张玉龙，李福云，赵建平，邓 军
（1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明 650033；
2.水电水利规划设计总院，北京 100120；
3.云南新大成劳务派遣有限公司，昆明 650032）
面板堆石坝因其适应性、安全性和经济性良好得到广泛应用。杨泽艳等[1]提出高面板堆石坝稳定安全主要包括变形稳定、渗透稳定和抗滑稳定，超常规渗透会对堆石体的安全运行造成灾难性后果。近年来国内混凝土面板堆石坝发展迅速[2-4]，国内学者在混凝土面板堆石坝渗漏方面的研究取得了较多成果：谢遵党等[5]建立了抽水蓄能电站库盆渗漏量统计模型，王晓玲等[6]提出了一种耦合ALO-LSTM和特征注意力机制的土石坝渗压预测模型。
梨园水电站位于云南省丽江市玉龙县（右岸）与迪庆州香格里拉市（左岸）交界的金沙江中游河段，开发任务以发电为主，兼有防洪、旅游等综合效益。工程属一等大（1）型工程，水库正常蓄水位1 618 m，总库容8.05亿m3，电站装机容量2 400 MW。
梨园水电站枢纽主要由混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、左岸泄洪冲沙洞、左岸引水系统及地面发电厂房等建筑物组成。混凝土面板堆石坝坝顶高程为1 626 m，最大坝高155 m，坝顶长525.33 m。
梨园水电站混凝土面板堆石坝于2011年8月开始填筑，2014年7月完成施工，2014年11月水库下闸蓄水，运行至今已有8年。对其渗流监测资料进行分析，评价挡水建筑物及其基础渗透稳定性，对水电站运行管理有重要意义，同时也可为类似混凝土面板堆石坝施工期及运行期渗透监测提供借鉴。
梨园水电站枢纽工程监测设施完善，其中枢纽建筑渗流监测仪器包括基坑渗压计、面板周边缝渗压计、堆石体断面渗压计及量水堰，并在左、右岸布设水位孔进行绕坝渗流监测。
2.1 周边缝渗压计
沿周边缝共布置17支渗压计，用来监测蓄水前后面板周边缝的渗透压力变化情况，以确定沿周边缝渗漏点的准确位置，以便对渗漏点进行处理。
2.2 堆石体渗压计
在A-A断面（坝0+223 m）由上游至下游布置5支渗压计；
B-B断面（坝0+319 m）布置11支渗压计，其中在趾板帷幕后钻孔布置4支，其余为上下游方向布置，其中帷幕后测点分别为DB-BP6～DB-B-P11，该断面后坝脚处设量水堰。通过以上两个断面渗压水头的监测可确定蓄水后堆石体内浸润线的变化情况，计算堆石体内水力坡度。堆石体内渗流典型监测断面仪器布置见图1。
图1 堆石体内渗流典型监测断面仪器布置
2.3 坝后量水堰
《土石坝安全监测技术规范》（DL/T 5259—2010）规定量水堰为大中型当地材料坝必设监测项目，用来监测堆石坝的总渗漏量，能直观地反映防渗体的防渗效果，判断枢纽建筑物的渗流稳定性。
梨园水电站坝后三角形量水堰，布设在坝下0+319 m部位，量水堰布置见图2。主要包括：
图2 坝后量水堰布置
（1）坝脚渗流汇集量测系统。在下游坝脚建截水墙，深入基岩1 m，以截断冲积层的渗水；
截水墙顶浇筑混凝土墙，在墙前形成静水池，混凝土墙中段安装标准梯形量水堰。
（2）堰前水池。堰前引水、平水渠槽身为矩形断面，引渠长度2.5 m（≥2 m）。堰板与水流方向垂直，与引渠两侧墙垂直，堰口保持水平；
堰顶水头用水尺量测，水尺置于堰板前≥1.5 m处。
该工程发电厂房距离坝体较近，导致坝后的设计水位1 524.429 m高于量水堰堰口高程1 511.00 m，在来水量较大年份量水堰将会被淹没。
2.4 绕坝渗流孔
在左右岸坡部位各布置5个水位孔，用以监测左右岸地下水位的变化情况。通过蓄水前后及运行期库水位变化与左右岸地下水位变化的相关性来判断是否存在绕坝渗流现象。
3.1 周边缝渗压
周边缝渗压计及水位线见图3，周边缝典型渗压计监测成果见图4。
图3 周边缝渗压计及水位线
图4 周边缝典型渗压计监测成果
蓄水后低高程渗压计水位有明显增加，蓄水最高至1 618 m时，左岸1 536 m以上、右岸1 515 m以上部位周边缝渗压计渗透压力基本无变化，表明相应高程面板周边缝及面板防渗性良好。低高程部分渗压计自安装后至蓄水前基本无水压，蓄水后水位明显增加，如DB-P-05蓄水后压力增大170.49 kPa，水位达到1 507.05 m，原因是该测点高程最低，蓄水后渗水向该部位汇集，导致压力增加较多，但水位仍低于周边测点。蓄水至今较低部位渗压计压力有小幅度变化，总体趋于稳定。
3.2 堆石体内水位
堆石体内水位线监测成果见图5。蓄水后堆石体基坑内渗压计水压均有所增加，各点水位由前至后呈递减趋势，其中2015年6月23日各点水位较高，之后有所下降，至2021年底水位随库水位变化有较小的增减，变化量较库水位变化量小很多；
B-B断面前两支渗压计位于面板下垫层料及过渡料内部，水压增加较大，该部位渗透系数较小，此处水力坡度也较大，计算值为189%；
第二支渗压计至量水堰间488 m距离，水力坡度为15.4%，第三支之后部分出现了-0.011的负水力坡度，主要是因为B-B断面位于较低高程，部分渗透水由两侧高高程向此部位下游汇集，从而产生偶尔的异常现象，在各环境量相对稳定的情况下，该部位水位受到上下游水位补给将会达到正常状态。
图5 堆石体内渗压计及水位线
3.3 渗漏量
设计计算渗漏量为117.5 L/s，自大坝蓄水以来坝后量水堰最大渗流测值为64.2 L/s（库水位为1 617 m，2015年6月13日）。2022年1月17日量水堰流量人工测值为9.17 L/s（库水位为1 617 m），随着运行时间的增加，面板前的粉土铺盖区的细粒物质随着渗水对部分较小裂缝进行填充，形成了面板小渗漏通道的自愈，运行期渗流量较蓄水初期总体呈逐年小幅下降趋势。2018年10月底白格堰塞湖洪峰过境期间渗漏量有一定波动，雨季期间受降雨影响渗漏量也会有较小增加。目前渗漏量较设计计算值小，而与同类坝型相比渗漏量也处于低值，水质清澈无浑浊，表明面板防渗效果良好。坝体渗漏量监测成果见图6。
图6 坝后梯形量水堰监测成果
3.4 绕坝渗流
蓄水后绕坝渗流观测孔孔内水位介于1 514.7 m～1 615.5 m之间，位于左、右岸灌浆洞1 626 m高程的DB-HW-02、DB-HW-09、DB-HW-10水位较高且与库水位有一定相关性，主要是因为这3支仪器离库区较近，受库水位影响较大。其余测点测值与库水位无明显相关性，无绕坝渗流现象发生。
3.5 堆石体渗流稳定分析
根据国内外已建工程对垫层料的渗透破坏试验，渗透破坏比降均大于100，本工程垫层水平宽度为3 m，垫层承受最大水力比降小于50，不会发生渗透破坏。监测成果分析表明垫层料至过渡料间水力坡度为189%，远小于设计渗透稳定指标要求，过渡料至堆石体间水力坡度为37%，此挡水建筑物处于渗透稳定状态。
梨园水电站尾水较高，校核水位1 526.31 m超过量水堰挡水坝坝顶高程1 512.00 m，在坝后的挡水坝上修建量水堰，一般情况下量水堰能正常工作，挡水坝后水位淹没的堆石体横断面面积为2 470 m2，堆石区填筑孔隙率为20%，监测到的最大渗漏量64.2 L/s（下游量水堰被淹没无法量测，不予考虑），坝体内平均渗透系数为2.245 m3/d，与同类坝型相比处于较小状态，蓄水后至2021年底坝体表面最大沉降145.7 mm，堆石体沉降变形趋于平稳，坝体处于稳定状态，面板及帷幕防渗效果较好。
（1）梨园水电站混凝土面板堆石坝总体渗漏量小于设计计算值，与同类坝型相比处于较低水平，防渗效果良好，蓄水前后周边缝及坝基渗压有较小增加，总体渗流稳定，不影响坝体稳定。
（2）堆石体内水力坡度较小，基本处于稳定状态；
渗水点位于面板不同位置，堆石体内部偶尔出现异常水力坡度属正常现象，总体处于渗透稳定状态；
垫层料内的水力坡降小于设计允许值，渗流不影响挡水建筑的稳定性。
（3）堆石体内渗压计布置能够真实全面监测蓄水后堆石体内浸润线，结合量水堰渗漏量分析综合判断面板堆石坝渗透稳定性，可为类似工程的建设及安全运行提供借鉴。
（4）因本工程尾水位较高，导致部分时段下游水位没过量水堰，并且形成对坝体下部造成浸泡的不利影响，建议类似面板堆石坝在保证堆石体抗浮满足要求的情况下提高量水堰挡水高程至下游校核水位以上。
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