剛果(金)ZONGOⅡ水電站電阻率特征

魏樹滿,張劍平,張美多

(中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222)

1 前 言

在電力系統(tǒng)中，為了工作和安全的需要，常需將電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備的某些部分與大地相連接，這就是接地。按其作用，可以分為工作接地、保護(hù)接地、防雷保護(hù)接地和防靜電接地。接地電阻的值主要由接地電極的尺寸和巖土體的電阻率決定。因此，查明接地體周圍的電阻率分布特征具有重要的工程意義。

筆者在國內(nèi)的水電、風(fēng)電及輸電線路等工程中進(jìn)行過大量的電阻率測試工作，但在剛果(金)ZONGOⅡ水電站的物探工作中發(fā)現(xiàn)了一些有別于國內(nèi)的一般規(guī)律的電阻率特征，現(xiàn)做簡要?dú)w納，旨在為同行和設(shè)計(jì)人員提供參考。

2 工程簡介

剛果(金)ZONGOⅡ水電站位于剛果(金)下剛果省，為低壩引水式水電站。攔河壩位于剛果河一級支流因基西(Inkisi)河上，距因基西河河口約4.4km；電站廠房布置于剛果河左岸灘地上，距上游因基西河河口約1.6km。工程位置上游距首都金沙薩公路里程約130km，下游距港口城市馬塔迪約285km；攔河壩上游距上世紀(jì)60年代建成的ZONGOⅠ水電站廠房約1.4km。

ZONGOⅡ水電站壩址控制流域面積14 600km2，水電站設(shè)計(jì)水頭125m，發(fā)電引水流量145.5m3/s，裝機(jī)3臺，單機(jī)容量50MW，總裝機(jī)容量150MW，多年平均發(fā)電量約9.02億kW·h。主要建筑物包括首部樞紐(含攔河壩、泄洪沖沙閘、電站取水口等)、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管、水電站廠房和開關(guān)站等，其中攔河壩最大壩高28.5m，壩頂長約115.5m。

3 工作方法與技術(shù)

為提交工程區(qū)內(nèi)的電阻率參數(shù)，在壩址區(qū)、廠房區(qū)、因基西河、剛果河進(jìn)行了電阻率測試；為探測地層結(jié)構(gòu)，在壩址區(qū)、廠房區(qū)、引水隧洞展開了電測深及高密度電法。

對稱四極電測深：選用測量電極距MN與供電極距AB為1/3的等比裝置，最小供電極距(AB/2)min =0.15m，最大供電極距(AB/2)max =30m。

高密度電法：采用溫納爾裝置。電極距2～5m，電極隔離系數(shù)為16。電極數(shù)60根，最大供電電壓180V。

測試儀器使用國產(chǎn)WDA-1超級數(shù)字直流電法儀及其附屬設(shè)備。

4 電阻率特征分析

4.1 河水電阻率

按設(shè)計(jì)要求，分別在因基西河、剛果河河水及壩址區(qū)泉水進(jìn)行了電阻率測試。測試結(jié)果表明，因基西河水電阻率為170～180Ω·m，平均值為174Ω·m；剛果河水電阻率為317～359Ω·m，平均值為335Ω·m；壩址區(qū)泉水電阻率為180～183Ω·m，平均值為183Ω·m。

壩址區(qū)因基西河邊的泉水電阻率略高于因基西河水電阻率，是符合一般性規(guī)律的。因基西河水電阻率低于剛果河水電阻率，同時水質(zhì)分析試驗(yàn)結(jié)果表明，因基西河水的電導(dǎo)率為88μS/cm，剛果河水的電導(dǎo)率為21μS/cm。說明野外測試結(jié)果和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果是一致的，但此現(xiàn)象有悖于一般性規(guī)律。因?yàn)椋?1)測試位置屬剛果河的下游，且上游有金沙薩和布拉柴維爾等大城市，城市的生活用水及工業(yè)污水直接排入剛果河；(2)從表面看，因基西河水顏色呈土黃色，剛果河水顏色呈紅褐色；(3)水質(zhì)分析試驗(yàn)結(jié)果表明，因基西河水的懸浮物含量為8mg/L，渾濁度為4mgSiO2/L，剛果河水的懸浮物含量為16mg/L，渾濁度為9mgSiO2/L；(4)因基西河水的Na、K、Ca、Mg的離子含量為3.2～10.7mg/L，而剛果河水的Na、K、Ca、Mg的離子含量為1.5～4.7mg/L。

4.2 巖土體電阻率

壩址區(qū)、電站廠房區(qū)的對稱四極電測深的ρs～AB多呈D型曲線(見圖1)；高密度電法測試電阻率剖面也多具有由淺到深遞增率降低的規(guī)律(見圖2)。

電站廠房區(qū)電阻率測試結(jié)果表明：干燥松散沙一般為5 000～8 400Ω·m，平均值為6 766Ω·m，在剛果河邊的沙層高密度電法測試的最大值達(dá)16 000Ω·m；沖洪積土2 500～4 000Ω·m，平均值為3 214Ω·m；基巖890～2 080Ω·m，平均值為1 296Ω·m。

圖2 XW0線高密度測試電阻率剖面

5 結(jié)束語

本文僅就剛果(金)ZONGOⅡ水電站的電阻率特征進(jìn)行了歸納，由于試驗(yàn)資料較少，而未能分析其成因。隨著工程進(jìn)展、工程項(xiàng)目的增加及試驗(yàn)資料的完善，我們將進(jìn)一步關(guān)注剛果河流域的電阻率特征。