巴基斯坦卡洛特水電站河灣地塊滲控監測分析

丁林 杜澤快 彭紹才

摘要：巴基斯坦卡洛特水電站壩址區為典型的河灣地貌，河灣地塊山體單薄、寬度較窄，局部存在分布于砂巖中的規模相對較大裂隙，宏觀上存在庫水穿越天然河灣地塊向下游發生滲漏的條件。通過在河灣地塊關鍵部位布設滲流監測設施，獲取河灣地塊地下水位、巖體滲透性等水文地質條件，分析了現有帷幕布置方案下河灣地塊的防滲性能，對河灣地塊滲控方案可靠性進行了合理評價。該成果可為其他類似工程提供參考。

關鍵詞：河灣地塊;滲控分析;地下水位監測;卡洛特水電站;巴基斯坦

中圖法分類號：TV223.4 文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.11.007

文章編號：1006 - 0081（2021）11 - 0031 - 04

0 引 言

中國大型水利水電工程多建設在高山峽谷地區，其中許多工程選擇布置在河勢轉彎位置，利用河灣地塊截彎取直布設過水建筑物，為泄洪水流提供良好的消能條件，并有利于減少開挖工程量。大多數工程的河灣地塊區域地質結構復雜，如烏江銀盤水電站[1]、溇水江坪河水電站[2]、湖南托口水電站[3]、烏江沙沱水電站[4]、湖北三里坪電站[5]等，均存在水庫蓄水后庫水穿越天然河灣地塊向下游滲漏的可能性。因此，在河灣地塊關鍵部位布設滲流監測設施，獲取河灣地塊地下水位、巖體滲透性等水文地質條件尤其重要。本文以巴基斯坦卡洛特水電站河灣地塊滲控監測為研究對象，利用河灣地塊地下水位監測數據、壓水試驗及取芯成果，分析現有帷幕布置方案下河灣地塊的防滲性能，對河灣地塊滲控方案可靠性進行合理評價。

1 工程概況

巴基斯坦卡洛特水電站位于巴基斯坦旁遮普省與AJK特區交界的卡洛特區，是巴基斯坦境內吉拉姆（Jhelum）河流域規劃項目的第4級。吉拉姆河在壩址區平面形態呈“幾”字型，并在右岸形成寬約700 m的河灣地塊。瀝青混凝土心墻堆石壩布置在河灣灣頭，溢洪道斜穿河灣地塊山脊布置，電站進水口布置在溢洪道引水渠左側靠近控制段，導流洞布置在電站與大壩之間。卡洛特水電站樞紐平面布置圖見圖1。

2 河灣地塊工程地質條件

河灣地塊區域內地表總體上為一脊狀地形，在山脊中部呈鞍狀地形，地表高程約500 m;近河灣前部相對較中部高，地面高程約520 m。河灣地塊分布地層為新生界磨拉石建造的陸源碎屑沉積巖地層，出露的基巖地層主要為上第三系中新統納格利（Nagri）組（N1na）以及多克帕坦（DhokPathan）組（N1dh）地層，巖性主要為中砂巖、細砂巖、泥質粉砂巖及粉砂質泥巖等，巖性較為復雜，總體上呈交互層狀分布。河灣地塊在構造上處于左岸卡拉托特（Karatot）向斜SW翼與右岸納灣（Narwan）背斜NE翼之間的寬緩單斜巖層部位，巖層產狀平緩且較穩定，巖層傾角7°～10°。斷層不發育，主要構造形跡為裂隙及少量層間剪切帶。

河灣地塊地下水按賦存條件主要劃分為基巖裂隙水和第四系松散層孔隙水。根據鉆孔地下水位觀測結果，河灣地塊地下水位從壩址靠山側向河灣地塊前緣逐漸降低，至河灣地塊前緣一帶受地形、巖體風化及卸荷等影響，巖體透水性增大，地下水下降較快，近岸地下水線相對較平緩。河灣地塊中部存在地下分水嶺，地下水分別向兩側吉拉姆河排泄。

總體上看，河灣地塊山體單薄，寬度較窄，局部存在分布于砂巖中的規模相對較大裂隙;加之巖層向下游傾斜并受施工邊坡、隧洞開挖的影響，宏觀上存在庫水穿越天然河灣地塊向下游產生滲漏的條件。

3 河灣地塊補充滲流監測設施布置

在施工過程中，溢洪道開挖切斷了山體一側對河灣地塊的地下水補給。同時，建筑物及邊坡開挖也影響了河灣地塊的地下水滲出條件。并且，由于施工爆破的影響，河灣地塊的裂隙會進一步發育，有可能形成滲流通道，需要進一步評估河灣地塊的防滲性能。因此，為了探尋施工對河灣地塊水位地質條件的影響，及時全面掌握卡洛特水電站河灣地塊的地下水位特征，綜合考慮河灣地塊的地形地勢條件、防滲處理措施、溢洪道左岸及瀝青混凝土心墻堆石壩右岸繞滲監測設計，先后在河灣地塊關鍵部位補充布置了滲流及地下水位監測點7個（測壓管10根）。其中，在溢洪道左岸帷幕端點外側布設1根測壓管（編號BV01RCA）;在導流洞附近布設1根測壓管（編號BV02RCA）;在引水洞附近布設2根不同深度的測壓管（編號BV07～08RCA）;在河灣地塊中部布置4處觀測點（測壓管6根，編號BV03～04RCA、BV05～06RCA和BV09～10RCA）。

河灣地塊補充滲流監測設施布置情況見圖2。

4 監測成果及分析

4.1 巖芯成果

通過補充滲流監測孔的鉆孔資料可知，河灣地塊表層存在一定厚度的覆蓋層，以砂礫石或泥土為主;鉆孔時覆蓋層內用套管保護鉆進。鉆孔入巖后，通過取芯可以發現，河灣地塊地質條件為砂巖和泥巖的互層結構，巖芯完整性總體較好，局部裂隙發育，芯樣短小、破碎。巖芯成果與前期勘察成果一致。

4.2 壓水試驗成果及分析

10孔滲流監測孔共計鉆孔長度493.800 m，其中，在正常蓄水位461.00 m以上的鉆孔201.123 m，461.00 m以下的鉆孔292.677 m。河灣地塊巖體透水率總體呈現表面大、深部小的分布特點。由于正常蓄水位以上的鉆孔透水率不影響河灣地塊防滲性能，所以以正常蓄水位461.00 m為分界，僅對該高程以下鉆孔開展壓水試驗。統計并分析壓水試驗成果可知，高程461.00 m以下，河灣地塊巖體透水率q<5 Lu的鉆孔長度占461.00 m高程以下鉆孔總長的91.9%;巖體透水率5 Lu≤q<10 Lu的鉆孔長度占0%;巖體呂榮值10 Lu≤q<100 Lu的鉆孔長度占8.1%。總體來看，壓水試驗所獲得的成果與前期勘察成果一致。河灣地塊總體透水性較弱，微新巖體一般透水性微弱。近地表強、弱風化層內試驗孔段透水性相對較強。

4.3地下水位成果及分析

待測壓管施工完成后即定期進行觀測。河灣地塊補充滲流監測設施實測地下水位見表1，水位過程線見圖3。

從圖3可以看出，河灣地塊地下水位除測壓管BV09RCA水位存在突變外，其余測壓管水位基本保持穩定。初步分析認為，BV09RCA前期成果反映出該部位原始地下水位較高，但由于該測壓管距進水口邊坡較近，受該處邊坡爆破振動影響，邊坡表層裂隙向深部發展，并與BV09RCA孔附近裂隙連通，引起該處地下水出現外泄，從而使BV09RCA水位產生突然變化，但這種影響對河灣地塊整體地下水分布影響有限。

截至2021年3月19日，地下水位實測成果表明，河灣地塊地下水位總體呈現中部水位高，外側水位低的分布特點。其中，河灣地塊中部測壓管BV04RCA、河灣地塊中部導流洞附近測壓管BV07RCA、河灣地塊中部靠近導流洞進口邊坡測壓管BV08RCA和河灣地塊中部靠近進水渠邊坡測壓管BV10RCA測得地下水位均高于或接近正常蓄水位高程461.00 m。根據監測資料分析，結果表明：雖然建筑物開挖對局部地下水會產生一定的影響，但河灣地塊地下水分嶺依然存在，且高于水庫正常蓄水位。

5 結 論

由監測成果可知，溢洪道的開挖切斷了河灣塊來自山體一側的地下水補給，同時，建筑物及邊坡開挖等進一步影響地下水補給及排泄條件，河灣地塊鉆孔地下水位較前期有所下降，但地下分水嶺依然存在，且高于水庫正常蓄水位的461.00 m。河灣地塊滲流監測成果表明，高程461.00 m以下q≤5 Lu巖體占比90%以上，屬弱～微透水巖體。與前期勘察鉆探資料相比，河灣地塊水文地質條件、巖體透水性基本與前期勘察成果一致。河灣地塊巖體具備良好的防滲可靠性。

參考文獻：

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[5] 吳蒙蒙，王永平，朱云法，等. 湖北三里坪電站右岸滲漏底端防滲對策[J]. 人民長江，2011，42（22）：27-28，41.

（編輯：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