桃源水电站大坝坝基扬压力监测资料分析

(1.中国水电工程顾问集团有限公司，北京 100101;2.中国水电顾问集团桃源开发有限公司，湖南 常德 415700；3.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014)

1 工程概况

桃源水电站工程地处湖南沅水干流下游，位于湖南省常德市桃源县漳江镇，是沅水干流14个梯级的最末一级，坝址控制流域面积86700km2。设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为500年一遇，水库正常蓄水位39.50m(黄海高程系，下同)，设计洪水位45.18m，校核洪水位48.98m。

桃源水电站工程主要由闸坝、船闸、电站厂房及土石坝等组成。枢纽主要建筑物总平面布置从左至右依次为：左岸接头土石坝段、左河槽14孔泄洪闸、双洲土石坝段1、船闸、双洲土石坝段2、电站厂房、右河槽11孔泄洪闸、右岸接头土石坝段，坝顶总长1315m。水库正常蓄水位时相应库容1.28亿m3。河床式水电站设计总装机容量180MW，安装9台单机容量20MW的灯泡贯流式水轮发电机组，设计多年平均发电量7.93亿kW·h。桃源水电站是一座以发电为主，兼顾航运、旅游等综合利用的Ⅱ等大(2)型工程。

桃源水电站属于典型的河槽径流式水电站，水库无调节性能，水库调度原则来多少泄多少。水库主要调度方式为：当入库流量小于3699m3/s(即9台机组满发电流量，下同)时，通过水轮发电机组下泄；当入库流量大于3699m3/s小于8800m3/s(即机组停机流量，下同)时，除9台机组发电流量外，多余的水量通过左河槽泄洪闸下泄；当入库流量大于8800m3/s时，25孔泄洪闸全开敞泄，电站枢纽恢复天然行洪状态。

2010年11月，桃源水电站枢纽工程开始建设。2014年4月，电站枢纽主体工程完工投入使用。2018年10月，桃源水电站通过了枢纽工程专项验收。

2 混凝土闸坝与厂房坝段布置

桃源水电站工程坝址河床由双洲岛分隔成左右两部分。

左槽中部布置14孔泄洪闸，堰顶高程26.00m，孔口净宽20m，坝顶总长度326.60m，最大坝高30.20m。闸坝两侧与土石副坝衔接，采用半插入式刺墙塑性黏土包裹防渗。

右槽中部布置11孔泄洪闸，堰顶高程26.00m，孔口净宽20m，坝顶总长度254.50m，最大坝高30.20m。闸坝左侧布置发电厂房，与副安装间坝段无缝衔接，右侧与土石副坝衔接，采用半插入式刺墙塑性黏土包裹防渗。厂房坝段靠近双洲岛布置，坝段总长度217.70m，最大坝高45.70m。厂房坝段右侧与闸坝无缝衔接，左侧接主安装间。

3 扬压力监测布置概况

为监测桃源水电站混凝土重力坝坝基扬压力变化情况，沿坝轴线方向在闸坝和厂房每个坝段布置一套扬压力测压管，形成一条纵向扬压力监测带。左槽闸坝共布置测压管14根，右槽闸坝及厂房坝段共布置测压管22根。

测压管布设在各坝段防渗帷幕下游侧闸墩中心线处，管中均安装一支压力传感器，实现自动化监测。测压管在混凝土闸坝坝顶钻孔埋设，观测电缆由地下电缆沟引至相应观测站。

4 主要监测成果分析

4.1 扬压力过程线及特征值

4.1.1 左槽闸坝

将左槽闸坝各坝段扬压力测值绘制成过程线(见图1～图2)，并统计数据特征值。从过程线及特征值统计可以看出：左槽闸坝坝基扬压力整体表现为随上游水位变化而变化，各坝段变化规律一致，一般较为平稳，仅在2014年7月洪水、2016年3月库水位降低时，有较为明显变化。

各坝段扬压水位最大值在31.17～40.91m之间，最小值在15.03～28.85m之间，平均值在24.45～37.64m之间。

4.1.2 右槽闸坝及厂房坝段

将右槽闸坝及厂房坝段各坝段扬压力测值绘制成过程线(见图3～图5)，并统计数据特征值。从过程线及特征值统计可以看出：右槽闸坝及厂房坝段整体坝基扬压力表现为随上游水位变化而变化，各坝段变化规律一致，均较为平稳。

坝基扬压力观测于2014年12月12日接入大坝自动化系统，之前为人工采集读数。接入自动化系统之后UPb-11(11号坝段)实测扬压数据已远大于上游水位，明显不是坝基扬压力的正常反映，可判断该测压管数据已失真。除去前述分析中数据失真的UPb-11，各坝段扬压水位最大值在33.78～39.99m之间，最小值在15.01～28.21m之间，平均值在26.64～37.70m之间。

图1 左槽闸坝扬压力测值过程线(UPa-1～UPa-7)(单位：m)

图2 左槽闸坝扬压力测值过程线(UPa-8～UPa-14)(单位：m)

图3 右槽闸坝扬压力测值过程线(UPb-1～UPb-10)(单位：m)

图4 厂房坝段扬压力测值过程线(UPb-12～UPb-17)(单位：m)

图5 厂房坝段扬压水位测值过程线(UPb-18～UPb-22)(单位：m)

4.2 扬压力分布分析

4.2.1 左槽闸坝

将左槽闸坝各个测点扬压力最大值、扬压力最小值及扬压力平均值绘制成左槽闸坝扬压水位分布图(见图6～图7)。

图6 左槽闸坝扬压水位分布(UPa-1～UPa-7)

图7 左槽闸坝扬压水位分布(UPa-8～UPa-14)

由图可知：UPa-2(14号坝段)及UPa-13(25号坝段)平均扬压水位较小。UPa-1(13号坝段)、UPa-4(16号坝段)、UPa-8(20号坝段)及UPa-12(24号坝段)扬压水位相对较大，平均值达到37m以上。

各坝段扬压水头无明显偏大情况。

4.2.2 右槽闸坝及厂房坝段

将右槽闸坝及厂房坝段各个测点扬压力最大值、扬压力最小值及扬压力平均值绘制成右槽闸坝及厂房坝段扬压水位分布图(见图8～图9)。

图9 厂房坝段扬压水位分布(UPb-12～UPb-22)

由图可知： UPb-15(⑧机坝段)及UPb-20(③机坝段)平均扬压水位较小。 UPb-12(副安装间坝段)、UPb-16(⑦机坝段)、UPb-17(⑥机坝段)及UPb-19(④机坝段)扬压水位相对较大，平均值达到37m以上。

各坝段扬压水位分布较为平均，无明显偏大情况。

4.3 扬压系数计算

4.3.1 左槽闸坝

为进一步掌握防渗帷幕工作情况，选取2018年8月31日实测上下游水位值与各坝段扬压水位值估算扬压系数。当日上游水位为39.46m，下游水位为31.32m，为上游水位较高，下游水位较低的情况。计算结果见表1。

由表可知，UPa-2、UPa-3、UPa-5、UPa-10、UPa-11及UPa-13实测水位低于下游水位； UPa-12实测扬压系数超过0.7的设计值，后续观测应持续关注其测值变化情况，并进行人工比测。

表1 左槽闸坝扬压系数

4.3.2 右槽闸坝及厂房坝段

与左槽闸坝相同，选取2018年8月31日实测上下游水位值与各坝段扬压水位值估算扬压系数。计算结果见表2。

表2 右槽闸坝及厂房坝段扬压系数

续表

由表可知，UPb-4、UPb-9、UPb-12、UPb-15及UPb-20实测水位低于下游水位，UPb-14、UPb-16及UPb-17实测扬压系数超过0.7的设计值，后续观测应持续关注其测值变化情况，并进行人工比测。

5 结 语

综上所述，桃源水电站大坝坝基扬压力监测取得了相应效果，各测点扬压水位均低于上游水位，坝基防渗帷幕取得了相应的防渗效果；扬压力各测点测值基本随上游水位变化，各坝段变化规律较为一致，一般较为平稳，无较大渗漏通道产生。

坝基扬压力水位分布基本合理，各测点扬压系数基本正常，大部分低于设计值。部分测点扬压系数有超过设计值的情况发生。坝基扬压力测点除右槽UPb-11(11号坝段)外基本工作良好，测点布置能够良好地监测坝基扬压力的实际状态。建议在后续工作中对UPb-11测压管进行修复，保障扬压力监测的连续性。