老龙口水库初期蓄水坝体内部渗流监测成果分析与探讨

娄洋;陈明涛

【摘 要】Internal safety monitoring dam is the most direct reflection of the current work state data of reser-voir,real-time query,real-time analysis is very important.For the monitoring of Laolongkou reservoir project initial storage safety operation,the use of seepage observation facilities layout of the reservoir,the observation of beginning period storage of reservoir dam seepage monitoring index after the internal process of change ,the measured data were analyzed,through the analysis of observation data for the engineering based on ANN;It provides a safe operation evaluation and technology value.%大坝安全内部监测成果是反映水库当前工作状态的最直接数据资料，实时查询、实时分析十分重要。为监测老龙口水库工程的初期蓄水安全运行状况，利用水库布设的渗流观测设施，观测水库初期蓄水后坝体内部渗流监测指标变化过程，基于实测资料并通过观测数据进行整理、分析，为工程安全评价、水库安全运行提供有价值的技术成果。 【期刊名称】《吉林水利》 【年(卷),期】2014(000)012 【总页数】3页(P9-11)

【关键词】老龙口水库;坝体内部;浸润线;渗流监测成果分析与探讨 【作 者】娄洋;陈明涛

【作者单位】吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130012;吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130012 【正文语种】中 文 【中图分类】TV223

吉林省老龙口水库位于珲春河干流上，流域面积为3 963km2，距珲春市区约30Km，坝址位于珲春市哈达门乡老龙口村，是一座以防洪、供水为主，结合灌溉、兼顾发电综合利用的大型水库。水库大坝为粘土心墙坝，设计最大坝高44.5m，坝顶高程120.5m，设计坝顶长756.5m，坝顶宽6m。水库总库容为3.674亿m3，正常蓄水位为109.0m。水库于2010年9月6日下闸蓄水（初期蓄水），2012年2月正常投入使用。经过3年多的运行,大坝已安全度过了初蓄期,并取得大量运行参数和安全监测数据，通过对大坝安全监测成果的分析,能够对水库大坝初蓄期的工作性态作进行初步判定。本文着重对老龙口水库坝体内部渗流监测成果进行了系统、细致的分析与研究，为水库安全运行提供有效的数据支持。 老龙口水库大坝坝基岩性主要为新生界第四系全新统卵砾石〔3-6〕、上更新统砾质壤土〔6-1〕、卵砾石含少量粘性土〔6-2〕、三叠系上统三仙岭组角砾凝灰岩〔7〕；心墙部分坝基岩性为华力西晚期角砾凝灰岩和花岗闪长岩〔10〕。密江-马滴达东西向构造带在坝址区附近通过，受其影响，坝区构造较发育。坝基截水槽开挖揭露断层破碎带共32条，主要产状NW290°―330°/NE∠30°―60°和

NE40°―70°/NW∠20°―50°宽度多在0.3―1.0m之间，断层破碎带内多为泥夹角砾，有胶结。

坝址区地下水有基岩裂隙水、第四系孔隙潜水和上层滞水。基岩裂隙水两岸的基岩裂隙水发育，埋藏在花岗闪长岩和角砾凝灰岩的裂隙中左岸补给孔隙潜水，右岸接受孔隙潜水的补给。孔隙潜水主要埋藏在漫滩和一级阶地的卵砾石 〔3-6〕层中，

埋深0.3―5.0m，接受降水补给，向珲春河排泄。上层滞水埋藏在二级阶地的表层，埋深0.4―2.4m，接受降水补给，向低处排泄。[4]

大坝坝基为中等-强透水层，坝基存在渗漏和渗稳问题。为此，设计通过渗透计算采取了结构措施：坝基设置了截水槽，截水槽基础坐在强-弱风化的基岩上，并对基岩上部按透水率5lu控制深度做帷幕灌浆处理。坝体填筑料从上游至下游依次为：上游坝壳料、上游反滤层、粘土心墙防渗体、下游反滤层、下游反滤层后过渡层、溢洪道开挖渣石利用料填筑区、下游坝壳料。二期大坝上游还有与坝体砂砾料相结合的二期上游围堰作为坝体一部分，下游坝脚为贴坡排水棱体。上游采用现浇砼板护坡，下游采用Y型砼碎石网格护坡。

坝体内部变形观测断面布置在最大横断面、合龙段、地质及地形复杂部位。渗透压力监测采用埋设孔隙水压力计的方式进行。渗透压力观测断面为3个，每个观测断面上设观测铅直线5条，共计设渗压观测孔15个。另外设6个绕坝渗流观测点。在施工过程中，根据现场实际情况在二期大坝桩号0+690位置增加1渗透压力观测断面。

粘土心墙轴线上游渗压计观测电缆竖直升到坝顶，从坝顶预埋电缆管引到大坝下游88.65m高程戗台（坝下上坝道路），再沿戗台引到观测房。粘土心墙下游渗压计观测电缆竖直引到88m高程后水平引到大坝下游88.65高程戗台 （坝下上坝道路），再沿戗台引到观测房。从观测房采用光缆引到管理楼的计算机监控中心。 现就老龙口水库初期蓄水以来的大坝内部两个断面的渗流监测数据进行典型分析。 4.1 大坝桩号0+278m剖面的监测

由0+278剖面渗压计实测水头过程线反映：

位于该剖面粘土心墙下游侧反滤过渡料的PK3和位于坝壳基础的PK4、PK5渗压计监测成果曲线均基本呈水平直线，这三条曲线变化趋势相同，水位历时曲线基本相同，监测水位也基本接近，三条曲线监测成果一致性较好，测值反映了与上游库

水位的变化过程无关，只是跟坝后下游地下水位变化有关。监测水位值：PK3监测水位值在80.18―81.03m、PK4监测水位值在 80.38―81.16m、PK5监测水位值在80.32―81.11m。

位于该剖面坝轴线下游5.25m粘土心墙内的PK2从2010年9月6日开始大坝蓄水以来水位监测曲线趋于平稳（基本呈水平直线）。从曲线图中反映水位测值与上游库水位的变化过程无关，只是跟坝后下游地下水位变化有关。监测水位值在81.13―81.88m。

位于该剖面坝轴线上游6.25m粘土心墙内的PK1从2010年9月6日开始大坝蓄水以来，由水位监测曲线反映PK1水位监测值变化是随上游水位变化而变化，但它们的变化不是同步而是有时间差和变化过程，这说明接触渗透量小（即粘土与盖板的接合处理效果好），并且粘土心墙防渗效果好。监测水位值在79.00―87.23m。 心墙内PK1管内形成水头原因如下：①接触渗透：PK1埋设在心墙砼盖板顶面处（即粘土心墙和砼盖板结合部位界面处），并且渗压计和信号电缆的保护采用φ50镀锌钢管通向外部 （敞开式埋设）。PK1距砼盖板边缘距离仅有3.0m，因此上游库区水与心墙内钢管底部有压差时，地下水通过砼盖板和心墙界面渗透到φ50镀锌钢管内形成水柱。②埋设在此部位的镀锌钢管，从高程105.5m以上开始外露在心墙外侧的反滤过渡料和坝壳部位，因此当库水位达到105.5m以上时，从钢管接头（钢管接头不是密封连接，是丝扣连接，因此漏水）进水到管内。③粘土心墙固结时产生的水积到管内。④毛细管现象。

由此曲线图反映结果分析，该剖面粘土心墙尚未形成浸润线，该剖面的监测成果曲线连续、光滑，无异常情况，蓄水期情况均正常。 4.2 大坝右岸绕坝渗流监测

由大坝右岸绕坝渗流监测渗压计实测水头过程线分析：

由PK17、PK18、PK19曲线上反映，从大坝蓄水开始（2010年9月6日）监测

至2011年4月15日期间曲线均匀下降趋势 （PK17由108.10m下降到

103.96m、PK18由89.35m下降到88.18m、PK19由81.91m下降到80.20），而此阶段库区水位是上升和平稳阶段 （2010年9月6日库水位84m，到2010年 12月 1日库区水位达到 105.1m直到2011年4月12日），因而说明库区水位在105.1m以下时渗压计测值变化不受库水位变化而变化，跟地表水位变化有关。说明当库水位在105.1m以下时没有绕坝渗流现象。

库水位在105.1m以上时，右岸渗压计监测值变化与上游库水位和地表水位变化有关，但受上游水位变化影响甚小。从曲线图中反映，库水位与渗压计测值变化不是同步而是有时间差 （时间差20天左右）和变化过程，说明右岸岩石渗透系数小（即渗流量很小）。而且从渗压计三条曲线上看，曲线变化幅度距坝轴线的距离增加而变小（PK19曲线变化起伏微小直线状态），这更加充分说明右岸岩石渗透系数小，到PK19渗压计位置处时渗流几乎为零。因此判定当库水位在105.1m以上时也没有形成绕坝渗流现象。

由此曲线图反映结果分析，右岸绕坝渗流监测成果曲线连续、光滑，无异常情况，蓄水期情况均正常。[2]

4.3 监测成果合理性及有效性分析

通过对老龙口大坝初期蓄水多个断面实测水头过程线及孔隙水压力资料分析[1]，总的来看，蓄水前粘土心墙埋设渗压计渗透压力与上游水位无关，说明测点所测值为心墙粘土固结所产生的孔隙水压力值，部分压力水位高于上游水位；心墙内埋设渗压计渗透压力与坝体填筑高度呈线性递增关系，与渗透理论符合。左岸一期坝体填筑速度慢，心墙内最大渗透压力为42.46kPa，心墙填筑高度约42m，渗透压力与心墙土压力比值为0.06。右岸二期坝体填筑速度快，心墙最大渗透压力为58.14 kPa，心墙填筑高度约42m，渗透压力与心墙土压力比值为0.086。蓄水后轴线上游侧粘土心墙内渗压计渗透压力随水库水位上升而升高，符合心墙渗流数值

计算规律。轴线下游侧粘土心墙内渗压计渗透压力数值与上游水库水位的变化过程无关，与坝后下游地下水位变化有关。说明粘土心墙防渗效果较好，心墙内没有形成稳定浸润线。桩号0+480位置轴线上游侧心墙渗压计在上游库水位高于104m后，测量水位值与水库水位相差不大，而且库水位越高，测量水位值与水库水位差值越小；而心墙轴线下游侧和反滤层渗压计监测水位与上游库水位变化无关，表明粘土心墙防渗效果较好。设计初步分析认为，轴线上游侧心墙渗压计采用钻孔埋设，电缆套管从上游反滤层和坝壳层穿越，可能是上游套管进水且管内粘土球封孔不密致使上游水位与渗压计贯通。

蓄水前、后，坝体过渡料、坝基砂砾料中埋设渗压计所测得渗透压力均为大坝下游渗压计测点水位，也即是大坝下游地下水位；坝体过渡料、坝基渗压计测值与水库水位无关，说明坝体、坝基防渗效果好。

大坝左、右岸绕坝渗流监测分析：渗压计测值变化不受库水位变化而变化，跟左岸山坡地下水位有关，说明左、右岸坡没有形成绕坝渗流现象。

通过对老龙口大坝蓄水前后坝内渗流安全监测数据反馈分析，说明大坝结构设计是合理的，大坝填筑料的渗透及防渗效果良好，施工质量合格，正常蓄水后水库大坝工作运行性状是正常的，尚未出现危及建筑物安全的征兆，大坝的实际安全度均大于设计阶段控制的安全系数，可以充分保证水库的正常投入使用运行。[3]□

【相关文献】

[1]张立杰，杜新强，廖资生，王洪波．磨盘山水库坝基渗透稳定研究[J]．吉林大学学报(地球科学版)，2007，02.

[2]郭文玮，汪家林，李永民．仁宗海堆石坝蓄水初期右岸绕坝渗流监测成果分析[J]．工程建设与设计，2011，02.

[3]彭虹．我国大坝安全监测自动化的演进与拓展[J]．大坝与安全，2003，06.

[4]李黎．大朝山水电站大坝坝基渗流监测及初期资料分析[J]．云南水力发电，2002，（18）4.