关于特殊地质条件下水库防渗形式的比选分析

关于特殊地质条件下水库防渗形式的比选分析

杜金良秦刚郝雪峰文斌王焕鑫刘佳禹

中水东北勘测设计研究有限责任公司

摘要：抽水蓄能在全球储能市场上占据绝对领先地位，截至2020年底，抽水蓄能装机规 模占全球电力储能项目总规模的94%， 较2019年占比提高1.4%。全球抽水蓄能发展可分为三个阶：一是发展起步阶段，1882年~20世纪40年代末；二是快速发展阶段 ，20世纪60年代~70年代；三是平稳发展阶段，20世纪90年代至今。截至2021年底，我国已建抽水蓄能电站总装机规模达到3639万kW，居世界首位。

防渗技术方面库盆防渗技术近年来逐渐趋于成熟，并取得较大发展。国内已建和在建工程中，18个工程上水库为全库盆防渗，其中沥青混凝土全库盆防渗11个，混凝土面板全库盆防渗3个，全库盆复合防渗4个；下水库全库盆防渗2个，分别采用砼面板+沥青砼面板防渗、库岸钢砼面板+库底土工膜防渗。

本论文就黄草院下水库防渗形式进行展开比较。

1·下水库防渗形式比较

黄草院抽水蓄能电站下水库位于峪口河右岸冲沟沟口1km处，回水长度约1.5km，两岸地形陡峭，地形坡度一般40°～45°，局部为陡崖，库区内沟谷断面形态呈“V”字型，下水库正常蓄水位1382m时，河谷宽200m～360m，沟底高程1278m～1382m，沟底宽约60m～100m。

可研阶段拟定“右库岸混凝土面板+右库岸垂直帷幕”防渗方案、“右库岸混凝土面板+库底土工膜+左库岸垂直帷幕”联合的综合防渗方案及“左、右库岸混凝土面板+库底土工膜”的全库盆防渗方案等3个防渗方案进行下水库防渗型式比选。

1.1  右库岸混凝土面板+右库岸垂直帷幕防渗方案

该方案将垂直防渗帷幕布置在下水库右岸岸坡，见图1.1-1。

图1.1-1 右库岸混凝土面板+右库岸垂直帷幕防渗方案典型剖面图

下水库区右岸山体单薄，地形分水岭高程1422m～1496m，高于水库正常蓄水位40m～114m，正常蓄水位1382m处地形分水岭宽度73m～270m，库尾处宽度400m以上。右岸存在低矮临谷，低于库底100m～120m。下水库岩性为二云石英片岩，右岸库周发育数条断层，多与库岸大角度斜交，延伸较长，贯穿水库区左、右岸，延伸至右岸临谷，其中区域断裂F1在库尾穿过，断层宽度100m～160m，由多小条断层组成。断层分布及规模详见表1.1-1。

右岸山体单薄，地形分水岭地下水低于正常蓄水位20m～50m，临谷低矮，存在渗漏问题。

ZK341钻孔44.00m以下岩体透水率均小于1Lu，弱风化～微风化，岩体较完整，其中断层fzk341-2和fzk341-3在钻孔35.50m和56.80m处出露，断层出露段岩体透水率均0.0Lu，为不透水岩体。

综上所述，下水库右岸山体单薄，临谷低矮，库岸存在低水位区，地下水位低于沟底。库尾F1区域断裂带由多条断层组成，相对隔水层以下断层透水率均小于1Lu，库尾F1断裂带不存在深部集中渗漏问题。F25、F16断层连续性好，分布在左、右岸及河床，并延伸至右岸临谷，断层由碎裂岩组成,硅化强烈，断层随着深度增加，透水率减小的趋势不明显，存在深部沿断层向临谷集中渗漏问题。右岸断层发育，还有数条断层透水规律未确定，也可能存在深部沿断层及张裂隙向临谷集中渗漏问题，采用库岸垂直防渗。

1.2  右库岸混凝土面板+库底土工膜+左库岸垂直帷幕

。

图1.2-1右库岸混凝土面板+库底土工膜+左库岸垂直帷幕方案典型剖面

下水库区左岸山体雄厚，地形分水岭高程1498m～1712m，高于水库正常蓄水位116m～330m，左岸临谷高程1370m～1540m，仅在坝头附近低于正常蓄水位，沟内未见地表水及地下水溢出点。左库岸岩性为二云石英片岩库周发育多条断层，延伸较长，多于右岸断层相连，并延伸至右岸临谷，其中区域断裂F1在库尾穿过，断层发育分布情况详见表2.1-1。左岸分水岭地下水位较高，高于正常蓄水位，不存在向左岸临谷渗漏问题，左库岸地下水位多高于沟内地下水位，左岸地下水向沟内补给。

对钻孔压水试验资料进行了统计：

ZKx04钻孔相对隔水层（q<1Lu）埋深36.50m，相对隔水层以下岩体呈弱～微风化状态，岩体较完整，孔深21.90、35.50、45.20m揭露三条断层，透水率2.55Lu、0.36Lu、0.09Lu，不存在深部在沿断层集中渗漏问题。

ZK352钻孔相对隔水层（q<1Lu）埋深14.20m，相对隔水层以下岩体呈弱～微风化状态，岩体较完整，孔深50.00m～52.70m揭露断层F63，断层透水率11Lu，断层上盘接触带透水率>100Lu。该断层埋藏较深位于微风化岩体内，延伸较长，穿过河床延伸至右岸临谷，该断层存在深部沿断层集中渗漏问题。

ZK356钻孔相对隔水层（q<1Lu）埋深36.40m，相对隔水层以下岩体呈微风化状态，岩体完整，孔深7.50m

～9.50m揭露断层F25，该断层延伸至右岸临谷，断层透水率>60Lu,可能存在深部沿断层集中渗漏问题。

ZK358钻孔相对隔水层（q<1Lu）埋深37.60m，相对隔水层以下岩体呈微风化状态，岩体完整，孔深24.50m～28.65m揭露断层F18，该断层延伸至右岸临谷，断层透水率6.12Lu～15.73Lu，接触带透水率>50Lu，该断层可能存在深部集中渗漏的可能。

ZK360钻孔相对隔水层（q<1Lu）埋深20.50m，相对隔水层以下岩体呈弱～微风化状态，岩体较完整，孔深46.40m揭露F19断层，透水率0.18Lu，不存在深部沿断层集中渗漏问题。

ZK363钻孔相对隔水层（q<1Lu）埋深22.10m，相对隔水层以下岩体呈微风化状态，岩体完整，孔深34.70m～35.10m揭露断层F60，断层透水率0.65Lu，该断层不存在深部沿断层集中渗漏的问题。

ZK225钻孔相对隔水层（q<1Lu）埋深45.15m，相对隔水层以下岩体呈微风化状态，岩体完整，孔深36.60m～36.90m揭露断层F62，该断层延伸至右岸临谷，断层透水率>15Lu，该断层可能存在深部集中渗漏的问题。

ZK324、ZK366、ZK368 钻孔位于F1断裂带内，由多条小断层组成，钻孔内岩芯挤压强烈，云母富集，岩质软弱。相对隔水层（q<1Lu）埋深25.10m、24.30m、46.00m，以下揭露多条小断层，均为微透水，F1断裂带不存在深部渗漏问题。

综上所述，下水库左岸山体雄厚，临谷地形较高，分水岭地下水位高于正常蓄水位，不存在向左岸临谷渗漏问题。左岸断层发育，F63、F25等断层在左岸均有出露，断层接触带在深部透水率也较高，并且断层连续性好，多穿过沟底延伸至右岸临谷，存在深部沿断层向右岸临谷集中渗漏问题，渗径较长。水库区断层发育，还有深部会产生集中渗漏的断层未验证，库岸垂直防渗方案难度较大。

2防渗形式比较

“右库岸混凝土面板+右库岸垂直帷幕”防渗方案：右岸山体单薄，存在地下水低水位区，右岸断层发育，延伸较长，连通性好，深部发育透水较强的断层破碎带，且临谷低矮，渗径较短，沿断层向库外集中渗漏的问题突出。

“右库岸混凝土面板+库底土工膜+左库岸垂直帷幕”防渗方案：左岸山体雄厚，临谷地形较高，分水岭地下水位高于正常蓄水位，不存在库水向左岸临谷渗漏问题。左岸断层发育，延伸较长，多穿过沟底延伸至右岸临谷，深部发育有透水较强的断层破碎带，存在深部沿断层向右岸临谷集中渗漏问题。故采用全库盆防渗方案。

3结语

2021年是“十四五”规划开局之年，也是碳中和元年。2021年全国两会上，碳达 峰、 碳中和首次被写入国务院政府工作报告 ，中国正式开启碳中和元年 。本论文就黄草院抽水蓄能电站独特的地质条件进行分析整理出来，希望个位专家能给与批评指正。