金良澤 佟 玲 王靖宇

(北京市南水北調(diào)大寧管理處，北京 102442)

1 水庫基本情況

大寧水庫初建于1985年，屬中型水庫，主副壩為土石壩，坐落于豐臺區(qū)和房山區(qū)交界處，水庫北起京周路主路，南連稻田水庫，東至永定河右堤路，西抵京港澳高速公路主路，與其下游的稻田、馬廠水庫，共同組成永定河蓄滯洪區(qū)，滯蓄永定河超過2500m3/s的洪水。隨著南水北調(diào)工程的實施，大寧水庫作為北京市南水北調(diào)工程的調(diào)蓄庫于2009年進行了改建。

改建后的大寧調(diào)蓄水庫總庫容4611萬m3，正常蓄水位為56.40m，相應(yīng)調(diào)蓄庫容3116萬m3；最高蓄水位為58.50m，相應(yīng)調(diào)蓄庫容為3753萬m3，汛限水位為48.00m，設(shè)計洪水位為61.01m，校核洪水位為61.21m。

2014年南水北調(diào)中線工程正式通水以來，大寧調(diào)蓄水庫的應(yīng)用日益頻繁，調(diào)蓄功能的效益已經(jīng)顯現(xiàn)，大寧調(diào)蓄水庫已經(jīng)成為北京城市水資源調(diào)度中不可或缺的一環(huán)[1]，極大程度地解決了南水北調(diào)來水與本地用水流量不匹配時的調(diào)蓄問題，并成為永定河生態(tài)補水以及相關(guān)工程檢修時的調(diào)蓄通路。

2 2021年大寧調(diào)蓄水庫高水位蓄水情況

為配合團城湖至第九水廠輸水工程二期等相關(guān)工程檢修并做好向永定河生態(tài)補水準備工作，2021年9—12月期間，南水北調(diào)中線干線北京段工程向大寧調(diào)蓄水庫退水，自2021年9月1日至11月25日，大寧調(diào)蓄水庫累計接收南水13876.88萬m3，水庫水位由47.76m提升至57.53m，超過正常蓄水位(56.40m)，達到改建以來的最高水位。

3 高水位蓄水影響分析

水庫水位短時快速上漲，可能影響水庫運行安全和建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[2-3]，且會帶來水庫水質(zhì)的變化[4-5]，本文主要從這兩個方面分析高水位蓄水對大寧調(diào)蓄水庫的影響。

3.1 水庫高水位蓄水期間安全監(jiān)測情況分析

大寧調(diào)蓄水庫工程安全監(jiān)測項目主要包括：水工建筑物(防滲墻、主壩、副壩、泵站、節(jié)制閘)沉降觀測，地下水位觀測，應(yīng)力應(yīng)變觀測等。

防滲墻及主、副壩沉降觀測點共21個，其中主壩壩頂4個、副壩壩頂9個、中堤5個、西堤3個。泵站及節(jié)制閘沉降觀測點共6個。

防滲墻應(yīng)變計和無應(yīng)力計總計48支，埋設(shè)于防滲墻內(nèi)部。采用基康BGK-4200型儀器，測量范圍3000×10-6，分辨率1.0×10-6，精度2.0%FSR，線性度2.0%FSR。

地下水位監(jiān)測分為地下水位井監(jiān)測和測壓管監(jiān)測，水庫周邊設(shè)置地下水位井8眼，主壩埋設(shè)測壓管8支。

3.1.1 沉降變化分析

a.防滲墻沉降觀測。水庫蓄水可能引起地質(zhì)條件變化，進而對水工建筑物造成影響，通過沉降觀測能夠直接了解防滲墻的可靠程度和穩(wěn)定性。選取蓄水期部分時間防滲墻沉降監(jiān)測結(jié)果進行整理分析，見表1。2021年9月至11月期間，防滲墻各測點沉降變化穩(wěn)定，未出現(xiàn)趨勢性沉降。

表1 防滲墻沉降觀測結(jié)果

b.主、副壩壩頂沉降觀測。水庫蓄水可能引起地質(zhì)條件變化，進而引起主、副壩壩頂沉降，通過沉降觀測能夠直接了解主、副壩的可靠程度和穩(wěn)定性[6-7]。選取蓄水期部分時間主、副壩壩頂沉降觀測結(jié)果進行整理分析，見表2。2021年9月至11月期間，主、副壩壩頂各測點沉降變化穩(wěn)定，未出現(xiàn)趨勢性沉降。

表2 主、副壩壩頂沉降觀測結(jié)果

c.泵站沉降觀測。水庫蓄水可能引起地質(zhì)條件變化，進而引起泵站結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降變化，通過沉降觀測能夠直接了解泵站結(jié)構(gòu)的可靠程度和穩(wěn)定性[8]。選取蓄水期部分時間泵站沉降監(jiān)測結(jié)果進行整理分析，見表3。2021年9—11月期間，泵站各測點沉降變化穩(wěn)定，未出現(xiàn)趨勢性沉降。

表3 泵站沉降觀測結(jié)果

d.節(jié)制閘沉降觀測。水庫蓄水可能引起地質(zhì)條件變化，進而引起節(jié)制閘結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降變化，通過沉降觀測能夠直接了解節(jié)制閘結(jié)構(gòu)的可靠程度和穩(wěn)定性。選取蓄水期部分時間節(jié)制閘沉降觀測結(jié)果進行整理分析，見表4。2021年9—11月期間，節(jié)制閘各測點沉降變化穩(wěn)定，未出現(xiàn)趨勢性沉降。

表4 節(jié)制閘沉降觀測結(jié)果

3.1.2 地下水位監(jiān)測分析

3.1.2.1 地下水位井監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

環(huán)大寧調(diào)蓄水庫一周，共設(shè)置地下水位井8眼，其中7眼在蓄水期間連續(xù)監(jiān)測。2021年9—11月期間，地下水位變化總體穩(wěn)定，但G10、G11地下水位變化明顯，均較前次監(jiān)測分別上漲近2m(見圖1)。至2021年11月末，G10、G11區(qū)域地下水位約為48.30m，仍明顯低于庫區(qū)水位。

圖1 地下水位井水位監(jiān)測結(jié)果

3.1.2.2 測壓管監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

水庫主壩背水面共設(shè)置測壓管8支，分上下兩層布置。主壩測壓管水位變化總體穩(wěn)定，見圖2。

圖2 主壩測壓管水位監(jiān)測結(jié)果

3.1.3 應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測分析

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測主要利用埋設(shè)在防滲墻內(nèi)部的應(yīng)變計和無應(yīng)力計進行，總計48支。

對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明，2021年9—11月期間，各防滲墻塑性混凝土監(jiān)測斷面應(yīng)變值穩(wěn)定。各測點應(yīng)變值均未超過塑性混凝土的允許應(yīng)變值(±1300×10-6)。

3.2 水庫高水位蓄水期間水質(zhì)狀況

在2021年9月之前，大寧調(diào)蓄水庫每月所測溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷、總氮濃度等數(shù)值保持平穩(wěn)。在9—12月期間，南水北調(diào)中線干線北京段工程持續(xù)向大寧調(diào)蓄水庫退水，隨著蓄水量增加，水位升高，水庫蓄水前后對比，溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、化學需氧量、五日生化需氧量、氨氮、總磷濃度保持相對平穩(wěn)，但總氮濃度隨著蓄水量增加而不斷上升，見表5。

表5 蓄水前后水質(zhì)指標變化情況對比

3.3 影響原因分析

上述分析表明，本次水庫高水位蓄水的影響主要表現(xiàn)為：水庫部分區(qū)域地下水位上升；水庫部分水質(zhì)指標變化。

G11地下水位上漲原因：副壩采用帷幕灌漿方式進行防滲，相對于塑性混凝土防滲墻，防滲效果稍差。G10地下水位上漲原因：該區(qū)域臨近水庫泄洪閘，泄洪閘兩深孔閘門止水老化，密封不嚴，致使水庫存水緩慢滲漏，導致地下水位抬升。

總氮指標上升原因：水庫內(nèi)坡的土壤、植物根系及枯枝敗葉等有機營養(yǎng)物受水浸泡后進入水體，導致營養(yǎng)物質(zhì)富集，從而引起總氮指標的變化。

4 水庫高水位蓄水運行管理對策及建議

4.1 加強蓄水前檢查和處置力度

通過原因分析，發(fā)現(xiàn)本次高水位蓄水影響主要表現(xiàn)為部分區(qū)域地下水位上升和水質(zhì)變化，除因工程原因引起的G11地下水位上升外，G10地下水位上升和總氮指標上升均可通過蓄水前檢查發(fā)現(xiàn)和處理，并可在一定程度上消除或減弱影響。因此，在蓄水前應(yīng)及時檢查、更換閘門止水，及時撿拾、清理庫區(qū)垃圾和枯枝敗葉，在一定程度上減小高水位蓄水的影響，保障水庫運行安全。

4.2 加密巡查和監(jiān)測頻次

按照相關(guān)規(guī)范及大寧調(diào)蓄水庫往年調(diào)度運行情況，規(guī)定防滲墻應(yīng)力應(yīng)變和水庫水位觀測頻次為1次/6天，測壓管和水位井觀測頻次為1次/10天，防滲墻和主、副壩垂直位移觀測頻次為1次/10天，其他變形觀測頻次為1次/月。而在2021年9—12月期間水庫蓄水量快速增加，為及時掌握水庫工程變化情況，應(yīng)對庫水位、地下水位和測壓管水位及部分區(qū)域沉降位移進行加密觀測，待蓄水結(jié)束后，恢復原觀測頻次。同時，加密人工巡查次數(shù)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題。

4.3 加強水質(zhì)檢測和庫區(qū)管理

高水位蓄水期間，水庫部分水質(zhì)指標可能因為上游來水、邊坡植被入水發(fā)生變化，應(yīng)及時采水樣檢測，及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)指標異動，采取措施，保障水庫水質(zhì)安全；水庫水位變化期間，水庫景觀會不斷發(fā)生變化，勢必吸引更多游人的目光，在此期間，應(yīng)加強庫區(qū)管理，禁止釣魚、戲水愛好者違規(guī)入庫，保障水庫蓄水安全。