張利軍，劉占海，劉鳳成，胡五星

（中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司，北京，100024）

張河灣抽水蓄能電站上水庫滲流觀測

張利軍，劉占海，劉鳳成，胡五星

（中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司，北京，100024）

主要對張河灣抽水蓄能電站上水庫瀝青混凝土面板堆石壩和上水庫進出水口的滲流觀測資料進行分析，并結合上水庫大壩的運行工況及其他相關觀測資料分析整個上水庫的滲流情況。

張河灣抽水蓄能電站；上水庫；滲流觀測

1 工程概況

張河灣抽水蓄能電站位于河北省石家莊市井陘縣測魚鎮(zhèn)附近的甘陶河干流上。上水庫位于下水庫左岸的老爺廟山頂，采用開挖筑壩圍庫而成。水庫壩頂高程812 m，庫頂壩軸線長2 846.088 m，壩頂寬8.0～10.0 m，上游壩坡1∶1.75，下游壩坡1∶1.5，最大壩高（壩軸線處）57 m，正常蓄水位為810 m，死水位為779 m，工作水深31 m，總庫容789.0萬m3，調節(jié)庫容717.5萬m3。庫盆采用瀝青混凝土面板全庫盆防滲，總防滲面積34.5萬m2。目前工程已進入運行階段。上水庫滲流觀測主要包括：滲透水壓力觀測、滲流量觀測和測壓管水位觀測三部分。到目前為止，大部分觀測設備運行正常。

2 滲流監(jiān)測設施布置

上水庫共布置59支滲壓計，其中壩基布置12支、面板基礎布置40支、進出水口布置7支；壩基和庫岸邊坡布置17根測壓管；庫底排水廊道內布置了22座量水堰。上水庫監(jiān)測平面布置見圖1。

3 滲流監(jiān)測資料分析

3.1 滲透水壓力觀測

上水庫共布置59支滲壓計。其中12支安裝于壩基基巖上，主要監(jiān)測壩基浸潤線；40支安裝于瀝青混凝土面板基礎碎石墊層料內，主要監(jiān)測面板排水及滲漏情況；7支安裝于上水庫進出水口周邊結構縫，主要監(jiān)測結構縫滲漏和排水情況。

（1）上水庫壩基滲壓計主要埋設于3個斷面，分別位于樁號2+835、2+285和1+560。從壩基滲壓計水壓力典型過程線（圖2）可以看出，從壩基滲壓計安裝到目前為止，滲透水壓力變化很小，與庫水位沒有明顯相關關系。從庫盆瀝青混凝土面板防滲區(qū)滲流量觀測結果看，上水庫從2007年8月蓄水至2016年12月，面板滲流量基本為0，以上觀測成果表明壩基沒有庫盆水滲入。

（2）瀝青混凝土面板基礎滲壓計主要埋設于7個斷面及庫底，7個斷面分別是2+835、2+640、2+835、0+342、0+815、1+260和1+560。從上水庫瀝青混凝土面板基礎滲壓計壓力過程線（圖3，其他水壓力過程線與其相似）可以看出，安裝于面板基礎的滲壓計測值與庫水位沒有明顯相關關系，且測值相對平穩(wěn)，受降雨影響較小，表明上水庫瀝青混凝土面板排水層排水性能良好，工作性態(tài)正常。

圖1 張河灣抽水蓄能電站上水庫監(jiān)測平面布置圖Fig.1 Monitoring items for upper reservoir of Zhanghewan pumped storage power station

圖2 壩基滲壓計壓力過程線Fig.2 Graph of seepage pressure at dam foundation

圖3 防滲面板基礎滲壓計壓力過程線Fig.3 Graph of seepage pressure at the foundation of impervious face slab

（3）進出水口地質條件差，混凝土結構縫較多，為監(jiān)測可能產生較大滲流的部位，在基巖與混凝土界面處、混凝土結構縫處埋設滲壓計來監(jiān)測滲水壓力。觀測結果和水壓力過程曲線表明，降雨和1號壓力管道充放水對1號、2號閘門井井座底板滲壓計測值影響明顯。其中安裝于1號閘門井底板的滲壓計（P1、P2）受降雨的影響比較明顯，在2006年8月和2007年7月大雨過后測值產生突變，最大值為31.08 kPa（P2，2007年7月20日），此后測值逐漸減小。2007年12月22日，1號壓力管道充水后，安裝于1號閘門井底板的2支滲壓計（P1和P2）測值與充水前相比明顯增大，壓力值分別增加到48.62 kPa和58.98 kPa（庫水位為781 m），此后隨庫水位上升和壓力管道運行逐漸增大。2008年2月19日，1號壓力管道放空，測值逐漸回落至20 kPa。2008年4月26日，1號壓力管道二次充水，水壓力逐漸增大，當庫水位上升到810.2 m時，壓力值達到111 kPa。隨著水庫的運行，壓力值隨庫水位升降和季節(jié)變化而上下波動。分析認為，上水庫1號進出水口閘門井后漸變段與壓力管道上平段鋼襯之間可能產生內水外滲，壓力過程線見圖4。

（4）2008年8月份起，安裝于進出水口前沉砂池底板滲壓計的測值開始增加，2008年9月28日庫水位達到810.2 m時，壓力達到最大值290 kPa，此后隨庫水位升降而上下波動。進出水口周邊廊道巡視檢查發(fā)現(xiàn)，P4-11、P4-12附近的廊道排水溝底板有壓力水射出。據施工方反映，此位置混凝土屬于冬季施工，施工縫沒有處理妥當。分析認為壓力水主要是由于前池結構縫存在滲漏，隨庫水位升高，水壓力增大，從而洞穿沒有處理好的施工縫。目前壓力值隨庫水位和季節(jié)變化呈周期性變化，滲壓計水壓力過程線見圖5。

3.2 滲流量觀測資料分析

張河灣抽水蓄能電站上水庫從2007年8月28日開始蓄水，2008年9月28日蓄至正常蓄水位810.2 m，隨著庫水位的上升，滲漏量逐漸增大。2008年9月28日上水庫水位蓄至810.2 m時，滲流量達到蓄水以來的最大值5.64 L/s，且受庫水位升降影響明顯。進入2008年11月份，受氣溫降低的影響，滲漏量呈增長態(tài)勢，最大值達到10.45 L/s左右（2009年2月13日，庫水位為805.7 m）。從現(xiàn)場觀測與巡視看，滲漏主要產生于進出水口周邊廊道和外排廊道。進出水口周邊廊道排水溝底板局部有壓力水射出，這與進出水口前池滲壓計P4-12測值在蓄水后測值增大相符?，F(xiàn)場巡視和觀測結果表明，目前防滲面板沒有滲漏的跡象。滲漏量主要受季節(jié)溫度變化影響上下波動，且波動幅度相對穩(wěn)定。隨著庫盆的運行，受進出水口前沉砂池淤積的影響，目前滲流量有減小的趨勢，尤其受2016年7.19大洪水影響明顯，這與同類工程滲流量變化規(guī)律相同。由于抽水蓄能電站庫水位變化頻繁，在觀測過程中可能存在滯后，但從觀測結果看，滲流變化量與庫水位變化密切相關。從滲流量過程線可以看出，滲漏主要發(fā)生在進出水口前池和外排廊道，其他防滲面板區(qū)域未發(fā)生滲漏。滲流量變化過程線和各年份最大滲漏量柱狀圖見圖6和圖7。

圖4 進出水口底板滲壓計壓力過程線Fig.4 Graph of seepage pressure at the bottom plate of inlet and outlet

圖5 進出口前池滲壓計壓力過程線Fig.5 Graph of seepage pressure at the forebay of inlet and outlet

圖6 量水堰滲流量過程線Fig.6 Seepage measured by measurement weir

圖7 歷年最大滲漏量柱狀圖Fig.7 The maximum seepage of previous years

3.3 地下水位觀測

為觀測張河灣抽水蓄能電站上水庫大壩及庫盆周邊蓄水后地下水位變化情況，分析地下水位變化可能對上水庫水工建筑物產生的不利影響，在上水庫9個斷面設計安裝測壓管17根，測壓管水位過程線見圖8，圖中沒有體現(xiàn)的測壓管一直處于無水狀態(tài)。

從觀測結果可以看出，UP5-1受降雨影響最為明顯。該測壓管安裝埋設于D區(qū)混凝土副壩下游，該處地勢屬于凹形，測壓管是在該凹形地段回填后才進行鉆孔安裝，因此在汛期地表水很容易通過回填碎碴滲入測壓管，導致UP5-1水位升高。雨季過后測壓管水位下降，與庫水位升降沒有明顯相關性。測壓管UP3-2、UP6-1和UPb-3分別安裝于C區(qū)擋墻下游、庫岸邊坡坡腳和基礎處理A區(qū)，觀測結果表明這3根測壓管水位變化受氣溫影響明顯，水位隨季節(jié)呈周期性變化。壩基和面板基礎滲壓計目前基本處于零壓狀態(tài)，庫盆滲漏主要集中于上水庫進出水口周邊結構縫，這與測壓管觀測結果相一致，表明上水庫蓄水及運行對上水庫地下水位變

圖8 測壓管水位過程線Fig.8 Water level measured by piezometric tube

化影響較小。

4 結語

從張河灣抽水蓄能電站上水庫滲流觀測成果看，上水庫工程滲流狀況良好：（1）上水庫壩基孔隙水壓力很小，與庫水位沒有明顯相關性，壩基的安全性沒有受到滲漏的影響；（2）埋設于面板基礎的滲壓計水壓力很小，且與庫水位沒有明顯相關性，表明防滲面板排水層排水性能良好；（3）滲漏主要集中于上水庫進出水口周邊結構縫，滲漏量與庫水位相關密切，隨著工程的持續(xù)運行、沉砂池的不斷淤積，滲漏量有減小的趨勢，與同類工程變化規(guī)律相同；（4）巡視檢查結果表明，目前上水庫防滲面板沒有滲漏跡象，面板工作正常；（5）上水庫大部分測壓管處于無水狀態(tài)，有4根測壓管水位受降雨和氣溫影響明顯，與庫水位變化沒有相關關系，上水庫蓄水對上水庫地下水位變化影響較小。

2017-05-16

張利軍（1973-），男，山西忻州人，高級工程師，主要從事安全監(jiān)測及項目管理工作。

作者郵箱：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