)洪水位28 92.01 m；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用重現(xiàn)期5 000a洪水，洪水流量98 6m3/s，校核洪水位28 94.12m；考慮到大壩下游75 k m為西寧市，采用重現(xiàn)期10 000a洪水復(fù)核，洪水流量1 064m3/s。正常蓄水位、汛限水位均為28 8 7.75m，正常蓄水位時(shí)水庫面積5.26k m2。擋水建筑物抗震設(shè)計(jì)采用水平峰值加速度0.203g，相應(yīng)烈度為8.2度。

黑泉水庫工程于1996年9月12日開工，2001年11月16日下閘蓄水，2006年8月通過水利部、青海省人民政府共同組織的工程竣工驗(yàn)收。

2 大壩滲流監(jiān)測及運(yùn)行狀況

2.1 大壩滲流監(jiān)測項(xiàng)目

黑泉水庫大壩滲流監(jiān)測點(diǎn)在壩體內(nèi)不同樁號(hào)、不同高程、不同區(qū)域共布設(shè)26支振弦式滲壓計(jì)，大壩左右岸、壩后布設(shè)繞壩滲流地下水位觀測孔共13個(gè)，放水洞出口設(shè)1量水堰，見圖1。

2.2 大壩滲流監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀況

黑泉水庫大壩滲流監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況見表1，設(shè)備完好率8 6%以上。滲壓計(jì)U 17無頻率，滲壓計(jì)U 23無溫度，滲壓計(jì)U 10滲壓水位高于庫水位，滲壓計(jì)U 13從2009年7月29日起溫度測讀異常，以上4支滲壓計(jì)不能正常使用；左壩肩1號(hào)、2號(hào)測壓管于2005年7月停測，同時(shí)增設(shè)3號(hào)測壓管；放水洞出口設(shè)置電子量水堰在2009年補(bǔ)做，滲流監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行基本滿足大壩滲流監(jiān)測需要。

表1 黑泉水庫安全監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況匯總表Table 1:Operation of safety monitoring instruments

2.3 大壩滲流監(jiān)測方法

黑泉水庫大壩滲流監(jiān)測1999年開始時(shí)采用人工采集方法，2009年恢復(fù)了自動(dòng)化采集系統(tǒng)，為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性，本次分析采用的數(shù)據(jù)均為人工采集值。

2.4 大壩滲流監(jiān)測控制值

2.4.1 壩體內(nèi)部浸潤線控制值

排水體的作用主要是排除壩體滲流，因而要有足夠的透水性能和斷面尺寸。黑泉水庫大壩排水體置于河床覆蓋層之上，采用洞渣料、開炸料、開炸塊石與礫石混合料填筑而成，豎向排水體頂寬3m，底部寬度14.1 m。豎式排水體一直伸向壩頂，水平排水體的坡比大于1/150，壩軸線上游5 m，壩軸線下游分四級(jí)，每一級(jí)長40m，厚度依次為5.0m、4.0m、3.8m和3.2m。底部與砂礫石地基接觸面布設(shè)20～80m m粒徑的過濾層。排水體粒徑為250m m≤D≤400m m，D＜250m m的顆粒含量不大于5%，鋪土厚度60cm，震動(dòng)碾碾壓6遍，干密度ρd=2.0g/cm3，孔隙率小于24%。排水體材料的抗壓強(qiáng)度大于50M Pa，因而具有足夠的透水性能和斷面尺寸。

根據(jù)黑泉大壩設(shè)計(jì)要求，壩體內(nèi)部浸潤線不得高于2798.5m（低于排水體1.5m）。

2.4.2 下游測壓管滲壓水位控制值

黑泉水庫大壩量水堰置于河床覆蓋層之上，不能觀測到壩基滲水，若要觀測到壩基滲水，需對(duì)量水堰進(jìn)行改造，將量水堰和集水廊道置于基巖之上。目前改造難度較大，一是集水廊道和量水堰要遠(yuǎn)離壩腳布置，兩岸坡流水、發(fā)電廠尾水滲水和壩體滲水均返滲進(jìn)廊道，無法定量測定壩體滲漏量；二是覆蓋層厚度達(dá)20m，開挖工程量大，因此，改造方案還需進(jìn)一步研究。鑒于目前仍由下游4個(gè)測壓管觀測壩體滲流情況，為保證壩體安全，現(xiàn)根據(jù)2003年、2004年和2005年觀測記錄，將4個(gè)測壓管滲壓水位控制值確定為：1號(hào)、2號(hào)測壓管2790m；3號(hào)、4號(hào)測壓管2791m。

2.4.3 壩肩測壓管滲壓水位控制值

根據(jù)建壩前左壩肩地下水位埋深和防滲帷幕應(yīng)有的防滲效果，確定左壩肩測壓管滲壓水位控制值為：

同樣，確定右壩肩測壓管滲壓水位控制值為：

以上公式中左壩肩（28 40～28 50）為建壩前左壩肩地下水埋深高程，右壩肩（28 45～28 63）為建壩前右壩肩地下水埋深高程；0.5為左壩肩水頭折減系數(shù)，考慮到右壩肩較左壩肩少一道帷幕，水頭折減系數(shù)采用0.6。

3 大壩滲流監(jiān)測資料分析

3.1 壩體滲壓水頭監(jiān)測資料

根據(jù)表2中滲壓計(jì)滲壓水頭監(jiān)測結(jié)果看，各測點(diǎn)防滲系統(tǒng)水頭消剎率大于60%，符合常規(guī)。最高庫水位監(jiān)測日為2009年10月14日（庫水位28 8 7.8 0m），壩基各測點(diǎn)滲壓水頭均低于2794.7m（排水體底部高程），低于壩體內(nèi)部浸潤線控制值（2798.5 m），說明排水體內(nèi)無水，壩體滲水完全由基礎(chǔ)砂卵石覆蓋層排出。且橫斷面0+394.7上各正常滲壓計(jì)的滲壓水頭從上游到下游總體降低，壩體剩余位勢較低，最大剩余位勢為4.6%，說明大壩的

防滲性能較好。

表2 黑泉水庫大壩滲壓水位監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 2:Statistics of monitored seepage pressure of Heiquan reservoir

表3 黑泉水庫滲流管監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 3:Monitored seepage of Heiquan reservoir

3.2 繞壩滲流監(jiān)測資料

從表3中壩肩繞壩滲流變化過程可知，各觀測孔孔水位的變化與同時(shí)段庫水位有一定的相關(guān)性，但變化不太明顯，帷幕后的測孔水位主要受降雨影響，與庫水位相關(guān)性較低，最大相關(guān)系數(shù)為0.3〔1〕，說明兩岸基本不存在繞壩滲流現(xiàn)象，Y 1、Y 2、Z3測壓的水位均低于其控制水位，大壩繞壩滲流是穩(wěn)定的，帷幕灌漿防滲效果符合防滲設(shè)計(jì)要求。

3.3 壩基滲流監(jiān)測資料

由壩基繞壩滲流變化過程線可知，下游測壓管水位與同時(shí)段庫水位雖有一定的相關(guān)性，但變化幅度不大，主要受降水、地下水活動(dòng)等因素的影響較大。在同一個(gè)時(shí)段內(nèi)，壩后測壓管水位從高到低依次為4號(hào)、3號(hào)、1號(hào)、2號(hào)，比較有規(guī)律。左岸的滲流水位較右岸低，地下水的流向是從右岸經(jīng)壩基流向左岸方向，并從上游流向下游方向，符合滲流規(guī)律，且下游各觀測管水位均低于其控制水位，經(jīng)分析，壩后地下水位與庫水位相關(guān)性較小，最大0.313〔1〕，說明壩體防滲效果好，大壩滲流場穩(wěn)定，沒有不穩(wěn)定或惡化的趨勢。

3.4 放水洞出口量水堰監(jiān)測資料

放水洞出口量水堰主要監(jiān)測放水洞內(nèi)滲水量的變化情況，由于監(jiān)測期間放水洞工作閘門存在不同程度的漏水，數(shù)據(jù)不能完全反映通過放水洞右壩肩的繞壩滲流情況。2010年閘門修復(fù)后的監(jiān)測數(shù)據(jù)與水庫水位變化不明顯，說明大壩帷幕灌漿防滲效果基本符合防滲要求。

4 結(jié)論及建議

從以上滲流監(jiān)測資料分析認(rèn)為：（1）大壩滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示滲壓水位監(jiān)測數(shù)據(jù)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于壩體內(nèi)部浸潤線控制值，黑泉水庫大壩滲流符合一般規(guī)律，大壩已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)；（2）大壩防滲系統(tǒng)綜合防滲效果較好，大壩滲流場穩(wěn)定，沒有惡化的趨勢；（3）繞壩滲流是穩(wěn)定的，帷幕灌漿防滲效果滿足防滲設(shè)計(jì)要求。

黑泉水庫大壩防滲系統(tǒng)的防滲效果好，滿足設(shè)計(jì)要求，大壩運(yùn)行安全穩(wěn)定。建議為了減少監(jiān)測過程中的儀器、人為、環(huán)境因素的誤差，應(yīng)進(jìn)一步提高大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化水平，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

[1]南京水利科學(xué)研究院.黑泉水庫大壩安全鑒定材料[R].