张宽富
云南华电鲁地拉水电有限公司
摘要：本文对鲁地拉水电站大坝开展检测工作的思路是：①首先采用自然电场法和伪随机渗流场法在消力池及下游河道区域进行面积性的普查，并在前两种方法探测发现异常部位进行加密测试以确定异常区域；②根据初步测试成果分析后，在坝廊道内选择一定数量的排水孔投放示踪剂（高锰酸钾），观测颜色溢出的位置及时间，以此判断渗漏水的流向及流速；③对廊道内所有排水孔进行孔内温度测试，确定温度场异常区，推测渗漏区段，最后分析渗漏的原因。
关键词：大坝；渗漏；物探检测
1、工程概况
鲁地拉水电站位于云南省丽江市永胜县与大理白族自治州宾川县交界处的金沙江干流上，为金沙江中游水电规划8个梯级电站中的第7个梯级电站。本工程属一等大（1）型工程，其主要任务是发电。枢纽建筑物由拦河坝、泄水表孔、底孔及地下厂房等组成。
水库正常蓄水位1223m，总库容17.18亿m3，调节库容3.76亿m3，具有周调节性能。电站总装机容量2160MW，保证出力946.5MW，年发电量99.57亿kW?h，年利用小时数4610h。
枢纽由左右岸挡水坝、河床溢流表孔、左右底孔、右岸引水发电系统组成。
拦河坝采用碾压混凝土重力坝，坝顶高程1228.00m，最大坝高140 m，坝顶长622m（含进水口坝段），共分28个坝段。
在水库下闸蓄水至1170m~1180m高程时，左岸坝内廊道出现漏水的情况，渗漏量约60L/s，积水廊道为6坝段横向廊道、6坝段和7坝段之间的纵向廊道、10坝段和11坝段的纵向廊道、11坝段和12坝段下游横向廊道、12坝段和13坝段间的纵向廊道下游段及12坝段下游的横向廊道、16坝段和17坝段等。
2.工程地质简况：
1）1#灌浆排水洞岩体主要为青灰色变质砂岩，有正长岩脉和云煌岩脉穿插侵入，岩体中断层裂隙较发育。
2）左岸坝基1#～11#坝段建基面高程1115m～1214m，岩体主要为浅变质青灰色石英砂岩，其间有正长岩脉和云煌岩脉穿插侵入。岩体弱风化～新鲜。坝基岩体中断层及裂隙较发育，但规模均较小。坝基岩体呈中厚状～厚层状结构。
3）河床坝基12#～17#坝段建基面高程1093m～1115m，坝高113m～135m。岩体主要为浅变质青灰色石英砂岩夹少量浅变质灰黑色泥质粉砂岩，局部有侵入的正长岩脉，与围岩呈熔接接触。岩体弱风化～新鲜。无较大断层通向河床坝段，河床岩体中发育的断层均较小。
岩体呈中厚层状～次块状结构，局部为薄层状结构。由于建基面开挖爆破影响，导致建基面表部凹凸不平，岩体完整性变差。
4）右岸坝基18#～20#坝段建基面岩体主要为青灰色变质砂岩夹少量浅变质灰黑色粉砂岩，局部有穿插的侵入岩，岩体弱风化～新鲜，岩体中断层及裂隙结构面较发育。
5）右岸坝式进水口21#～28#坝段建基高程1180m～1184m，该段坝基岩体主要为青灰色变质砂岩，局部有穿插侵入的正长岩脉及云煌岩脉，与围岩呈熔接接触，岩体弱风化～新鲜，岩体中结构面较发育。
6）2#灌浆排水洞岩体主要为青灰色变质砂岩，有少量正长岩脉侵入。在桩号进0+220～0+280m岩体中裂隙较发育，其它洞段岩体完整性较好。
2、伪随机流场拟合法
（1）方法原理
大坝在没有管涌渗漏情况下，正常流速场分布类似于均匀半空间中的均匀电流场。当存在管涌、渗漏时，将出现两方面的异常情况：
1）在正常流速场基础上，出现了由于渗漏造成的异常流速场，异常流速场的重要特征是水流速度矢量指向管涌渗漏的入水口。理论分析表明，在一定条件下，异常流速场满足的数学物理方程及边界条件与稳定电流场满足的数学物理方程及边界条件相同，因此场的分布也服从类似的规律。
2）由于渗漏的出现，必然存在从迎水面向背水面的渗漏通道。
根据上述物理现象，将一个电极置于背水面的出（渗）水点（区），另一个电极置于库区水体中，且距离出（渗）水点（区）相当远，以保证测量区域的电流场不受其影响。在水底附近测量三分量（矢量）的电流密度或垂直（标量）电流密度分布，并根据电流场异常情况判断渗漏的入口（区）。由于是用电流密度场拟合渗漏造成的异常流速场分布，因此该方法被称为伪随机流场拟合法。
（2）工作方法
1）测量前，应严格按仪器操作说明书对发送机、接收机、探头、电缆电线等进行全面的校验或检查，确保仪器工作正常。现场工作中，发送机应放置在地势较高、视野开阔、通信方便、且相对安全的地方。供电电极A布置在渗漏出水口处，如有多处渗漏，可在每一渗漏处各布置一电极，然后用导线将它们并联起来。B极应布置在离待查区域较远的水体一侧。
2）确认供电电极与供电导线已连接，并与仪器的A、B接线柱连接无误后。按仪器操作说明书打开发送机，并确认发送机工作正常，可通过调整接地电阻，改变发送电流的大小。
3）将接收机、探头等装载在探测船上，连接探头与接收机，并将探头缓缓放入水中。按仪器操作说明书开启接收机，并确认接收机和探头工作正常，方可进行正常的野外工作。
4）测量，发送机供电，探头放置在水中，离水底5cm～10cm，且测量中保持垂直，接收机观测并记录读数，每个测点上读数2～3次，读数应稳定。供电电流有变化时，应及时记录实际电流值。
3、自然电场法
（1）方法原理
当水透过岩土介质时，由于介质的过滤活动性而产生过滤电位，它们与介质孔隙空间的构造、孔度系数、渗透系数、过滤液体的化学成分及矿化作用有关。
过滤活动性是用在一个大气压条件下，标准溶液渗透过岩土介质所产生电位差大小来衡量：
①当渗透性很小时，随介质渗透系数的增加而增加其值；当介质渗透系数极小时，过滤电位实际上为零，这种介质过滤活动性为零；
②随含有能过滤的液体的孔隙空间部分增多而减少；
③过滤活动性比例于亥姆雷兹（Гельмголъц）电位
图4 自然电场法（电位观测法）野外工作图
4、示踪法
综合示踪方法即利用地下水物理特性和化学组成分析与人工示踪方法相结合进行研究，分析渗漏水的温度、电导率、环境同位素、水化学分析等，研究渗漏水的补给、径流特征。人工示踪是选择适宜的示踪剂进行渗漏水示踪试验，本次工作采用人工示踪。通过对上一期测试结果及排水孔渗水量分析，在坝廊道内选择一定数量的排水孔投放示踪剂（高锰酸钾），观测颜色溢出的位置及时间，以此判断渗漏水的流向及流速。
5、温度场法
温度场是各时刻物体中各点温度分布的总称，温度场有两大类。一类是稳态工作下的温度场。这时，物体各点的温度不随时间变动，这种温度场称为稳态温度场（或称定常温度场）。另一类是变动工作条件下的温度场，这时，温度分布随时间改变，这种温度场称为非稳态温度场（或非定常温度场）。经过长时间的温度应力释放，大坝水泥的水化速度越来越慢，水化热越来越小，混凝土中心温度与环境温度越来越接近。通过测量渗漏水的温度场的变化规律，确定温度场异常区，最后分析渗漏水的来源及渗漏原因。
6、总结
（1）根据综合物探成果，推测8坝段~13坝段和17坝段~18坝段为库水渗漏坝段，其中8~13坝段较严重。
（2）根据综合物探成果，推测14坝段~16坝段的高温异常为库水渗漏至高应力集中区长期滞留或地下水经坝体加热所致，该段水流量小、流速慢。
（3）根据综合物探成果，推测左岸XHP1廊道上半段为渗漏部位，渗水可能为地下水或消力池渗水。
（4）根据综合物探成果，推测右岸XHP2廊道下半部分和XP1廊道右半部分为渗漏部位，渗水为消力池水。
论文作者:张宽富
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/25
标签：廊道论文; 渗漏水论文; 流速论文; 砂岩论文; 坝基论文; 发送机论文; 青灰色论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;