黑泉水库运行期渗流监测资料分析

马正海

（青海省黑泉水库管理处，青海西宁 810001）

1 工程概况

黑泉水库位于青海省大通县境内，湟水河支流北川河上游宝库河上，距省会西宁市约75k m，是一座以灌溉、城市及工业用水为主，兼顾防洪、发电的大（2）型水利枢纽工程，也是“引大济湟”工程规划中的一期工程。水库总库容1.82亿m3，兴利库容1.32亿m3。工程建成后近期可扩大灌溉面积22000h m2，改善灌溉面积20000h a，并向西宁市提供城市及工业用水1.35×108m3；可使北川地区的防洪标准由重现期5 a提高至重现期20a。坝后电站装机容量14.5 M W，多年平均发电量5413×104k W·h。

水库系多年调节水库，坝址以上控制集水面积1 044 k m2，多年平均年径流量10.1 m3/s。枢纽工程由拦河坝、右岸溢洪道和导流放水洞、左岸灌溉发电洞及坝后电站组成。拦河坝为混凝土面板砂砾石坝，坝高123.5m，坝顶长438m，主要水工建筑物大坝、溢洪道、放水洞、灌溉发电洞为2级建筑物。设计洪水标准采用重现期500a洪水，洪水流量629m3/s，设计洪水位28 92.01 m；校核洪水标准采用重现期5 000a洪水，洪水流量98 6m3/s，校核洪水位28 94.12m；考虑到大坝下游75 k m为西宁市，采用重现期10 000a洪水复核，洪水流量1 064m3/s。正常蓄水位、汛限水位均为28 8 7.75m，正常蓄水位时水库面积5.26k m2。挡水建筑物抗震设计采用水平峰值加速度0.203g，相应烈度为8.2度。

黑泉水库工程于1996年9月12日开工，2001年11月16日下闸蓄水，2006年8月通过水利部、青海省人民政府共同组织的工程竣工验收。

2 大坝渗流监测及运行状况

2.1 大坝渗流监测项目

黑泉水库大坝渗流监测点在坝体内不同桩号、不同高程、不同区域共布设26支振弦式渗压计，大坝左右岸、坝后布设绕坝渗流地下水位观测孔共13个，放水洞出口设1量水堰，见图1。

2.2 大坝渗流监测设备运行状况

黑泉水库大坝渗流监测设备运行情况见表1，设备完好率8 6%以上。渗压计U 17无频率，渗压计U 23无温度，渗压计U 10渗压水位高于库水位，渗压计U 13从2009年7月29日起温度测读异常，以上4支渗压计不能正常使用；左坝肩1号、2号测压管于2005年7月停测，同时增设3号测压管；放水洞出口设置电子量水堰在2009年补做，渗流监测设备运行基本满足大坝渗流监测需要。

表1 黑泉水库安全监测设备运行情况汇总表Table 1:Operation of safety monitoring instruments

2.3 大坝渗流监测方法

黑泉水库大坝渗流监测1999年开始时采用人工采集方法，2009年恢复了自动化采集系统，为保证监测数据的连续性，本次分析采用的数据均为人工采集值。

2.4 大坝渗流监测控制值

2.4.1 坝体内部浸润线控制值

排水体的作用主要是排除坝体渗流，因而要有足够的透水性能和断面尺寸。黑泉水库大坝排水体置于河床覆盖层之上，采用洞渣料、开炸料、开炸块石与砾石混合料填筑而成，竖向排水体顶宽3m，底部宽度14.1 m。竖式排水体一直伸向坝顶，水平排水体的坡比大于1/150，坝轴线上游5 m，坝轴线下游分四级，每一级长40m，厚度依次为5.0m、4.0m、3.8m和3.2m。底部与砂砾石地基接触面布设20～80m m粒径的过滤层。排水体粒径为250m m≤D≤400m m，D＜250m m的颗粒含量不大于5%，铺土厚度60cm，震动碾碾压6遍，干密度ρd=2.0g/cm3，孔隙率小于24%。排水体材料的抗压强度大于50M Pa，因而具有足够的透水性能和断面尺寸。

根据黑泉大坝设计要求，坝体内部浸润线不得高于2798.5m（低于排水体1.5m）。

2.4.2 下游测压管渗压水位控制值

黑泉水库大坝量水堰置于河床覆盖层之上，不能观测到坝基渗水，若要观测到坝基渗水，需对量水堰进行改造，将量水堰和集水廊道置于基岩之上。目前改造难度较大，一是集水廊道和量水堰要远离坝脚布置，两岸坡流水、发电厂尾水渗水和坝体渗水均返渗进廊道，无法定量测定坝体渗漏量；二是覆盖层厚度达20m，开挖工程量大，因此，改造方案还需进一步研究。鉴于目前仍由下游4个测压管观测坝体渗流情况，为保证坝体安全，现根据2003年、2004年和2005年观测记录，将4个测压管渗压水位控制值确定为：1号、2号测压管2790m；3号、4号测压管2791m。

2.4.3 坝肩测压管渗压水位控制值

根据建坝前左坝肩地下水位埋深和防渗帷幕应有的防渗效果，确定左坝肩测压管渗压水位控制值为：

同样，确定右坝肩测压管渗压水位控制值为：

以上公式中左坝肩（28 40～28 50）为建坝前左坝肩地下水埋深高程，右坝肩（28 45～28 63）为建坝前右坝肩地下水埋深高程；0.5为左坝肩水头折减系数，考虑到右坝肩较左坝肩少一道帷幕，水头折减系数采用0.6。

3 大坝渗流监测资料分析

3.1 坝体渗压水头监测资料

根据表2中渗压计渗压水头监测结果看，各测点防渗系统水头消刹率大于60%，符合常规。最高库水位监测日为2009年10月14日（库水位28 8 7.8 0m），坝基各测点渗压水头均低于2794.7m（排水体底部高程），低于坝体内部浸润线控制值（2798.5 m），说明排水体内无水，坝体渗水完全由基础砂卵石覆盖层排出。且横断面0+394.7上各正常渗压计的渗压水头从上游到下游总体降低，坝体剩余位势较低，最大剩余位势为4.6%，说明大坝的

防渗性能较好。

表2 黑泉水库大坝渗压水位监测数据统计表Table 2:Statistics of monitored seepage pressure of Heiquan reservoir

表3 黑泉水库渗流管监测数据统计表Table 3:Monitored seepage of Heiquan reservoir

3.2 绕坝渗流监测资料

从表3中坝肩绕坝渗流变化过程可知，各观测孔孔水位的变化与同时段库水位有一定的相关性，但变化不太明显，帷幕后的测孔水位主要受降雨影响，与库水位相关性较低，最大相关系数为0.3〔1〕，说明两岸基本不存在绕坝渗流现象，Y 1、Y 2、Z3测压的水位均低于其控制水位，大坝绕坝渗流是稳定的，帷幕灌浆防渗效果符合防渗设计要求。

3.3 坝基渗流监测资料

由坝基绕坝渗流变化过程线可知，下游测压管水位与同时段库水位虽有一定的相关性，但变化幅度不大，主要受降水、地下水活动等因素的影响较大。在同一个时段内，坝后测压管水位从高到低依次为4号、3号、1号、2号，比较有规律。左岸的渗流水位较右岸低，地下水的流向是从右岸经坝基流向左岸方向，并从上游流向下游方向，符合渗流规律，且下游各观测管水位均低于其控制水位，经分析，坝后地下水位与库水位相关性较小，最大0.313〔1〕，说明坝体防渗效果好，大坝渗流场稳定，没有不稳定或恶化的趋势。

3.4 放水洞出口量水堰监测资料

放水洞出口量水堰主要监测放水洞内渗水量的变化情况，由于监测期间放水洞工作闸门存在不同程度的漏水，数据不能完全反映通过放水洞右坝肩的绕坝渗流情况。2010年闸门修复后的监测数据与水库水位变化不明显，说明大坝帷幕灌浆防渗效果基本符合防渗要求。

4 结论及建议

从以上渗流监测资料分析认为：（1）大坝渗流监测数据显示渗压水位监测数据均远远低于坝体内部浸润线控制值，黑泉水库大坝渗流符合一般规律，大坝已经处于稳定状态；（2）大坝防渗系统综合防渗效果较好，大坝渗流场稳定，没有恶化的趋势；（3）绕坝渗流是稳定的，帷幕灌浆防渗效果满足防渗设计要求。

黑泉水库大坝防渗系统的防渗效果好，满足设计要求，大坝运行安全稳定。建议为了减少监测过程中的仪器、人为、环境因素的误差，应进一步提高大坝安全监测自动化水平，保证监测数据的可靠性、稳定性和准确性。

[1]南京水利科学研究院.黑泉水库大坝安全鉴定材料[R].