仙游抽水蓄能电站上下库大坝蓄水期运行状况分析

仙游抽水蓄能电站上下库大坝蓄水期运行状况分析

孙立昌

(福建仙游抽水蓄能有限公司，福建 仙游351267)

摘要：本文对仙游抽水蓄能电站工程上下库大坝蓄水期的监测成果进行了初步整理、分析，并与同类工程进行对比，对大坝安全进行了初步评价，为大坝后期安全运行提供了有力保障，可供同类工程参考借鉴。

关键词：面板堆石坝；渗流监测；大坝监测；仙游电站

中图分类号：TV698.1

Analysis of Operation Condition of Upper and Lower Reservoir Dam in

Xianyou pumped energy storage power station During

Impounding Period

SUN Li-chang

(FujianXianyouPumpedEnergyStorageCo.,Ltd.,Xianyou351267,China)

Abstract：In the paper, monitoring results of upper and lower reservoir dam in Xianyou pumped energy storage power station project during impounding period are primarily sorted and analyzed. The results are compared with similar projects. Dam safety is primarily evaluated, thereby providing powerful guarantee for subsequent safe operation of the dam. It can provide reference for similar projects.

Keywords：face rockfill dam; seepage monitoring; dam monitoring; Xianyou power station

1工程概况

仙游抽水蓄能电站位于福建省仙游县西苑乡境内，下库区距仙游县城33km，电站利用木兰溪源头两条平行支流——大济溪和溪口溪筑填，形成上、下水库。工程枢纽建筑物主要包括上水库、输水系统、地下厂房、下水库和开关站，属大(1)型工程。电站装机容量1200MW，水库具有周调节性能，在福建电网承担调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用和黑启动等任务。

上水库主坝为钢筋混凝土面板堆石坝，两副坝为分区土石坝，主坝坝顶高程747.60m，坝顶长340m，最大坝高73.6m，坝体上游面坡比为1∶1.4，下游面平均坡比为1∶1.85。

下水库大坝亦为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程299.90m，坝顶长263.07m，最大坝高73.9m，上游面坡比为1∶1.4，下游面平均坡比为1∶1.4。

2大坝监测内容

上下库大坝监测的主要内容有：ⓐ坝体变形监测：分为表面变形监测和内部变形监测，变形监测包括垂直位移和水平位移监测；ⓑ坝体渗流监测：包括坝基、坝体渗流压力和渗流量监测；ⓒ面板变形监测：包括表面变形(垂直位移和水平位移)和面板开合度、脱空、剪切监测等；ⓓ面板应力、应变监测。

3监测成果初步分析

目前上下库大坝监测设施均取得初始读数及初步观测成果，并经历了一个蓄水周期，监测数据截至2013年9月。现将主要观测结果初步整理、分析如下：

3.1坝体垂直、水平位移监测

上水库主坝设置2根沉降管，用来监测坝体内部的垂直位移。下水库大坝安装3套水管式沉降仪进行坝体内部垂直位移监测。

上下库主坝累计最大沉降量位于坝体河床中部，顺河向坝体2/3偏下，坝高比为0.476%。仙游电站上水库主坝与国内外已建面板堆石坝相比，最大沉降量、坝高比均小于同类工程，坝体沉降量也小于设计预留的40cm的沉降量，说明该坝体基础处理以及坝体填筑时施工质量较好。

上水库主坝蓄水前最大沉降量为324mm，蓄水前累计沉降量占目前累计沉降量的92.6%，由于面板坝主要靠自重承受上游侧的水压力，因此坝体自重较大，施工期坝体垂直位移由坝体自重产生，坝体沉降受坝体填筑强度影响较大，坝体填筑速度快，变化速率大。蓄水后坝体累计沉降26mm，沉降速率平均每月小于2mm，蓄水后填筑已经结束，沉降变形逐渐趋稳，符合土石坝沉降一般规律。

下水库蓄水前后水管式沉降仪测值到目前为止有所增加，累计沉降值最大为32mm，沉降速率平均每月小于2.3mm，与上水库蓄水后沉降速率相比差别较小，沉降变形逐渐趋稳，符合土石坝沉降一般规律。由于下水库观测房在大坝填筑到坝顶后才完成施工，此时才具备观测设施安装和观测条件，大坝填筑期无法进行坝体沉降观测，因此整个坝体沉降量不明。

上水库主坝水平位移测值在6～12mm，下水库大坝水平位移测值在2～11mm，与同类工程相比，水平位移值较小(芹山水电站竣工蓄水期顺河向最大水平位移97mm，坝高120m)，上下库水平位移值差别较小，测值均较小。由于仙游抽水蓄能电站刚经历一个蓄水周期，坝体顺河向水平位移可能会缓慢增加，但蓄水后与蓄水前测值相比变化较小，受蓄水影响不明显。表明坝体水平变形渐趋稳定，工作性态正常。

从坝体填筑完成至今，上下库大坝表面位移测值较小，鉴于电站刚经历一个蓄水周期，监测数据偏少，本文暂不分析坝体表面位移，待电站运行几年后再作分析讨论。

3.2坝体渗流监测

上下库大坝分别于坝体、坝基布置6支和9支渗压计对坝体和坝基进行渗流压力观测，观测结果见表1。渗压计观测结果表明，上水库主坝P1、P2、P5渗压值与坝前水头比分别为0.086、0.102、0.105，最大水压只有4.8m水头，主要由降雨引起测值变化，其余测点目前孔隙水压力很小，接近零值，处于无水状态，受蓄水影响较小，与蓄水前测值相比无明显变化，由于渗压计主要布置于该坝体主河床处，说明河床中部坝体面板、接缝止水系统和帷幕的防渗效果较好。

表1　渗压计观测结果

续表

从表1可以看出，下库大坝P4、P13、P33渗压计值偏大，渗压值与坝前水头比，P4、P13、P33分别为0.396、0.21、0.278，最大水压有26.8m水头，与上库主坝测值相比深孔内渗压计测值偏大，下库大坝埋设于深孔内的渗压计测值受蓄水影响明显，说明该坝体蓄水后存在坝基渗流的可能性。

上水库蓄水后渗流量变化受库水位影响明显，降雨对渗流量也有一定的影响，上水库渗流量变化过程线如下图所示。根据渗流量与库水位的关系进行初步分析可知：库水位720.00m上下渗流量16.68～18.98(L/s)(雨后22.61L/s)；库水位721.00～725.00m，渗流量20.89～22.61(L/s)；库水位725.00～730.00m，渗流量30.71～35.91(L/s)(雨后42.45L/s)；库水位730.00m上下渗流量31.42～35.13(L/s)；库水位730.00～733.00m，渗流量约38～40(L/s)左右；库水位达738.64m时渗流量达48.26(L/s)。该渗流量未超出《抽水蓄能电站设计导则》(DL/T 5208—2005)推荐的日渗漏量不大于1/2000～1/5000总库容的范围(该坝相应的允许渗漏量为40.16～100.4(L/s)，设计要求是40.16L/s)。目前渗流量相对稳定，渗水清澈，也未发现渗漏危及大坝安全的迹象，但与同类工程相比偏大，待做有效处理，以防渗漏量扩大，危及大坝安全。

瀑布沟和跷碛等已建工程，均在基覆分界位置设置了岸坡平硐与廊道的接缝，由于岸坡平硐自身变形很小，而廊道约束较弱，因此接缝处发生了较大的变形(见表2)。长河坝工程创造性地将廊道深入两岸基岩1 m，廊道与岸坡平硐的接缝变形相对已建类似工程得到有效减小，利于接缝止水的设计。动力条件下，左岸接缝最大张开比静力提高了11.4%，为4.0 cm。

上水库主坝渗流量过程线图

由上图可以看出，上水库库水位与渗流量呈正相关，相关曲线在723.00m及730.00m高程附近，渗流量出现骤变，初步分析，量水堰的渗流量主要来自水库，且在723.00m及730.00m高程附近可能存在相对集中的渗漏通道。

下水库蓄水后库水位为293.00m时(正常蓄水位294.00m)，量水堰测值最大为11.63L/s，没有明显增大的趋势，与同类工程相比略偏大，但该坝体目前渗流量相对稳定，渗水清澈，说明坝体满足安全运行的要求。

3.3面板缝监测

上下库大坝分别在面板和面板结构缝、面板和趾板结构缝、面板与面板基础之间布置单向测缝计、二向测缝计、三向测缝计和脱空计，用来监测面板开合度、剪切位移、脱空位移，观测结果见表2。

表2　面板缝观测结果

从表2可以看出，上下库蓄水后，上下库面板与垫层区最大脱空和最大剪切均小于0.05mm，面板缝之间最大开合度分别为1.0mm、2.66mm，面板周边缝最大开合度分别为6.079mm、12.62mm，与同类工程相比，面板缝和周边缝变形不大，属正常范围，且变形趋于稳定。周边缝最大剪切位移与同类工程相比偏大，初步分析可能是周边缝附近垫层和过渡料压实不够密实，或因局部渗流导致少量垫层细料流失所引起。

3.4面板应力应变监测

表3　面板应力应变观测结果

4结语

仙游抽水蓄能电站上下库面板坝在经历一个蓄水

周期后，从观测资料看，虽然上库主坝渗漏量与部分国内已建面板坝相比偏大，但仍在规

该工程主要经验如下：

a. 上水库主坝自坝体填筑至今最大沉降量为350mm，坝高比为0.476%，小于设计预留的40cm的沉降量。表明该坝体填筑施工质量控制程序合理，各工序执行严格质检制度，注意质量过程控制，使坝体填筑处于可控状态。

b. 下库大坝整个坝体沉降量不明，下一步拟根据前期坝体填筑时的观测资料分析推导出坝体沉降量。

c. 上库主坝渗流量自蓄水后最大为48.26L/s，与同类工程相比偏大，目前针对该坝体已发现的止水破损、面板裂缝和基础缺陷先后进行了两次处理后，渗漏量呈总体下降趋势，说明通过局部修复后，对控制渗漏量起到了一定效果。下一步将加强对地质条件薄弱和施工缺陷部位的排查，对发现问题及时进行处理，严格控制该坝体的渗流量。

d. 上下库大坝面板缝变形和应力应变与同类工程相比基本上在正常范围内。上库主坝周边缝剪切位移偏大，目前从上库渗流量检查处理时发现的情况分析，可能是周边缝止水破损所致，下一步待坝体渗漏处理后将加强周边缝变形观测，使周边缝变形处于合理控制范围内。

参考文献

[1]SL 228—2013 混凝土面板堆石坝设计规范[S].

[2]曹克明,旺易森,徐建军,等.混凝土面板堆石坝[M].北京:中国水利水电出版社,2008.

[3]李为,苗喆.察汗乌苏面板坝监测资料分析[J].水利水运工程学报，2012(5): 30-35.