巴基斯坦卡洛特水电站河湾地块渗控监测分析

丁林 杜泽快 彭绍才

摘要：巴基斯坦卡洛特水电站坝址区为典型的河湾地貌，河湾地块山体单薄、宽度较窄，局部存在分布于砂岩中的规模相对较大裂隙，宏观上存在库水穿越天然河湾地块向下游发生渗漏的条件。通过在河湾地块关键部位布设渗流监测设施，获取河湾地块地下水位、岩体渗透性等水文地质条件，分析了现有帷幕布置方案下河湾地块的防渗性能，对河湾地块渗控方案可靠性进行了合理评价。该成果可为其他类似工程提供参考。

关键词：河湾地块;渗控分析;地下水位监测;卡洛特水电站;巴基斯坦

中图法分类号：TV223.4 文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.11.007

文章编号：1006 - 0081（2021）11 - 0031 - 04

0 引 言

中国大型水利水电工程多建设在高山峡谷地区，其中许多工程选择布置在河势转弯位置，利用河湾地块截弯取直布设过水建筑物，为泄洪水流提供良好的消能條件，并有利于减少开挖工程量。大多数工程的河湾地块区域地质结构复杂，如乌江银盘水电站[1]、溇水江坪河水电站[2]、湖南托口水电站[3]、乌江沙沱水电站[4]、湖北三里坪电站[5]等，均存在水库蓄水后库水穿越天然河湾地块向下游渗漏的可能性。因此，在河湾地块关键部位布设渗流监测设施，获取河湾地块地下水位、岩体渗透性等水文地质条件尤其重要。本文以巴基斯坦卡洛特水电站河湾地块渗控监测为研究对象，利用河湾地块地下水位监测数据、压水试验及取芯成果，分析现有帷幕布置方案下河湾地块的防渗性能，对河湾地块渗控方案可靠性进行合理评价。

1 工程概况

巴基斯坦卡洛特水电站位于巴基斯坦旁遮普省与AJK特区交界的卡洛特区，是巴基斯坦境内吉拉姆（Jhelum）河流域规划项目的第4级。吉拉姆河在坝址区平面形态呈“几”字型，并在右岸形成宽约700 m的河湾地块。沥青混凝土心墙堆石坝布置在河湾湾头，溢洪道斜穿河湾地块山脊布置，电站进水口布置在溢洪道引水渠左侧靠近控制段，导流洞布置在电站与大坝之间。卡洛特水电站枢纽平面布置图见图1。

2 河湾地块工程地质条件

河湾地块区域内地表总体上为一脊状地形，在山脊中部呈鞍状地形，地表高程约500 m;近河湾前部相对较中部高，地面高程约520 m。河湾地块分布地层为新生界磨拉石建造的陆源碎屑沉积岩地层，出露的基岩地层主要为上第三系中新统纳格利（Nagri）组（N1na）以及多克帕坦（DhokPathan）组（N1dh）地层，岩性主要为中砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩及粉砂质泥岩等，岩性较为复杂，总体上呈交互层状分布。河湾地块在构造上处于左岸卡拉托特（Karatot）向斜SW翼与右岸纳湾（Narwan）背斜NE翼之间的宽缓单斜岩层部位，岩层产状平缓且较稳定，岩层倾角7°～10°。断层不发育，主要构造形迹为裂隙及少量层间剪切带。

河湾地块地下水按赋存条件主要划分为基岩裂隙水和第四系松散层孔隙水。根据钻孔地下水位观测结果，河湾地块地下水位从坝址靠山侧向河湾地块前缘逐渐降低，至河湾地块前缘一带受地形、岩体风化及卸荷等影响，岩体透水性增大，地下水下降较快，近岸地下水线相对较平缓。河湾地块中部存在地下分水岭，地下水分别向两侧吉拉姆河排泄。

总体上看，河湾地块山体单薄，宽度较窄，局部存在分布于砂岩中的规模相对较大裂隙;加之岩层向下游倾斜并受施工边坡、隧洞开挖的影响，宏观上存在库水穿越天然河湾地块向下游产生渗漏的条件。

3 河湾地块补充渗流监测设施布置

在施工过程中，溢洪道开挖切断了山体一侧对河湾地块的地下水补给。同时，建筑物及边坡开挖也影响了河湾地块的地下水渗出条件。并且，由于施工爆破的影响，河湾地块的裂隙会进一步发育，有可能形成渗流通道，需要进一步评估河湾地块的防渗性能。因此，为了探寻施工对河湾地块水位地质条件的影响，及时全面掌握卡洛特水电站河湾地块的地下水位特征，综合考虑河湾地块的地形地势条件、防渗处理措施、溢洪道左岸及沥青混凝土心墙堆石坝右岸绕渗监测设计，先后在河湾地块关键部位补充布置了渗流及地下水位监测点7个（测压管10根）。其中，在溢洪道左岸帷幕端点外侧布设1根测压管（编号BV01RCA）;在导流洞附近布设1根测压管（编号BV02RCA）;在引水洞附近布设2根不同深度的测压管（编号BV07～08RCA）;在河湾地块中部布置4处观测点（测压管6根，编号BV03～04RCA、BV05～06RCA和BV09～10RCA）。

河湾地块补充渗流监测设施布置情况见图2。

4 监测成果及分析

4.1 岩芯成果

通过补充渗流监测孔的钻孔资料可知，河湾地块表层存在一定厚度的覆盖层，以砂砾石或泥土为主;钻孔时覆盖层内用套管保护钻进。钻孔入岩后，通过取芯可以发现，河湾地块地质条件为砂岩和泥岩的互层结构，岩芯完整性总体较好，局部裂隙发育，芯样短小、破碎。岩芯成果与前期勘察成果一致。

4.2 压水试验成果及分析

10孔渗流监测孔共计钻孔长度493.800 m，其中，在正常蓄水位461.00 m以上的钻孔201.123 m，461.00 m以下的钻孔292.677 m。河湾地块岩体透水率总体呈现表面大、深部小的分布特点。由于正常蓄水位以上的钻孔透水率不影响河湾地块防渗性能，所以以正常蓄水位461.00 m为分界，仅对该高程以下钻孔开展压水试验。统计并分析压水试验成果可知，高程461.00 m以下，河湾地块岩体透水率q<5 Lu的钻孔长度占461.00 m高程以下钻孔总长的91.9%;岩体透水率5 Lu≤q<10 Lu的钻孔长度占0%;岩体吕荣值10 Lu≤q<100 Lu的钻孔长度占8.1%。总体来看，压水试验所获得的成果与前期勘察成果一致。河湾地块总体透水性较弱，微新岩体一般透水性微弱。近地表强、弱风化层内试验孔段透水性相对较强。

4.3地下水位成果及分析

待测压管施工完成后即定期进行观测。河湾地块补充渗流监测设施实测地下水位见表1，水位过程线见图3。

从图3可以看出，河湾地块地下水位除测压管BV09RCA水位存在突变外，其余测压管水位基本保持稳定。初步分析认为，BV09RCA前期成果反映出该部位原始地下水位较高，但由于该测压管距进水口边坡较近，受该处边坡爆破振动影响，边坡表层裂隙向深部發展，并与BV09RCA孔附近裂隙连通，引起该处地下水出现外泄，从而使BV09RCA水位产生突然变化，但这种影响对河湾地块整体地下水分布影响有限。

截至2021年3月19日，地下水位实测成果表明，河湾地块地下水位总体呈现中部水位高，外侧水位低的分布特点。其中，河湾地块中部测压管BV04RCA、河湾地块中部导流洞附近测压管BV07RCA、河湾地块中部靠近导流洞进口边坡测压管BV08RCA和河湾地块中部靠近进水渠边坡测压管BV10RCA测得地下水位均高于或接近正常蓄水位高程461.00 m。根据监测资料分析，结果表明：虽然建筑物开挖对局部地下水会产生一定的影响，但河湾地块地下水分岭依然存在，且高于水库正常蓄水位。

5 结 论

由监测成果可知，溢洪道的开挖切断了河湾块来自山体一侧的地下水补给，同时，建筑物及边坡开挖等进一步影响地下水补给及排泄条件，河湾地块钻孔地下水位较前期有所下降，但地下分水岭依然存在，且高于水库正常蓄水位的461.00 m。河湾地块渗流监测成果表明，高程461.00 m以下q≤5 Lu岩体占比90%以上，属弱～微透水岩体。与前期勘察钻探资料相比，河湾地块水文地质条件、岩体透水性基本与前期勘察成果一致。河湾地块岩体具备良好的防渗可靠性。

参考文献：

[1] 季福全，刘军. 乌江银盘水电站右岸河湾地块岩溶渗漏分析[J]. 人民长江，2007，38（9）： 80-82.

[2] 易连兴，张之淦，李孟德，等. 单斜构造岩溶含水层及其岩溶渗漏条件分析——以湖北溇水江坪河水电站河湾地块为例[J]. 中国岩溶，2006，25（1）：29-34.

[3] 盛松涛，张贵金，陈安重. 托口水电站河湾地块帷幕灌浆新工艺的施工实践[J]. 水利水电技术，2014，45（8）：108-111.

[4] 王金禾，郭维祥. 沙沱水电站库首左岸河湾地块渗漏分析[J]. 贵州水力发电，2005，19（3）： 33-37.

[5] 吴蒙蒙，王永平，朱云法，等. 湖北三里坪电站右岸渗漏底端防渗对策[J]. 人民长江，2011，42（22）：27-28，41.

（编辑：高小雲）

Analysis on seepage control monitoring of river cove area in Karot Hydropower Station in Pakistan

DING Lin，DU Zekuai，PENG Shaocai

（Changjiang Survey， Planning ， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010，China）

Abstract： The dam site area of Karot Hydropower Station in Pakistan is a typical river cove landform. The mountain in the river cove area is thin and the width of the area is narrow. There distributed relatively large-scale fissures in sandstone locally. Macroscopically， there are conditions for reservoir water to seepage downstream through the natural river cove area. By arranging seepage monitoring facilities in the key parts of this river cove area， the hydrogeological conditions such as groundwater level and rock permeability of the river cove area are obtained. The seepage control performance of river cove area under the existing curtain grouting scheme is analyzed and the reliability of seepage control scheme is evaluated reasonably. The result can be as a reference for other similar projects.

Key words： seepage control analysis;  river cove area; groundwater monitoring;Karot Hydropower Station; Pakistan