地下水电站渗漏和检修集水井贯通缺陷分析方法

麦先春

（四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川 康定626001）

1 概述

某大（Ⅱ）型地下水电站装机容量850 MW，采用左岸大厂房、右岸小厂房的两个地下厂房开发布置方式，左岸大厂采用“一洞一室两机”引水系统和“单管单机供水”布置格局，由电站进水塔、上游调压室、地下厂房和尾闸室组成，地下厂房布置于山体内，尺寸181 m×28 m×67 m，断面形状为圆拱直墙型，厂内安装4台单机容量为200 MW的水轮发电机组。在该电站基建调试期间，发生一起渗漏集水井和检修集水井贯通缺陷，造成渗漏集水井排水频繁，检修集水井失去带压运行功能，对地下厂房安全运行带来不利影响。为了不影响设备调试工期，在不排空集水井积水情况下，通过分析两个集水井水位曲线变化趋势，找出了贯通位置，及时消除了贯通缺陷，缩短了处理时间。

2 检修和渗漏集水井形式

（1）检修集水井

机组检修时压力钢管、蜗壳及尾水管总排水量约20 860 m3，上、下游闸门漏水总量约400 m3/h。检修集水井采用集水井集中排水方式，全厂设检修集水井一个，有效容积为920 m3。正常情况下，4台泵同时工作，约4.5 h排干积水。检修集水井为有压井，设有密封进人门和一组排气管（通至最高尾水位以上），集水井内设有压力式水位测控装置，接自消防供水的冲污管用于冲洗集水井，污水由潜水排污泵排走。

每台机组压力钢管和蜗壳检修排水通过一只DN400、1.6 MPa排水阀（油压操作）排至尾水管。尾水管上设有2个排水盘形阀，布置在尾水管操作廊道内。尾水管内的水通过操作盘形阀，从排水总管排入集水井，再用水泵抽至尾水闸门室。全厂设置2台操作盘形阀的移动式电动油泵系统，供尾水管和蜗壳排水阀操作用。排水设备选用深井泵共4台，排水时同时工作，排除压力钢管、蜗壳和尾水管内的积水，平时分两组，每组中1台工作，1台备用，自动控制。设潜水排污泵1台，用于集水井检修时排污。检修时，用冲污管冲洗集水井后，深井泵排至最低可能水位，再由潜水排污泵排走井底污水。

（2）渗漏集水井

根据水工专业所提资料，厂房渗漏排水约200 m3/h，另加上机组顶盖排水、密封排水，滤水器和储气罐等的排水及其他水工建筑物漏水等，全厂总渗漏排水量约430 m3/h。渗漏系统采用集水井集中排水方式。主厂房、主变室和母线洞的渗漏水经地漏排至各层的排水总管，机组顶盖漏水由支管接入机组排水总管，各总管、尾水管层廊道排水沟等的渗漏水全部引至厂房渗漏集水井，由深井泵排至尾水闸门室。在不增加厂房尺寸的前提下，渗漏集水井有效容积应尽量大，水泵启动间隔时间应尽量长，有利于水泵长期安全稳定运行（厂内设置渗漏集水井有效容积约540 m3）。正常情况下，1台水泵启动后，每次持续工作时间约70 min，启动间隔时间约75 min。排水设备选用深井泵3台，1台工作，1台为工作备用，1台为检修备用。设潜水排污泵1台，用于集水井检修时排污。检修时，用冲污管冲洗集水井后，深井泵排至最低可能水位，再由潜水排污泵排走井底污水。

3 水位异常分析

该地下厂房在基建期首台机组流道进行充水试验后，发现渗漏集水井排水频率增加，查看渗漏井水位曲线时发现有异常变化，怀疑渗漏集水井和检修集水井之间有贯通缺陷，如图1所示。

图1 检修集水井和渗漏集水井示意图

（1）检修集水井水位曲线异常

渗漏集水井排水频率异常后，在计算机监控系统中调取检修集水井和渗漏集水井的水位曲线。①号曲线为检修集水井水位，②号曲线为渗漏集水井水位。正常情况下，集水井水位应按一定斜率缓慢上升或下降，但是发现检修集水井水位未按正常的规律上升，在曲线底部和上部均有回降现象，属异常现象。

（2）渗漏集水井排水过程中检修集水井水位变化趋势

观察图2两个集水井水位变化，明显看出渗漏集水井水位下降至1 368～1 371 m附近时，检修集水井水位在没有抽水情况下有回降现象。检修集水井水位曲线在下部上升阶段，当渗漏集水井水位在1 368.98 m时，检修集水井水位在1 377.12 m开始异常回降，当渗漏集水井水位在1 368.71 m时，检修集水井水位在1 377.01 m异常回降终止。检修集水井水位曲线从上部上升阶段，当渗漏集水井水位在1 371.61 m时，检修集水井水位在1 379.07 m开始异常回降，当渗漏集水井水位在1 371.27 m时，检修集水井水位在1 378.72 m异常回降终止。两个集水井的水位曲线呈周期性的异常变化现象，都是在渗漏集水井水位下降，也就是在渗漏集水井排水过程中形成的。表1为检修集水井水位回降时两个水位值。

图2 渗漏和检修集水井水位变化异常曲线

表1 检修渗漏井水位异常变化

（3）检修集水井水位变化中渗漏集水井排水周期趋势

图3 渗漏泵起泵间隔随检修井水位上升缩短

图3是调取2 d内两个集水井的水位曲线，①号曲线为检修集水井水位，②号曲线为渗漏集水井水位。可以明显看出，检修集水井水位上升过程中，每逢渗漏集水井排水时的水位下降，都会一定有回降趋势，在渗漏集水井水位上升阶段，回降趋势才消失，说明在渗漏集水井排水过程中，检修集水井中的水有排除现象。而且随着检修集水井水位上升，渗漏集水井的排水周期逐渐缩短，由284 min缩短至230.3 min，说明检修集水井水位上升过程中，渗漏集水井有外来渗漏水流入。

综合两种现场分析，检修集水井和渗漏集水井存在相互贯通现象。由于检修集水井属于带压井，不允许由外部联通，检修集水井和渗漏集水井的贯通有发生水淹厂房事故的风险。

（4）机组肘管排空后渗漏排水间隔延长

图4是机组肘管排空后检修集水井和渗漏集水井水位曲线，检修集水井水位在1 378 m以下时，渗漏排水泵只启动过2次，间隔为704 min，周期明显延长。机组肘管充水后，检修集水井水位逐步上升，渗漏集水井排水间隔恢复到异常工况。此种现象进一步印证了检修集水井和渗漏集水井存在相互贯通现象，机组肘管内的水通过检修集水井，进入了渗漏集水井。

图4 机组肘管排空后渗漏排水间隔延长

4 两个集水井贯通位置分析

（1）贯通位置

检修集水井水位出现回降现象时，水位在1 368～1 371 m（渗漏井水位）附近，说明检修井在此高程可能有通道至渗漏井；由数据分析通道口高度在0.1～0.3 m，截面积未知。

（2）可能的贯通原因

1）检修集水井至渗漏集水井之间的挡墙存在通路；

2）检修井及相关廊道至渗漏井施工用的临时排水的管道被打开；

3）由于机组排水廊道高层在1 368.40 m，肘管高程在1 371.80 m，正好处在渗漏井水位干扰检修井水位区间，重点检查检修排水廊道和肘管盘形阀附近有无通往渗漏井的通道；

4）鉴于机组充水期间出现的异常情况，在调试前检修廊道机组段、肘管附近是否有动土、动焊或相关拆除工作。

5 检查结果

在该电站调试试验完毕后,对检修集水井进行排空检查,在高层1 368 m，发现有一根施工遗留的直径0.168 m的临时排水管连接了两个集水井，符合曲线分析结论；在对该排水管进行封堵后，两个集水井水位正常。

6 结束语

地下厂房检修排水量大，机组流道水位远高于排水设备安装高程，所以检修集水井必须为有压井，不允许与外部有任何通路，是保证防止水淹厂房的重要手段。此次对两个集水井贯通缺陷的分析处理，前期对水位曲线进行细致分析，在检修集水井不排空的情况下就找出了缺陷位置，既保证了机组启动调试的工期，又及时有效的消除了水淹厂房的重大隐患，希望本文对相关同类型缺陷处理有一定的参考和借鉴意义。