理论教育 大坝环境水文地质研究:研究内容

大坝环境水文地质研究:研究内容

时间:2023-11-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:可见,运行时期大坝环境水文地质研究的内容也涉及十分广泛的方面,但从大坝安全监测的有效性和实用性而言,可归纳为以下方面。

大坝环境水文地质研究:研究内容

大坝环境水文地质研究的内容十分广泛,但在不同阶段(包括不同坝型)有着不同的侧重点。

规划选址阶段,要了解库、坝区含水层与隔水层的分布范围,河谷区与分水岭地区的地下水位埋深,并对不同水体采集具有代表性的水样进行鉴定性化验,据此对水库蓄水后是否会向邻谷发生渗漏等方面进行初步评价。

可行性研究阶段,要对坝址区不同地质体的渗透性强弱及其分布特征,以及相对隔水层的埋深、厚度及其连续性程度进行探查,对地下水补给、径流、排泄特征以及蓄水后可能发生的动态变化进行评价和预测,对不同水体可能存在的化学侵蚀作用进行判定,包括类型及程度等。若坝址区发育有可溶性岩层,在该阶段则要求初步查明区内岩溶的发育规律,包括岩溶发育形态,岩溶通道的规模、分布、连通性程度以及充填情况,分析蓄水条件下可能发生渗漏的地段以及渗漏量等,据此研究工程处理方案。为此,该阶段要开展相应的水文地质测试工作,包括开展抽水试验、压水试验、连通试验以及水质化验等工作,还要开展地下水动态(主要是地下水位)的一定时、空密度的观测工作。

在初步设计阶段,对不同的坝型有着不同的研究侧重点。如在混凝土坝坝址区,应进一步明确相对隔水层的埋深以及空间分布特征,岩体渗透性的非均质、各向异性及其分级,并对坝基及坝肩防渗方案提出建议。相应的水文地质测试工作包括:对位于坝基、坝肩以及帷幕线上的基岩钻孔要进行压水试验;在特大型坝(坝高>200m)的坝址区,应进行试验水头大于设计水头的高压压水试验,以揭示高水头作用下的岩体渗透性及渗透稳定性;要进行定向渗透试验,以揭示岩体渗透性的各向异性程度;要继续开展并完善地下水动态(包括水位、水温、水质以及流量等)的观测工作,观测时段应至少达到一个水文年或以上。又如在土石坝坝址区,应查明基础岩体的水文地质结构,开展环境水侵蚀作用评价,重点查明可能出现相对强渗漏的地段以及可能发生渗透变形的部位。相应的水文地质测试工作包括:根据初步查明的水文地质结构进行单孔或多孔抽水试验;在初步查明的地质薄弱体部位(如具有较强导水性的断裂带以及软弱夹层等)进行专门的水文地质试验,如渗透变形试验等。此外,该阶段也应继续开展对区内地下水动态的定期观测。

在技施设计阶段,要系统总结前期不同阶段的水文地质勘察成果,检验相关的结论,补充论证一些专门性水文地质问题,提出对相关水文地质问题(如渗漏问题以及渗透变形问题等)处理措施的建议,确定施工阶段进行水文地质监测的内容。如根据施工开挖过程中揭露的基础岩体的地质及水文地质新的特征,应核定岩体的水文地质参数;当存在渗漏问题时,应核定原先设计的防渗处理方案并作必要的完善;当存在渗透变形问题时,应核定其边界条件以及破坏类型等。

在投入运行期阶段,由于大坝兴建、水库蓄水,坝址水环境特征以及地质环境特征等方面发生了显著的改变,其程度及影响范围与坝的高度、库水的水深之间成正比,且具有滞后性、时效性以及非稳定性等特点,因而使区内地质体的水文地质特性显著有别于蓄水之前。如果认为,蓄水之前坝址岩体中的应力状态、水流状态、水化学状态以及温度状态等处于相对平衡态,那么蓄水之后这种平衡态已被打破、并试图趋于新的平衡态。因此,深入探讨蓄水条件下坝址区形成的应力场、渗流场、水化学场以及温度场等各自的作用及其多场耦合作用效应,以及探讨由此产生的可能对大坝长期安全运行具有不利影响的来自基础的地质问题的形成及其演变,为拟订更有针对性的监测方案,并为必要时采取工程补强措施提供科学依据,是该阶段大坝环境水文地质研究的主要内容。(www.daowen.com)

应该说,以往对于大坝环境水文地质的研究,重点放在了勘测设计阶段和施工建设阶段,作为成果反映在对不同阶段区内水文地质的研究,其具体的工作内容、精度要求以及与之相对应的工作步骤,都有比较完善的规范可循,如GB50287—99《水利水电工程地质勘察规范》等,而对于运行时期大坝环境水文地质的研究,尽管已引起关注,但不够深入和系统。因而,在运行期阶段与勘测设计阶段、施工建设阶段三者之间尚形不成一个“闭路循环”。

显然,要真正完成这一“闭路循环”需要解决很多问题和克服大量障碍。首先,当然要发展有效和完善的监测设备和手段。其次,要有可靠的理论和先进的方法对大量观测数据进行归纳分析,并建立起某种数学模型,为下一步工作提供基础。第三,还要根据对资料的分析成果,进行反演反馈和作出评价、预报以至综合决策。这在水工建筑物的安全监控方面是如此(吴中如等,1990),而在大坝环境水文地质的研究方面亦应如此。

深入开展运行时期大坝环境水文地质的研究,不仅有助于完成上述“闭路循环”,同时可为提高勘测设计阶段、施工建设阶段的坝址环境水文地质(包括工程地质)研究的质量提供有益的反馈信息,而且还可为作出大坝是否安全运行的健康诊断及时提供来自大坝基础的重要信息。因此,深入开展蓄水条件下大坝环境水文地质的研究,将具有重要的理论意义和实用价值。

可见,运行时期大坝环境水文地质研究的内容也涉及十分广泛的方面,但从大坝安全监测的有效性和实用性而言,可归纳为以下方面。

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