大崗山水電站壩區(qū)水化學特征及其在地下水系研究中的應用

田螺形礦井地下水化學特征分析與應用——田螺形礦井地下水系統(tǒng)包含四個子系統(tǒng)：第四系孔隙含水巖組、煤系基巖裂隙含水巖組、棲霞灰?guī)r裂隙一巖溶含水巖組和老窯水。通過對四個子系統(tǒng)地下水化學特征的系統(tǒng)研究，建立了相應的四個含水模型，作為判別礦井突水水源的...

大崗山水電站樞紐大壩為雙曲拱壩,壩址地質條件復雜,外圍區(qū)域性斷裂發(fā)育,壩址區(qū)小斷層遍布。本文通過對壩址區(qū)范圍內小斷層的性狀、特征分析,采用構造地質法、地貌法和測年法對壩址區(qū)小斷層活動性進行研究,得出壩址區(qū)小斷層早更新世以來不具活動性,其成果對大壩的設計及運行具有重要意義。

為了評價榆神礦區(qū)和神府礦區(qū)地下水水化學特征與演化規(guī)律,在研究區(qū)采集了53組地下水樣品并進行檢測,通過計算陰陽離子貢獻率、不同離子的相關系數(shù)、na~+與cl~-毫克當量比值,繪制不同含水層地下水piper三線圖、gibbs分布圖,分析了地下水離子特征和水化學特征。分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)地下水均為弱堿性水；受蒸發(fā)作用影響,溶解度較小的ca~(2+)相繼析出,是地下水離子貢獻率最高的陽離子；馬蘭黃土地下水的tds含量最低,沖洪積含水層地下水tds含量最高；總硬度從風沙灘地向黃土區(qū)逐漸增高；ca~(2+)、so_4~(2-)與tds呈極高相關性；地下水化學特征主要受水-巖作用控制,風沙灘地區(qū)地下水以hco_3類水為主,黃土梁峁區(qū)為hco_3·so_4類水。

為解決開發(fā)大西南水能遇到的最大問題巖溶滲漏,以云南省金沙江某水電站為例,應用區(qū)域水文地球化學理論,分析了其壩址區(qū)水化學特征。結果表明,該區(qū)地表水與地下水化學特征比較類似,為判定大區(qū)域內巖溶系統(tǒng)是否屬于同一流動系統(tǒng),解決巖溶滲漏問題提供了可靠的基礎地質資料。

針對大崗山水電站壩區(qū)v型河谷地形地貌特征,根據(jù)地應力實測資料及地質構造條件,考慮邊坡淺表全風化、強風化地層以及斷層破碎帶對壩區(qū)初始地應力場的影響,建立了壩區(qū)初始地應力場三維回歸計算分析模型。通過多元回歸三維數(shù)值計算,求得地應力最優(yōu)回歸系數(shù),較為準確地反演了大崗山壩區(qū)的初始地應力場。計算結果表明,大崗山壩區(qū)初始地應力場是一個在淺部以構造應力為主、在深部以自重應力為主、由構造應力和自重應力聯(lián)合組成的中等偏高的地應力場,研究結果為壩區(qū)邊坡開挖及長期穩(wěn)定性分析提供了重要依據(jù)。

大崗山水電站工程場地地震安全性評價表明,工程所在區(qū)域斷裂帶活動性強,工程場地基本烈度為ⅷ度,100a超越概率2%的基巖場地水平峰值加速度為557.5gal,大崗山拱壩設防地震加速度為目前國內外已建和在建工程之首,抗震安全成為工程建設的關鍵技術問題。通過深入開展地震動力反應分析、抗震性能評價及抗震措施設計研究,認為在強震作用下,壩踵部位、底部壩基面和壩體中上部梁向為抗震薄弱部位。通過配置梁向鋼筋和跨橫縫阻尼器,可顯著改善強震下壩體損傷程度并減小橫縫開度。采取上述抗震措施后,在設計地震下,壩體整體安全;在校核地震下,壩體整體穩(wěn)定,并具有較高的安全裕度。

大崗山水電站混凝土高拱壩施工過程受地形地質條件、壩體結構形式、施工工藝、澆筑機械及施工材料等諸多因素影響,使得施工進度計劃安排和資源優(yōu)化配置非常復雜。通過研究開發(fā)大崗山水電站高拱壩施工進度動態(tài)仿真分析系統(tǒng),對大壩施工進度進行動態(tài)實時仿真分析,提出了與現(xiàn)場生產(chǎn)條件相匹配的最佳資源配置計劃和進度計劃,合理安排了施工進度計劃,實現(xiàn)了對后續(xù)施工方案的實時調整與優(yōu)化。

大崗山水電站右岸壩肩邊坡具有高地應力、高地震烈度、卸荷風化強烈的顯著特點,受巖脈、卸荷裂隙、斷層切割影響,形成了一系列關鍵塊體,而在開挖過程中,這些塊體底部剪出口附近受到開挖卸荷、爆破震動和地下水作用等因素的影響,出現(xiàn)了沿邊界結構面的多次變形開裂與錯動。對右岸開挖邊坡變形開裂的機理進行深入研究,從邊坡的開挖穩(wěn)定、變形及塑性破壞區(qū)等方面,對原設計擬定的三種深層加固方案進行比選分析,選用方案二作為推薦優(yōu)化方案。為了保證深層抗剪結構施工過程的整體穩(wěn)定性,建議先開挖并回填低高程的三層抗剪洞,然后再進行高高程的抗剪洞施工。

大崗山水電站右岸壩肩邊坡具有高地應力、高地震烈度、卸荷風化強烈的顯著特點,受巖脈、卸荷裂隙、斷層切割影響,形成了一系列關鍵塊體,而在開挖過程中,這些塊體底部剪出口附近受到開挖卸荷、爆破震動和地下水作用等因素的影響,出現(xiàn)了沿邊界結構面的多次變形開裂與錯動。對右岸開挖邊坡變形開裂的機理進行深入研究,從邊坡的開挖穩(wěn)定、變形及塑性破壞區(qū)等方面,對原設計擬定的三種深層加固方案進行比選分析,選用方案二作為推薦優(yōu)化方案。為了保證深層抗剪結構施工過程的整體穩(wěn)定性,建議先開挖并回填低高程的三層抗剪洞,然后再進行高高程的抗剪洞施工。

　雅礱江某水電站左岸壩肩地表無泉水出露,勘探揭露地下水露頭也極為有限,多為尚未充水的干燥巖體。通過對江水水化學分析,運用聚類分析和水化學組分對比的方法,發(fā)現(xiàn)該電站左岸岸邊有地下水隱伏排泄,并導致江水水化學異常,而且岸邊排泄地下水按其水化學特征可分為兩類,相當于賦存在左岸谷坡大理巖中的巖溶裂隙水和砂板巖中的風化裂隙水,為左岸谷坡水文地質以及地下水系劃分的研究提供了重要的依據(jù)。

大崗山水電站壩址區(qū)設計地震峰值加速度達到557.5cm/s2,大崗山拱壩的最大壩高達210m,其地震動響應規(guī)律復雜,通過前期勘測設計階段系統(tǒng)、全面的研究,抗震方面存在的有關問題在可行性研究階段已基本明確,采取的相應工程措施滿足可行性研究階段工程抗震的要求,大崗山拱壩的抗震安全性能夠得到保證。

大崗山水電站壩址區(qū)設計地震峰值加速度達到557.5cm/s2,大崗山拱壩的最大壩高達210m,其地震動響應規(guī)律復雜,通過前期勘測設計階段系統(tǒng)、全面的研究,抗震方面存在的有關問題在可行性研究階段已基本明確,采取的相應工程措施滿足可行性研究階段工程抗震的要求,大崗山拱壩的抗震安全性能夠得到保證。

大崗山水電站壩址區(qū)地形地質條件復雜,地震烈度高,樞紐布置難度大。根據(jù)壩址區(qū)水文地質條件,樞紐布置采取混凝土雙曲拱壩擋水,壩身深孔、右岸泄洪洞泄洪及水墊塘、二道壩消能防沖,以及左岸引水發(fā)電系統(tǒng),很好地利用了上、下游兩個河灣地形,使左岸引水發(fā)電系統(tǒng)和右岸泄洪建筑物都能裁彎取直布置,在保證水流順暢的同時,節(jié)約了工程投資。

介紹了大崗山拱壩壩基巖體透水性、地下水分布規(guī)律,壩區(qū)構造特點及對滲透性的影響。根據(jù)壩區(qū)水文地質條件及滲流特性,重點研究拱壩滲流控制措施設計,并采用單個排水孔解析理論、密集排水孔模擬方法以及干區(qū)虛擬流動不變網(wǎng)格法進行三維滲流分析,論證滲流控制措施效果。對不同方案及工況進行分析,得到壩基滲流量、揚壓力折減系數(shù)等關鍵設計指標。通過分析論證,最終優(yōu)選的滲控措施能夠滿足拱壩安全需要。

依據(jù)大汶口盆地東北部的水文地質條件將其地下水系統(tǒng)劃分為第四系孔隙水、古近系裂隙水、寒武-奧陶系巖溶水,分析地下水系統(tǒng)中主要離子、礦化度和水化學類型的特征。結果表明,第四系孔隙水受人類活動的影響較為嚴重,古近系裂隙水第一含水層水質較好;第二含水層受含水巖性等因素影響,水質變差,水化學類型由hco3-ca型變?yōu)閟o4-ca型;寒武-奧陶系巖溶水受外部因素影響較少,水質較好。通過開采性抽水試驗研究古近系第二含水層水質變化,發(fā)現(xiàn)長時間抽水可以改善水質,但不能從根本上使水質變好。

壩址環(huán)境水質及其時空變化隱含了豐富的信息,可以揭示水、巖、帷幕間的相互作用情況以及滲流條件的改變。以李家峽水電站為例,對壩址不同部位滲流水進行采樣檢測的基礎上,綜合運用水化學圖示、統(tǒng)計分析等方法,研究了壩址環(huán)境水質空間分布特征,并與之前的檢測結果對比分析水質變化趨勢。研究顯示,廊道內滲水總體上呈現(xiàn)出“高礦化”的特征,且壩基部位較兩岸壩肩尤甚,表明兩岸部位帷幕前后水力聯(lián)系相對活躍;從時間演變看,左岸及壩基廊道部位的水質與此前檢測分布較為一致,表明對應部位防滲性能變化穩(wěn)定;右岸水樣兩次檢測情況變化較大,表明右岸廊道部分部位滲流條件變化較大。

根據(jù)大崗山水電站廠壩區(qū)工程地質條件和水文地質條件,采用三維有限元法,在反演分析天然滲流場的基礎上,系統(tǒng)研究施工期滲流場特性,為設計提供依據(jù)。

應用三種數(shù)理統(tǒng)計方法對新安江水電站壩基水質分析資料作了處理,并作了水質成因機理的探討。認為水中碳酸鹽類物質的來源除與地下水的補給源有關外,部分來源于地下水對于帷幕體的侵蝕作用。此外,2～9壩段水的酸性化亦與基巖中硫化物及有機質的氧化有關;11～24壩段水的堿性化與基巖中長石類礦物的風化溶解作用有關。地下水徑流條件也給水質的形成予一定的影響。揭示了壩基滲流場的地質和水文地質環(huán)境,為防治方案的實施提供了依據(jù)。

第2o卷第4期 i992年7月 河海大學學報 journalofhohaiunivf2-~ity v01．20no．4 】uli992 一 新安江水電站壩基地下水化學成分的成因分析 宋漢周彭漢興√嚴安康施希京 (t程勘測系t 摘要應用三種數(shù)理統(tǒng)計方法對新安江水電站壩基水質分析資料作了處理．并作了水質成困機理 的探討．認為水中碳酸鹽類物質的來源除與地下水的補給源有關外．部分來源于地下水對于帷幕體 的侵蝕作用．此外．2～9壩段水的酸性化亦與基巖中硫化物及有機質的氧化有關；il～24壩段水 的堿性化與基巖中長石類礦物的風化溶解作甩有關．地下水徑疲條件也給水質的形成于一定的髟 響．揭示了壩基滲流場的地質和水文地質環(huán)境，為防治方案的實施提供丁依據(jù)． 關鍵詞塑萎埋王；相關分析；聚類分；因子分析；旦 中圖法分類號p

以松遼盆地開魯坳區(qū)地質和水文地質條件為基礎,分析了地下水補給—徑流—排泄特征及地下水水平及垂向分帶特征.結果表明:沿地下水流方向,地下水的化學類型由碳酸型水變?yōu)槁然镄退?淺層含氧地下水帶水化學類型以碳酸型水為主,地下水處于氧化環(huán)境;中部混合地下水帶以cl·hco3型為主,處于氧化還原過渡環(huán)境;深部油田水化學帶以cl·hco3和cl·so4型水為主,處于還原環(huán)境.

針對西南某在建水電站壩區(qū)左岸交通洞開挖過程中多處出現(xiàn)滴水、線狀或股狀流水現(xiàn)象,利用水文地球化學信息分析了裂隙巖體的地下水來源。分析顯示,上游支流已建水電站的引水洞對研究區(qū)存在滲漏影響,壩區(qū)地下水主要是原花崗巖體裂隙水側向補給和引水洞滲漏補給的混合。兩種補給水源水化學特征差異顯著,ρ(so42-)可用來計算不同出水點兩種水源的混合比。根據(jù)不同出水點引水洞滲漏補給的混合比,結合出水量大小,將壩區(qū)分為受引水洞滲漏補給影響較弱區(qū)、中等區(qū)和較強區(qū),揭示了不同地段的地下水主要來源,為廠房施工過程中涌水量的預測與防滲排水設計提供了依據(jù)。

分析了糯扎渡水電站壩址區(qū)地下水化學成分、水質特征和形成機制,并應用圖示法和聚類分析法,探討了壩區(qū)地下水化學特征及其規(guī)律。認為壩址區(qū)各水體有一定的水力聯(lián)系。