基于监测-探测的大坝绕坝渗漏研究

基于监测-探测的大坝绕坝渗漏研究

陈容[1]

（大唐四川发电有限公司，四川 成都 610091）

摘要：绕坝渗漏不仅影响工程效益，还易引起安全问题，因此及时发现并查明位置具有重要意义。以金平水电站绕坝渗漏探测为例，首先基于监测资料及时发现渗漏隐患，然后综合采用物探和示踪的方法进行探测，其中基于高密度电法在整体上查明绕坝渗漏通道的所在区域，并基于钻孔内温度、电导等判断连通部位及连通性。结果表明，综合采用监测联合探测的方法可有效发现绕坝渗漏情况，为后续及时补强处理提供依据。

关键词：绕坝渗漏；监测；探测；高密度电法；示踪

Research on Dam Leakage Around Dam Based on Monitoring and Detection

CHEN Rong

(Datang Sichuan Power Generation Company Limited, Chengdu 610091, China)

Abstract: Leakage around the dam not only affects engineering efficiency, but also easily causes safety issues. Therefore, timely identification of the location is of great significance. Taking the leakage detection around the dam of Jinping Hydropower Station as an example, the leakage hidden dangers are first discovered in a timely manner based on monitoring data, and then the detection is comprehensively carried out using geophysical and tracing methods. The high-density electrical method is used to identify the area where the leakage channel around the dam is located as a whole, and the connected parts and connectivity are judged based on the temperature and conductivity inside the borehole. The results indicate that the comprehensive use of monitoring and detection methods can effectively detect leakage around the dam, providing a basis for timely reinforcement and treatment in the future.

Keywords: Leakage around the dam; Monitoring; Detection; High density electrical method; Tracing

金平水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定市境内、大渡河左岸支流金汤河干流中上游，是大渡河左岸一级支流金汤河梯级开发的第一级。水电站以发电为主，兼顾生态环境用水，由首部枢纽、引水系统和厂区枢纽三大部分组成。其中，挡水建筑物为沥青混凝土心墙堆石坝，坝顶高程3093.50m，最大坝高90.5m，坝顶宽 10.0m，坝顶总长268.0m。

自2015年蓄水以来，大坝下游左岸坝脚出现明显漏水，其中2015年最大漏水量约750L/S，电站在2016年对左岸坝肩和基础廊道进行灌浆处理后，2022年坝后量水堰最大渗流量降低至65.5L/S。渗水和水库水位具有较强的相关性，其中水库水位在3060m左右时开始出现渗水现象，渗水随着库水位的上升而上升。

为查明渗漏通道位置，进一步掌握大坝的安全状态，采取监测-探测相联合的方法对金平水电站左岸渗流状况进行深入调查。

1 监测资料分析

1.1 时序分析

在大坝左岸垫座底部共布置5支渗压计P19、P21~P24，见图1，在左岸岸坡布设5个绕渗孔OH05～OH09，见图2，此外还在大坝下游布设了1道量水堰WE3用于监测大坝渗流量。

图1 左岸垫层渗压计布置断面图

图2 绕坝渗流孔监测布置断面图

自水电站运行以来，左岸垫层、绕坝等部分渗压计水位测值及量水堰流量随水位变化过程线如图3所示。

图3 相关监测项目过程线

由图3可以看出：

（1）左岸垫座3070.00m高程位置的P24总体处于无压状态；而3050.00m高程的P21和P23目前已损坏，损坏前变化规律与P22基本一致，而P22的水位随库水位的升降而同步增减。

（2）左岸绕渗孔中水位趋势总体平稳，无增大趋势，各绕渗孔水位总体受库水位一定程度的影响，其中OH05变幅相对较小，在1.5m~3.0m之间，而OH06~OH09间水头差异较小，年变幅变化也较为近似，总体在1.9m~4.5m之间。

（3）WE3渗漏量总体呈减小趋势，最大为2018年7月21日时的168.36L/s。

1.2 空间量值分析

绘制各测孔绕坝渗流水位最大值、平均值空间分布图，见图4。

图4 左岸绕坝渗流水位特征值空间分布图（单位：m）

由图可知：左岸靠上游侧OH05水位最高，其余OH06~OH09水位相差不大，表明左岸山体基岩局部可能连通性较好。

1.3 综合分析结果

综合大坝左岸垫座底部渗压计、左岸绕渗孔及坝后量水堰监测资料分析可知，左岸垫座局部水位偏高，对应部位防渗体系不完善，此外，左岸下游侧4个绕渗孔水位基本一致，表明左岸基岩局部可能存在渗流通道，以上共同引起左岸绕坝渗漏问题并引起坝后出现渗水及量水堰渗流量偏高等现象。

2 高密度电法探测

2.1 测线布置

高密度电法测线共布置了3条平行测线，测线起点位于左岸坝顶灌浆平洞底部（坝横0+386.000），终点位于右岸坝顶灌浆平洞内坝横0-92.000处。其中测线II位于坝轴线及灌浆平洞正中位置，测线I位于坝轴线上游与测线II间距4.3m，测线III位于坝轴线下游与测线II间距4.3m。每条测线总长度均为476m，均布设120根电极，电极距为4m。

2.2 探测结果与分析

各测线探测结果如图5所示。

图5 高密度电法探测反演电阻率分布

（自上而下分别为测线I、测线II和测线III）

由图5可以看出：

（1）测线I在靠近左岸84m-116m（对应坝横0+270-坝横0+302）范围内存在一个低电阻率区域，深度达20m左右。

（2）测线II在靠近左岸坝横0+232~0+248之间，最大深度25m左右，以及坝横0+128~0+204之间，最大深度40m存在低阻区域。

（3）测线III位于坝轴线下游，与测线II相对比其低阻区域分布有所不同，测线III坝基部分低阻区域范围更大，但整体上两者具有相似的分布形态。

综合高密度电法探测结果可以看出，大坝靠近左岸部位局部存在渗流相对集中的可能。

3 示踪探测

综合上述高密度电法探测结果及相应异常区域分析，结合渗流观测资料，共布置坝顶公路下游边线以及左岸灌浆平洞下游侧2个检查孔，其中：①ZK1，坝横0+286，对应三条测线左侧低阻区域；②ZK2，坝横0+236，对应三条测线坝基靠近左岸低阻区域。钻孔具体位置和深度见表1。

表1 钻孔情况表

3.1 钻孔温度分析

ZK1和ZK2的温度数据如图6所示。

（a）ZK1（b）ZK2

图6 钻孔内温度分布图

（1）ZK1内水温在深度1m至10m段，随着深度的增加，钻孔内水温逐渐降低；在深度10m至24m段，随着深度的增加，钻孔内水温逐渐升高，由此可见，ZK1在上部10m埋深附近温度异常。而在本次测量过程中，库水温度低于边坡渗水温度，根据此特点，孔内上层水温较低的原因是ZK1上部受库水影响，附近有低温库水的渗流，由于热传导的作用导致孔中的低温。

（2）ZK2内随深度增加，孔内水温降低，由最高10.4℃降至最低8.4℃，降幅较大，其原因是整孔渗透性较强，未能与周围岩体进行充分热交换导致温度异常。

3.2 钻孔电导分析

ZK1和ZK2的电导数据如图7所示。

（a）ZK1（b）ZK2

图7 钻孔内电导分布图

（1）随着深度增加，ZK1内电导增加，上部1m至7m段增长较快，下部7m至24m段缓慢增长甚至趋于平稳。

（2）钻孔ZK2内，电导数据显示在深度28m至33m段，电导值出现轻微波动，该处存在渗流情况，且在深度35m至40m段电导出现低谷，其原因是库水水位升高引起该处渗流增强。

4 结论

金平水电站大坝下游左岸坝脚出现明显漏水，为查明渗漏通道位置，进一步掌握大坝的安全状态，采取监测-探测相联合的方法对金平水电站左岸渗流状况进行深入调查。

（1）监测资料分析结果表明，左岸垫座局部水位偏高，对应部位防渗体系不完善，此外，左岸下游侧4个绕渗孔水位基本一致，表明左岸基岩局部可能存在渗流通道，以上共同引起左岸绕坝渗漏问题并引起坝后出现渗水及量水堰渗流量偏高等现象。

（2）高密度电法探测结果表明，大坝靠近左岸部位存在明显低阻区，局部存在渗流相对集中的可能。

（3）示踪探测结果表明，钻孔内局部温度和电导存在突变，对应位置可能存在较强的渗流作用。

收稿日期：2023-12-02，修回日期：2023-XX-XX

作者简介：陈容（1981- ），女，高级工程师，研究方向为大坝安全管理与安全监测，E-mail：184557348@qq.com