新疆吉林台一级水电站大坝“8·9精河”地震后检查

郭玉嵘，陈志华

（1.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，311122；2.浙江国贸集团东方机电工程股份有限公司，浙江杭州，310016）

0 前言

2017年8月9 日，新疆精河县（北纬44.27°，东经82.89°）发生6.6级地震，震源深度11 km，震中距吉林台一级坝址约60 km。大坝震感强烈且持续时间较长，大坝强震仪实测最大地震水平向动峰值加速度0.145 g，相应地震烈度7度。地震发生后水电站运行单位立即对大坝进行了全面检查，加密观测频次，对观测资料进行分析，并根据以上成果对震后大坝进行了安全性初步评价。

1 工程概况

吉林台一级水电站位于新疆维吾尔自治区尼勒克县胡吉尔台乡境内的喀什河上，距尼勒克县城32 km，距伊宁市142 km。工程以发电为主，兼有灌溉和防洪效益，电站总装机容量500 MW。

坝址以上控制流域面积6 163 km2，水库总库容25.3亿m3，调节库容17.0亿m3，为不完全年调节水库。水库正常蓄水位1 420.00 m，死水位1 380.00 m，汛期限制水位1 419.50 m，设计洪水位1 420.05 m（P=0.2%），校核洪水位1 422.19 m（PMF）。枢纽建筑物由混凝土面板砂砾石坝、表孔泄洪洞、深孔泄洪洞、发电引水隧洞和发电厂房等组成。坝顶高程1 425.80 m，最大坝高157.0 m，坝顶长445.0 m。表孔泄洪洞布置于左岸山体内，断面尺寸为7.0 m×8.5 m（宽×高，下同）的城门洞型，隧洞长773.0 m，进水口堰顶高程1 411.00 m，最大泄量581.5 m3/s，采用挑流消能。深孔泄洪洞位于表孔泄洪洞右侧，断面尺寸为6.5 m×7.5 m的城门洞型，隧洞长803.34 m，进口底板高程1 340.00 m，最大泄量670.5 m3/s，采用挑流消能。工程于2002年2月开工，2004年10月下闸蓄水，2005年7月首台机组并网发电，2006年4月全部机组并网发电，2006年10月工程竣工。

2 大坝抗震设计与措施

吉林台一级大坝坝址区50年超越概率10%的地震动峰值加速度和相应地震基本烈度分别为0.19 g和8度；100年超越概率2%的地震动峰值加速度和相应地震烈度分别为0.46 g和9度。大坝抗震设计烈度为9度，设计地震加速度代表值取基准期100年超越概率2%，相应的地震动参数为0.46 g。抗震计算采用瑞典圆弧法、毕肖普法对正常蓄水位1 420.00 m+地震工况下的下游坝坡稳定进行计算，计算大圆弧的安全系数分别为1.621和1.630，均分别大于规范允许值1.10和1.20；计算顶部小圆弧的安全系数分别为1.072和1.085，均小于规范允许值1.10和1.20。计算结果表明，地震工况时下游坝坡顶部表层局部不稳定，其他工况下最小安全系数均满足规范要求。

参考已建工程经验并结合坝体地震估算成果，采取了以下主要抗震措施：

（1）坝顶预留足够超高，在坝顶超高计算中地震安全超高取4.0 m；

（2）放缓下游综合坝坡坡比至1∶1.96；

（3）对地震工况时下游坝坡顶部表层局部不稳定部位，采取设置锚固于坝体内的护坡混凝土网格梁进行加固。

3 现场检查

地震发生后立即进行水工建筑物现场检查，8月9日7时27分地震发生，7时35分对大坝各部位及附属边坡进行巡视检查，7时40分开始进行震后加密观测并对监测数据进行对比分析。8月9日15时30分对表孔泄洪洞内进行了震后巡视检查，8月10日16时对深孔泄洪洞内进行了巡视检查，8月10日下午对库岸边坡进行了巡视检查。

3.1 砂砾石面板堆石坝

大坝面板部位未发现明显裂缝、变形等现象，地震时波浪痕迹最高不超过水面1 m。坝体边坡总体无异常。

坝顶右岸有落石，散落分布于右坝肩、U形槽后平台或滚落于坝下游挡墙后，块石粒径均较大，最大约60 cm×50 cm×40 cm，砸坑120 cm×110 cm，右坝肩平台观测箱有轻微损坏。联合进水口公路路面落石较多，车辆通行困难，防护网多处遭落石破坏，最大粒径约100 cm×60 cm×50 cm，落石方量 2～4 m3，防护网破坏面积约20 m2。

坝后坡道路正常，无散落碎石；坝下游护坡网格梁无异常。量水堰水质清澈，无异常。

3.2 泄水建筑物

3.2.1 表孔泄洪洞

表孔工作闸门少量渗水，为原有渗水；洞内检查和汛前检查基本一致。新发现渗漏水点3处，桩号0+60左右侧墙高5 m（接近边墙顶部）处有渗漏水点，呈射流状；桩号0+135边墙顶部有浸湿状渗漏水点；未发现其他新增渗、漏水点。洞身未发现新增裂缝，进、出口处无落石堆积，运行正常。

3.2.2 深孔泄洪洞

闸门密封良好，有少量渗水，启闭机平台上游左侧墙角有浸湿，浸湿高度2 m，并有混凝土剥落。洞内检查和汛前检查基本一致，未发现新增裂缝和渗漏水点。深孔进、出口无落石，运行正常。

3.2.3 启闭机电源

联合进水口配电式箱变独立的双电源及1号发电洞启闭室内应急柴油发电机（功率450 kW）均未见异常。

3.3 近坝库岸和工程边坡

吉林台牧场土质边坡有3处滑塌，滑塌方量不大；马场滑坡处检查未发现异常。库区小岛周边土质边坡有2处塌落，未见明显滑坡；右岸趾板桩号0+456～0+485 m处的BT20塌滑体水面以上部分未见滑动迹象；库区其他部位未见异常。库岸局部塌滑对大坝安全未产生影响。

左、右岸坝肩边坡、联合进水口边坡、厂房后边坡、BT20塌滑体及月牙形危岩体整体稳定，未见明显滑移变形；但联合进水口边坡落石掉块砸坏防护网，造成进水口路面交通中断；左、右坝肩边坡落石掉块分布在坝顶路面。监测数据显示震前震后表面变形变化不大。

4 大坝安全监测

4.1 监测项目

4.1.1 水平位移

在坝顶及下游坡坝0+320、坝0+260、坝0+203、坝0+119、坝0+060布置5个监测断面，采用极坐标法观测。

4.1.2 沉降

在坝顶及下游坡坝0+320、坝0+260、坝0+203、坝0+119、坝0+060布置5个监测断面，采用三角高程法观测。另在坝顶布置4个水准点，采用几何水准法观测。

4.1.3面板变形监测

面板与趾板之间周边缝共布置11组三向测缝计，在面板垂直缝布置31支单向测缝计。

4.1.4 渗流监测

在坝基深槽附近、坝基F32断层、周边缝等部位布置36支孔隙水压力计，在两岸坝肩共布置21支地下水位孔；在坝下游、河槽最低部位布置渗流汇集引渠，在尾水渠右边墙布置1座梯形量水堰。

4.2 地震前后监测成果分析

4.2.1 大坝变形监测

地震前后坝顶沉降及水平位移无明显变化，震后最大下沉2.65 mm（BD-6-03），震后向下游最大水平位移（2.48 mm）。现场检查未见坝顶出现明显沉陷、错动等变形迹象，与监测成果沉陷值小相符。

4.2.2 面板变形监测

地震前后面板周边缝测值变化较小，最大变化量值为：JR-1-03测缝计的沉降测值增加2.41 mm、JR-1-05测缝计的剪切值增加2.99 mm，其余测点变化值均在1mm以内。垂直缝开度变化小于1 mm。

4.2.3 渗流监测

周边缝面板后渗压总体处于稳定状态，测值变化较小。其中1号、2号、5号、8号、11号渗压计测值减小，9号、10号渗压计测值先减小后升高，变化量值小于0.1 m，其余渗压计测值基本不变。

坝基渗压总体稳定，渗压计测值变化值较小，对比坝后主监测断面渗压计测值，整体变化表现为测值略有增加，增加量值小于0.1 m。震前、震后大坝主监测断面浸润线（浸润线分布对比见图1）：其中震前震后库水位为1 418.50 m左右，震后浸润线比震前略有上升，但量值很小。

左岸测压管震前基本处于无水状态，震后检查发现UP-1-12水位上升较大，震后水位测值1 348 m，上升变化值为10.5 m；UP-1-25震后测值1 330 m，上升了1.5 m；UP-1-13和UP-1-24测值下降。右岸测压管测值变化范围均小于1 m，其中UP-1-21测值上升0.8 m。坝体测压管测值保持稳定，变化幅度较小。

7时26分地震发生，7时45分量水堰渗漏量为128.34 L/s（库水位1 418.56 m），测值总体平稳，未见异常。9时量水堰渗漏量为130.43 L/s（库水位1 418.56 m），鉴于渗漏量在库水位不变的情况下突增约2 L/s，立即对大坝渗漏量进行加密监测。地震当日及当月渗流量、库水位测值过程线见图2和图3。

图1 震前、震后大坝主监测断面浸润线分布图Fig.1 Distribution of the saturation line on the main monitoring section before and after earthquake

图2 2017年8月9日渗漏量测值过程线图Fig.2 Monitored seepage on Aug.9 2017

图3 2017年8月渗漏量测值过程线图Fig.3 Monitored seepage in August 2017

8～9时时段内渗漏量测值增加2.238 L/s；9～10时时段内渗漏量测值增加4.256 L/s，渗漏量持续增加，现场在对大坝库水位、渗漏量进行加密监测的同时，多次进行量水堰巡视检查及人工比测工作，以确保渗漏量测值的准确性。12时以后渗漏量依然在增加，但增加速率逐渐减小，11～12时渗漏量增量为3 L/s，15～16时渗漏量增量降低为不足1L/s。到9日21时大坝渗漏量达到143.26L/s，21时以后渗漏量趋于稳定，测值在143～144 L/s之间变动，至10日4时渗漏量测值达到最大值144 L/s，随后在库水位基本不变的情况下，渗漏量测值逐渐减小，呈下降趋势。11日以后渗漏量受降雨影响略有增加，但增加量值不大，最大测值小于150 L/s。

地震后1 h库水位未发生明显变化，大坝渗漏量突增，并保持趋势性增加，截至当天21时，渗漏量趋于稳定，最大渗漏量在144 L/s。相对地震之前，最大增量为16 L/s。后期监测未见渗漏量异常变化，最大量值稳定在145 L/s以下。

2017年8月9 日地震发生后库水位持续下降，最低降至1 392 m（2018年3月底），其后上升至1 407.40 m（2018年6月21日），对应的大坝渗流量为101.15 L/s，与震前相近库水位1 407.55 m（2017年7月4日）对应的大坝渗流量101.59 L/s基本持平，说明地震后大坝渗流量又恢复到震前水平。

5 结语

（1）本次地震实测最大地震水平向动峰值加速度0.145 g，吉林台一级大坝的坝体变形较小，坝顶路面及防浪墙结构无损坏，上下游坝坡未见较大变形或滑动；面板周边缝、垂直缝变形较小；坝体浸润线无明显变化，大坝渗漏量短时间增大约16 L/s，最大渗漏量为144 L/s，震后约12 h后渗漏量基本稳定；10个月后大坝渗流量又恢复到震前水平。综合现场检查、监测成果，大坝经历“8·9精河”地震，抗震设计及抗震措施经受了7度地震的考验，吉林台一级大坝结构完好。

（2）经震后检查，表孔、深孔泄洪洞结构完好，闸门、启闭机及供电电源运行正常。泄洪设施运行正常。

（3）本次地震期间，除吉林台牧场土质边坡局部滑塌、联合进水口边坡落石掉块明显、左右岸边坡其他部位发生零星掉块外，未发现其他异常；监测数据显示震前震后工程边坡表面变形变化不大。库岸局部塌滑及工程边坡掉块对大坝安全未产生影响。

（4）地震后水电站运行单位及时启动应急预案，开展大坝震后检查和监测，对测值异常的渗流量进行加密观测。运行单位大坝地震应急预案组织和实施是及时有效的。