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电磁流量计流量异常分析及处理措施建议
来源： 发布日期：2019-07-17 15:01:55 作者：
电磁流量计流量异常分析及处理措施建议
摘 要: 乐滩水电站经过十几年的运行之后，出现局部电磁流量计流量异常的情况。笔者针对该问题，通过对原始资料、运行资料及现场相关试验结果的分析，找出渗流量异常的原因; 分析异常情况对坝段稳定的影响; 并提出合理的处理措施和技改建议。
1 概述
乐滩水 电 站 工 程 控 制 流 域 面 积 118 000 km2 ，多年平均流量 2 180 m3 /s，正常蓄水位 112 m，水库总库容 9．5 亿 m3 。坝顶高程为 130 m，坝顶坝轴线总长 586．3 m。主要建筑物从右至左依次布置有右岸重力坝、溢流坝、河床式厂房、左岸船闸、船闸冲沙闸、左岸重力坝、左岸接头土石坝，开关站布置于安装间下游侧。［1］溢流坝 12 号坝段长 25 m，坝基宽 47 m，护坦宽 10 m，坝块位于左岸河漫滩，桩号 0+154．0 ～ 0+179．0( 坝段上游面桩号为 0 + 000．0) 。B12MHP － 6电磁流量计流量位于 12 号坝段 71．5 m 层基础廊道内，位置约为下 0+005．0、0+165．4，距离上游面 5 m。根据运行数据，B12MHP － 6 电磁流量计流量自2017 年 6 月 30 日至 2018 年 8 月 3 日变化范围为210 ～ 241 mL /s，基本处于稳定状态。2018 年 8 月 9日出现渗流量突然变大的异常情况
2 原因分析
2．1 原始地质条件分析
2．2 现场封孔压力实验
2018 年 8 月 14 日对 B12MHP－6 排水孔进行封孔压力实验，首次测得压力为 0．37 MPa，此时渗流量为 320 mL /s，水质浑浊，上游水位为 110．46 m，下游水位为 88．06 m; 在 2018 年 8 月 17 日再次测量，压力 为 0． 38 MPa，此 时 渗 流 量 为 375 mL /s，水质浑浊，量筒底部见泥沙样沉淀物，上游水位为110．13 m，下 游 水 位 为 88． 73 m。经 过 多 次 测 量，压力值均在 0．38 MPa 左右。由排水孔压力数据换算得知，该排水孔的渗压水位约为 109．00 m，远高于同期下游尾水位，而与水库水位相当。由此推断 B12MHP －6 渗水的来源主要为水库渗水。
3 影响程度分析
对于排水孔渗流异常的现象，工程主要关注该异常是否影响到电站的坝基稳定运行状态，需重点对该部位运行期间的扬压力、位移等监测资料进行分析。
监测资料只对 B12MHP－6 排水孔所在的 12 号坝，以及相邻的 11 号坝和厂房 4 号机组 3 个坝段进行横向分析; 纵向分析为对历年状态和 B12MHP －6排水孔出现异常期间( 2018 年 8 月 1 日至 2018 年 9月 30 日) 的两个时间段进行分析。历年监测数据结合《广西乐滩水电站大坝安全监测资料分析报告》［2］、《12 号坝及附近坝段历年监测数据》［3］ 进行，B12MHP－6 排水孔出现异常时期资料由该电站监测负责人提供。
3．1 扬压力分析
由表 2 可知，在 B12MHP－6 排水孔渗流异常期间，附近扬压力孔 B11UP－1、B12UP－1 及 CUP4－2的测值并没有出现突变和其他异常，且最大值均小于历年运行的最大值，坝基扬压力基本稳定。
扬压力为坝基渗压稳定分析的重要指标，因此除了对历年特征值进行分析外，有必要对渗流异常期间整个工程纵向监测断面及 B12MHP － 6 排水孔相邻坝段 4 号机组( 12 号坝无横断面) 的横向监测断面进行分析。
由图 2 及图 3 可知，坝基扬压水位主要受上下游水位共同影响，蓄水运行以来，坝基扬压水位均无趋势性变化，纵向断面坝基扬压水位总体呈现“中间 低、两 岸 高”的 分 布，扬 压 水 头 总 体 呈 现“中间高、两岸低”的分布; 帷幕后横向扬压水位总体呈上游侧往下游侧逐渐减小的分布，且均低于下游水位，分布规律正常。
3．2 渗压系数分析
渗压系数设计采用值［4］: 河床坝段渗压系数为 0．25，岸坡坝段渗压系数为 0．35; 选取上游水位较高( 大于 111．00 m) 并且下游水位较低的不利工况，统计渗压系数特征值见表 3。
由表 3 可知，在历年观测数据中，扬压力孔B11UP－1、B12UP－1 及 CUP4－2 渗压系数均小于控制指标 0．25。在 B12MHP －6 排水孔渗流异常期间，扬压力孔 B11UP －1、B12UP －1 及 CUP4－2 的渗压系数均小于 0 ，向监测运行管理人员了解，原因为扬压水位均低于下游水位，渗压系数可认为为0。说明坝段坝基渗透性较小，渗压力系数满足设计要求。除此之外，对排水孔出现异常期间，12 号坝段及相邻坝段的水平位移、垂直位移等监测资料进行分析，均未发现异常。
综合分析得知，12 号坝段 B12MHP －6 排水孔底部存在局部的渗水裂隙或溶洞，在长期的渗透过程中，裂隙( 溶洞) 与上游局部贯通，裂隙( 溶洞)中的充填物被带出，渗透通道相应扩展，导致渗水量增大。但排水孔的孔底高程约为 43 m，而扬压力孔安装埋设高程约为 67．5 m，二者高程相差 24．5m，坝基渗透压力未受到排水孔异常情况的明显影响，12 号坝段的运行状态稳定，无异常。
4 结论及建议
针对 B12MHP － 6 电磁流量计流量增大的异常情况，综合各方面分析，得出以下几点结论:
1) 12 号坝段的运行状态无异常;
2) 排水孔的渗水主要为水库渗水;
3) 该渗水通道在较深的坝基部位，但对坝基的扬压力基本无影响;
4) 渗水通道存在局部渗透破坏、通道扩大的现象及趋势。
若想知道 B12MHP－6 排水孔是否存在裂隙( 溶洞) 及其具体分布情况，需要进一步采取示踪实验、孔内摄像等物探措施。基于以上结论，为了防止该坝段深部基岩裂隙渗透破坏的进一步发展，减轻基础渗漏泵房的抽水压力，建议针对 B12MHP － 6 排水孔渗水异常增大问题采取帷幕补强等工程处理措施，防止渗透破坏的进一步发展，并继续加强该孔的渗流量监测，有异常情况及时向有关单位通报。相关措施施工完毕后，再按要求恢复坝段的扬压力监测孔及排水孔等设施。
摘 要: 乐滩水电站经过十几年的运行之后，出现局部电磁流量计流量异常的情况。笔者针对该问题，通过对原始资料、运行资料及现场相关试验结果的分析，找出渗流量异常的原因; 分析异常情况对坝段稳定的影响; 并提出合理的处理措施和技改建议。
1 概述
乐滩水 电 站 工 程 控 制 流 域 面 积 118 000 km2 ，多年平均流量 2 180 m3 /s，正常蓄水位 112 m，水库总库容 9．5 亿 m3 。坝顶高程为 130 m，坝顶坝轴线总长 586．3 m。主要建筑物从右至左依次布置有右岸重力坝、溢流坝、河床式厂房、左岸船闸、船闸冲沙闸、左岸重力坝、左岸接头土石坝，开关站布置于安装间下游侧。［1］溢流坝 12 号坝段长 25 m，坝基宽 47 m，护坦宽 10 m，坝块位于左岸河漫滩，桩号 0+154．0 ～ 0+179．0( 坝段上游面桩号为 0 + 000．0) 。B12MHP － 6电磁流量计流量位于 12 号坝段 71．5 m 层基础廊道内，位置约为下 0+005．0、0+165．4，距离上游面 5 m。根据运行数据，B12MHP － 6 电磁流量计流量自2017 年 6 月 30 日至 2018 年 8 月 3 日变化范围为210 ～ 241 mL /s，基本处于稳定状态。2018 年 8 月 9日出现渗流量突然变大的异常情况
2 原因分析
2．1 原始地质条件分析
对 B12MHP － 6 流量异常的现象，首先要分析是否与其初始地质条件有关，查阅原始资料得知:12 号坝块建基面为单斜构造; 据基坑地质编录有陡缓倾角断层及节理裂隙发育: 顺层挤压错动逆断层 f102、f103 两条，分别位于坝踵 0 + 172．5、0+000 和 0+160．0、0+000 处，并顺层贯通坝踵及坝趾和护坦，为片状岩及方解石充填。基坑开挖揭露 12 号坝块岩体浅部岩溶较发育，施工开挖已将溶沟、溶槽清除，但在坝块建基面上尚有 5 个小溶洞原始地质资料初步分析得知，B12MHP － 6排水孔所在位置初始地质条件较差，建设初期通过工程手段处理后，各项指标达到设计要求。但是在经过多年的运行后，底部可能存在局部的渗水裂隙或溶洞。为进一步分析排水孔的贯通特性，需对排水孔进行现场封孔压力试验。
2018 年 8 月 14 日对 B12MHP－6 排水孔进行封孔压力实验，首次测得压力为 0．37 MPa，此时渗流量为 320 mL /s，水质浑浊，上游水位为 110．46 m，下游水位为 88．06 m; 在 2018 年 8 月 17 日再次测量，压力 为 0． 38 MPa，此 时 渗 流 量 为 375 mL /s，水质浑浊，量筒底部见泥沙样沉淀物，上游水位为110．13 m，下 游 水 位 为 88． 73 m。经 过 多 次 测 量，压力值均在 0．38 MPa 左右。由排水孔压力数据换算得知，该排水孔的渗压水位约为 109．00 m，远高于同期下游尾水位，而与水库水位相当。由此推断 B12MHP －6 渗水的来源主要为水库渗水。
3 影响程度分析
对于排水孔渗流异常的现象，工程主要关注该异常是否影响到电站的坝基稳定运行状态，需重点对该部位运行期间的扬压力、位移等监测资料进行分析。
监测资料只对 B12MHP－6 排水孔所在的 12 号坝，以及相邻的 11 号坝和厂房 4 号机组 3 个坝段进行横向分析; 纵向分析为对历年状态和 B12MHP －6排水孔出现异常期间( 2018 年 8 月 1 日至 2018 年 9月 30 日) 的两个时间段进行分析。历年监测数据结合《广西乐滩水电站大坝安全监测资料分析报告》［2］、《12 号坝及附近坝段历年监测数据》［3］ 进行，B12MHP－6 排水孔出现异常时期资料由该电站监测负责人提供。
3．1 扬压力分析
由表 2 可知，在 B12MHP－6 排水孔渗流异常期间，附近扬压力孔 B11UP－1、B12UP－1 及 CUP4－2的测值并没有出现突变和其他异常，且最大值均小于历年运行的最大值，坝基扬压力基本稳定。
扬压力为坝基渗压稳定分析的重要指标，因此除了对历年特征值进行分析外，有必要对渗流异常期间整个工程纵向监测断面及 B12MHP － 6 排水孔相邻坝段 4 号机组( 12 号坝无横断面) 的横向监测断面进行分析。
由图 2 及图 3 可知，坝基扬压水位主要受上下游水位共同影响，蓄水运行以来，坝基扬压水位均无趋势性变化，纵向断面坝基扬压水位总体呈现“中间 低、两 岸 高”的 分 布，扬 压 水 头 总 体 呈 现“中间高、两岸低”的分布; 帷幕后横向扬压水位总体呈上游侧往下游侧逐渐减小的分布，且均低于下游水位，分布规律正常。
3．2 渗压系数分析
渗压系数设计采用值［4］: 河床坝段渗压系数为 0．25，岸坡坝段渗压系数为 0．35; 选取上游水位较高( 大于 111．00 m) 并且下游水位较低的不利工况，统计渗压系数特征值见表 3。
由表 3 可知，在历年观测数据中，扬压力孔B11UP－1、B12UP－1 及 CUP4－2 渗压系数均小于控制指标 0．25。在 B12MHP －6 排水孔渗流异常期间，扬压力孔 B11UP －1、B12UP －1 及 CUP4－2 的渗压系数均小于 0 ，向监测运行管理人员了解，原因为扬压水位均低于下游水位，渗压系数可认为为0。说明坝段坝基渗透性较小，渗压力系数满足设计要求。除此之外，对排水孔出现异常期间，12 号坝段及相邻坝段的水平位移、垂直位移等监测资料进行分析，均未发现异常。
综合分析得知，12 号坝段 B12MHP －6 排水孔底部存在局部的渗水裂隙或溶洞，在长期的渗透过程中，裂隙( 溶洞) 与上游局部贯通，裂隙( 溶洞)中的充填物被带出，渗透通道相应扩展，导致渗水量增大。但排水孔的孔底高程约为 43 m，而扬压力孔安装埋设高程约为 67．5 m，二者高程相差 24．5m，坝基渗透压力未受到排水孔异常情况的明显影响，12 号坝段的运行状态稳定，无异常。
4 结论及建议
针对 B12MHP － 6 电磁流量计流量增大的异常情况，综合各方面分析，得出以下几点结论:
1) 12 号坝段的运行状态无异常;
2) 排水孔的渗水主要为水库渗水;
3) 该渗水通道在较深的坝基部位，但对坝基的扬压力基本无影响;
4) 渗水通道存在局部渗透破坏、通道扩大的现象及趋势。
若想知道 B12MHP－6 排水孔是否存在裂隙( 溶洞) 及其具体分布情况，需要进一步采取示踪实验、孔内摄像等物探措施。基于以上结论，为了防止该坝段深部基岩裂隙渗透破坏的进一步发展，减轻基础渗漏泵房的抽水压力，建议针对 B12MHP － 6 排水孔渗水异常增大问题采取帷幕补强等工程处理措施，防止渗透破坏的进一步发展，并继续加强该孔的渗流量监测，有异常情况及时向有关单位通报。相关措施施工完毕后，再按要求恢复坝段的扬压力监测孔及排水孔等设施。
