河口村水庫大壩兩岸山體滲流安全監測分析

楊源行

（河南省河口村水庫運行中心，河南 濟源 454650）

1 水庫概況

河口村水庫壩區水文地質條件復雜,庫盤基巖為一多層狀透水與隔水相間的巖體，底部為太古界登封群及元古界汝陽群的變質巖、碎屑巖，是一相對不透水巖體。中下部為寒武系饅頭組下部，厚約32～34 m，巖性為白云巖、泥灰巖及頁巖，該層的灰質白云巖中間生有溶洞及溶孔，局部地段巖溶發育,形成了下部構造巖溶透水層，饅頭組出露在張莊以下河谷兩岸及壩肩，高程低于水庫正常蓄水位275 m，是水庫與壩肩集中滲漏的通道。

根據河口村水庫壩區地形地質條件、滲流計算成果和地質建議，僅針對近壩庫岸段滲漏集中部位采取了帷幕防滲措施，遠岸區不再進行防滲處理。雖然前期對水庫滲漏問題進行了大量研究，但隨著水庫蓄水位的上升，地下水滲流場也會發生變化，以往工作取得的成果仍需進一步地分析和論證。鑒于水庫滲流是保證樞紐工程安全和工程效益發揮的關鍵問題，因此在水庫運行期仍需要對壩體周邊兩岸及重要建筑物附近山體進行必要的滲流監測。

2 河口村水庫滲漏條件分析

2.1 滲漏途徑

通過對河口村水庫壩區地形地貌及水文地質條件的調查與分析，水庫右岸滲漏主要集中在余鐵溝—老斷溝以北的單斜構造區，存在自嚇魂灘向余鐵溝（右岸中遠岸）、圪料灘岸坡向余鐵溝（右岸遠岸）的滲漏問題，滲漏途徑為近岸區巖溶發育、風化卸荷巖體和遠岸區下部構造透水層。左岸滲漏主要存在自左岸老斷溝—謝莊分別向山口河、五廟坡斷層帶的滲漏，滲漏途徑為沿斷裂發育區破碎巖溶化巖體或下部構造透水層滲漏。在壩址區，壩肩兩側存在庫水的繞壩滲漏，此外河床壩基由于存在砂礫石層以及風化巖體，也存在壩基滲漏問題。

2.2 滲漏量估算及分析

根據《沁河河口村水庫工程庫壩區滲漏問題專題研究報告》，利用解析法對左、右岸主要滲漏及河床壩基的滲漏量進行估算得出：左岸滲漏量最大，主要集中在壩肩至老斷溝向五廟坡斷層帶滲漏。僅該滲漏段滲漏量占了全部滲漏量的65.50%；其次是河床壩基區滲漏量較大，占了全部滲漏量的20.60%，右岸滲漏量最小，僅占了全部滲漏量的9.40%；從右岸的滲流量上分析，近岸最大，中遠岸次之，遠岸最小，表明滲漏量隨著遠離河岸逐漸減小。

綜上所述，防滲的重點應在左岸的壩肩—老斷溝段、壩基以及右岸的近岸區，根據計算，該區域滲漏量占水庫總滲漏量的95.50%，需采取切實有效的防滲措施，減少庫水的滲漏量；其他地段因遠離壩址、滲漏量不大且防滲工程量過大等原因，全面防滲意義不大，可不進行防滲，但后期應加強監測。

3 河口村水庫防滲工程及滲流量監測實施情況

3.1 防滲工程帷幕設計

大壩基礎帷幕從左岸溢洪道至右岸壩肩，全長約803 m，其中右岸壩肩長210 m。大壩防滲帷幕深度即帷幕底線設按相對不透水層3 Lu控制，帷幕底線深入3 Lu線以下5 m。河床段帷幕布置在防滲墻下基巖內，帷幕線與防滲墻中心線重合，帷幕底高程為115 m，防滲墻下帷幕按單排布置，孔距1.5 m。大壩左岸帷幕平面布置沿左岸支板至溢洪道右翼墻處，并和溢洪道引渠處帷幕銜接。大壩右岸帷幕分右岸支板段與右岸壩肩延長段，平面布置從防滲墻端部開始沿支板線布置至右岸壩肩（D0+385），然后沿右岸壩肩灌漿洞中心（壩軸線）向右岸壩肩方向延伸210 m，即對應大壩樁號D0+595處結束。

3.2 滲流量監測實施情況

3.2.1 監測孔實施情況

對于右岸監測孔，利用右岸現有的ZK152、ZK153、ZK157、ZK158 等4 個鉆孔，孔深分別為151.60 m、159.70 m、153 m 和180 m。為了確定防滲帷幕的效果，在1#灌漿洞的帷幕上、下游支洞內布置3個監測孔，其中帷幕下游監測孔號分別為JC01和JC02，位于1#灌漿洞內樁號120 m 和182 m 處；帷幕上游監測孔號為JC03，位于1#灌漿洞內樁號145 m處。新增觀測孔孔深均為80 m左右，穿過饅頭組構造透水層，孔底進入汝陽群地層內。對于左岸監測孔，利用左岸現有的ZK76、ZK187、ZK79 和ZK109 等4 個鉆孔，各鉆孔深度分別為100 m、173.60 m、160 m和130.60 m。并在左岸帷幕ZM390處勘察階段發現強透水帶，為檢驗帷幕防滲效果，在該段帷幕下游增1 個監測孔，孔號JC04，孔深125 m，孔底穿透饅頭組構造透水層，進入汝陽群地層中。

3.2.2 監測方式及頻率

此次監測項目監測方式以人工監測為主，每隔24 h 采集一次數據，每天監測1 次，在汛期及蓄水位波動較大時可適當加密。地下水位監測選取遠程自動水位計進行自動監測，每隔12 h 采集一次數據，每天監測2 次，在汛期及蓄水位波動較大時可根據需要適當加密，數據每天通過無線傳輸自動傳遞到后臺服務器。

4 監測結果分析

經過對各監測孔采集到的監測數據分析，數據序列整體完整豐富，經人工測量校驗各監測數據真實可靠，數據基本無突變和異常波動，并符合一般地下水位變動規律。

4.1 右岸滲流分析

根據右岸帷幕上監測點對2021年11月10日至2022年11月10日的水位波動進行對比分析，并將水位變幅繪制成表1。

表1 右岸帷幕上下游監測點水位對比表

2021 年11 月10 日至2022 年11 月10 日，庫水位下降14.79 m，ZK158位于庫內，水位下降14.30 m，基本與庫水保持同幅下降；JCO3位于帷幕前，水位下降10.92 m；帷幕端點JCO2下降11.86 m，帷幕后的JCO1下降11.08 m，說明與庫水位聯系密切且各監測點與庫水位聯系強度為ZK158>JC02>JC01>JC03>其他點。

4.2 左岸滲流分析

根據左岸帷幕上監測點對2022年12月10日至2022年12月10日的水位波動進行對比分析，并將水位變幅繪制成表2。

表2 左岸帷幕上下游監測點水位對比表

2021 年12 月10 日至2022 年12 月10 日，庫水位下降14.99 m，帷幕上游監測點ZK187、ZK76水位降幅與庫水位降幅相近；帷幕下游監測點ZK79 降幅較小，水位下降4.95 m，與庫水位降幅差異明顯，說明ZK79與庫水位水力聯系較弱；帷幕下游監測點JC04與庫水位變動幅度接近，JC04水位下降13.92 m，與庫水位變幅相差約1m，說明JC04 與庫水之間的連通性較好，該段防滲帷幕效果較差。

5 結語

綜合2021-2022 年滲流結果，可以看出：①左岸帷幕外的JC04與庫水位相差不多，且與庫水波動具有一定的相關性，表明該段帷幕附近完整性較差，帷幕內外與庫水聯系非常緊密。壩下的ZK79因遠離水庫數百米,監測孔水位遠低于庫水位，且水位波動微小，表明五廟坡斷層以南地下水與庫水間水力聯系較弱。②右岸近壩附近各監測孔JC03、JCO2、ZK67、ZK153 低于庫水位，并隨庫水位升降而升降，表明近壩庫區山體地下水與庫水之間有著較為緊密的水力聯系。③庫外監測孔ZK152和ZK157距離嚇魂灘庫岸和圪料灘庫岸均大于700 m，水位卻高于庫內右壩肩帷幕下游監測孔ZK153水位，說明右壩肩帷幕對地下水起到了一定的阻擋作用。