河口村水库大坝两岸山体渗流安全监测分析

杨源行

（河南省河口村水库运行中心，河南 济源 454650）

1 水库概况

河口村水库坝区水文地质条件复杂,库盘基岩为一多层状透水与隔水相间的岩体，底部为太古界登封群及元古界汝阳群的变质岩、碎屑岩，是一相对不透水岩体。中下部为寒武系馒头组下部，厚约32～34 m，岩性为白云岩、泥灰岩及页岩，该层的灰质白云岩中间生有溶洞及溶孔，局部地段岩溶发育,形成了下部构造岩溶透水层，馒头组出露在张庄以下河谷两岸及坝肩，高程低于水库正常蓄水位275 m，是水库与坝肩集中渗漏的通道。

根据河口村水库坝区地形地质条件、渗流计算成果和地质建议，仅针对近坝库岸段渗漏集中部位采取了帷幕防渗措施，远岸区不再进行防渗处理。虽然前期对水库渗漏问题进行了大量研究，但随着水库蓄水位的上升，地下水渗流场也会发生变化，以往工作取得的成果仍需进一步地分析和论证。鉴于水库渗流是保证枢纽工程安全和工程效益发挥的关键问题，因此在水库运行期仍需要对坝体周边两岸及重要建筑物附近山体进行必要的渗流监测。

2 河口村水库渗漏条件分析

2.1 渗漏途径

通过对河口村水库坝区地形地貌及水文地质条件的调查与分析，水库右岸渗漏主要集中在余铁沟—老断沟以北的单斜构造区，存在自吓魂滩向余铁沟（右岸中远岸）、圪料滩岸坡向余铁沟（右岸远岸）的渗漏问题，渗漏途径为近岸区岩溶发育、风化卸荷岩体和远岸区下部构造透水层。左岸渗漏主要存在自左岸老断沟—谢庄分别向山口河、五庙坡断层带的渗漏，渗漏途径为沿断裂发育区破碎岩溶化岩体或下部构造透水层渗漏。在坝址区，坝肩两侧存在库水的绕坝渗漏，此外河床坝基由于存在砂砾石层以及风化岩体，也存在坝基渗漏问题。

2.2 渗漏量估算及分析

根据《沁河河口村水库工程库坝区渗漏问题专题研究报告》，利用解析法对左、右岸主要渗漏及河床坝基的渗漏量进行估算得出：左岸渗漏量最大，主要集中在坝肩至老断沟向五庙坡断层带渗漏。仅该渗漏段渗漏量占了全部渗漏量的65.50%；其次是河床坝基区渗漏量较大，占了全部渗漏量的20.60%，右岸渗漏量最小，仅占了全部渗漏量的9.40%；从右岸的渗流量上分析，近岸最大，中远岸次之，远岸最小，表明渗漏量随着远离河岸逐渐减小。

综上所述，防渗的重点应在左岸的坝肩—老断沟段、坝基以及右岸的近岸区，根据计算，该区域渗漏量占水库总渗漏量的95.50%，需采取切实有效的防渗措施，减少库水的渗漏量；其他地段因远离坝址、渗漏量不大且防渗工程量过大等原因，全面防渗意义不大，可不进行防渗，但后期应加强监测。

3 河口村水库防渗工程及渗流量监测实施情况

3.1 防渗工程帷幕设计

大坝基础帷幕从左岸溢洪道至右岸坝肩，全长约803 m，其中右岸坝肩长210 m。大坝防渗帷幕深度即帷幕底线设按相对不透水层3 Lu控制，帷幕底线深入3 Lu线以下5 m。河床段帷幕布置在防渗墙下基岩内，帷幕线与防渗墙中心线重合，帷幕底高程为115 m，防渗墙下帷幕按单排布置，孔距1.5 m。大坝左岸帷幕平面布置沿左岸支板至溢洪道右翼墙处，并和溢洪道引渠处帷幕衔接。大坝右岸帷幕分右岸支板段与右岸坝肩延长段，平面布置从防渗墙端部开始沿支板线布置至右岸坝肩（D0+385），然后沿右岸坝肩灌浆洞中心（坝轴线）向右岸坝肩方向延伸210 m，即对应大坝桩号D0+595处结束。

3.2 渗流量监测实施情况

3.2.1 监测孔实施情况

对于右岸监测孔，利用右岸现有的ZK152、ZK153、ZK157、ZK158 等4 个钻孔，孔深分别为151.60 m、159.70 m、153 m 和180 m。为了确定防渗帷幕的效果，在1#灌浆洞的帷幕上、下游支洞内布置3个监测孔，其中帷幕下游监测孔号分别为JC01和JC02，位于1#灌浆洞内桩号120 m 和182 m 处；帷幕上游监测孔号为JC03，位于1#灌浆洞内桩号145 m处。新增观测孔孔深均为80 m左右，穿过馒头组构造透水层，孔底进入汝阳群地层内。对于左岸监测孔，利用左岸现有的ZK76、ZK187、ZK79 和ZK109 等4 个钻孔，各钻孔深度分别为100 m、173.60 m、160 m和130.60 m。并在左岸帷幕ZM390处勘察阶段发现强透水带，为检验帷幕防渗效果，在该段帷幕下游增1 个监测孔，孔号JC04，孔深125 m，孔底穿透馒头组构造透水层，进入汝阳群地层中。

3.2.2 监测方式及频率

此次监测项目监测方式以人工监测为主，每隔24 h 采集一次数据，每天监测1 次，在汛期及蓄水位波动较大时可适当加密。地下水位监测选取远程自动水位计进行自动监测，每隔12 h 采集一次数据，每天监测2 次，在汛期及蓄水位波动较大时可根据需要适当加密，数据每天通过无线传输自动传递到后台服务器。

4 监测结果分析

经过对各监测孔采集到的监测数据分析，数据序列整体完整丰富，经人工测量校验各监测数据真实可靠，数据基本无突变和异常波动，并符合一般地下水位变动规律。

4.1 右岸渗流分析

根据右岸帷幕上监测点对2021年11月10日至2022年11月10日的水位波动进行对比分析，并将水位变幅绘制成表1。

表1 右岸帷幕上下游监测点水位对比表

2021 年11 月10 日至2022 年11 月10 日，库水位下降14.79 m，ZK158位于库内，水位下降14.30 m，基本与库水保持同幅下降；JCO3位于帷幕前，水位下降10.92 m；帷幕端点JCO2下降11.86 m，帷幕后的JCO1下降11.08 m，说明与库水位联系密切且各监测点与库水位联系强度为ZK158>JC02>JC01>JC03>其他点。

4.2 左岸渗流分析

根据左岸帷幕上监测点对2022年12月10日至2022年12月10日的水位波动进行对比分析，并将水位变幅绘制成表2。

表2 左岸帷幕上下游监测点水位对比表

2021 年12 月10 日至2022 年12 月10 日，库水位下降14.99 m，帷幕上游监测点ZK187、ZK76水位降幅与库水位降幅相近；帷幕下游监测点ZK79 降幅较小，水位下降4.95 m，与库水位降幅差异明显，说明ZK79与库水位水力联系较弱；帷幕下游监测点JC04与库水位变动幅度接近，JC04水位下降13.92 m，与库水位变幅相差约1m，说明JC04 与库水之间的连通性较好，该段防渗帷幕效果较差。

5 结语

综合2021-2022 年渗流结果，可以看出：①左岸帷幕外的JC04与库水位相差不多，且与库水波动具有一定的相关性，表明该段帷幕附近完整性较差，帷幕内外与库水联系非常紧密。坝下的ZK79因远离水库数百米,监测孔水位远低于库水位，且水位波动微小，表明五庙坡断层以南地下水与库水间水力联系较弱。②右岸近坝附近各监测孔JC03、JCO2、ZK67、ZK153 低于库水位，并随库水位升降而升降，表明近坝库区山体地下水与库水之间有着较为紧密的水力联系。③库外监测孔ZK152和ZK157距离吓魂滩库岸和圪料滩库岸均大于700 m，水位却高于库内右坝肩帷幕下游监测孔ZK153水位，说明右坝肩帷幕对地下水起到了一定的阻挡作用。