抽水蓄能电站库盆岩体渗流与防渗

抽水蓄能电站

库盆岩体渗流与防渗

汇报内容1.研究背景2.回龙抽水蓄能电站概况3.非连续介质渗流分析方法4.库盆岩体三维渗流场计算5.不同组合防渗方案下的渗漏分析6.结束语1.研究背景1）能源需求抽水蓄能电站在未来能源开发中占有重要地位，是电能储存、用电调峰的重要手段，特别是太阳能、风能、潮汐等发电更需要有电能的储存和周转可称谓是电能的‘储蓄所’或‘银行’2）抽水电站的特点

下库：位于河谷，可新建或利用已有的水库

上库：位于山顶，其库盆基本上是裂隙岩体3）存在问题渗漏与防渗是其关键技术问题之一上库的库容较小，不能承受大量的库水渗流，对防渗的要求高。4）解决途径研究库盆裂隙岩体渗流规律、防渗措施与施工技术汇报内容1.研究背景2.回龙抽水蓄能电站概况3.非连续介质渗流分析方法4.库盆岩体三维渗流场计算5.不同组合防渗方案下的渗漏分析6.结束语2.回龙抽水蓄能电站概况

回龙抽水蓄能电站位置：位于河南省南阳市南召县城东北16km的岳庄村附近是为解决电力调峰问题而专设的调峰电站。

工程主要建筑物：上库主、付坝，下库大坝，引水发电系统，地下厂房，辅助开关站等。

电站主要指标：装机容量2×60MW，上库总库容113万m3下库总库容129万m3，引水洞线总长1834m最大静水头461m，动水头568m

地形地貌：

上库库盆一小型集水盆地库盆近似扇形南北长300m东西宽400m北西为一峡谷出口海拔高程一般在898～960m之间东高西低。2.回龙抽水蓄能电站概况

地质：库盆岩体为燕山晚期花岗岩岩性：主要为中、细粒花岗岩构造特征：主要表现为裂隙和裂隙破碎带发育四组构造裂隙2.回龙抽水蓄能电站概况节理分组产状节理面特征发育程度（%）走向（°）倾向倾角（°）第一组15-35NW75-85平直、光滑39.2第二组280-300SW或NE80-85平直、光滑24.5第三组75-85SE或NW80-85波状起伏、粗糙11.7第四组320-345SW75-85平直、粗糙9.7

地质：构造：七条裂隙破碎带：L36L37L48

L49L50L51L53三条小断层：

f13、f14、f15

2.回龙抽水蓄能电站概况

水文地质：新鲜完整的花岗岩岩块透水性极低，风化裂隙、构造裂隙，使岩体透水性增大。特别是裂隙密集带和断层存在，将成为库盆岩体渗漏的主导通道。2.回龙抽水蓄能电站概况位置岩体风化类型压水试验段数透水率q(Lu)透水性分级最大值最小值平均值中等透水10≤q<100弱透水1≤q<10微透水0.1≤q<1段数占比例(%)段数占比例(%)段数占比例(%)上库弱风化453920.619.561737.82862.2微风化～新鲜80900.58.071417.55771.3911.2

抽水蓄能电站自然特点：电站区域内径流少，可供调蓄的水量不多，上库总的允许渗漏量为日平均1386m3/d

如果不采取防渗措施，经估算上库总渗流量约15000m3/d，为电站允许渗漏量的11倍

问题：水量不足将直接影响到电站的正常运行

途径：必须采取有效的防渗措施。其防渗方案设计的科学依据取决于对库盆裂隙岩体渗流的合理分析。

技术关键：裂隙岩体渗流的分析方法，必须能反映实际地质条件

选择非连续介质渗流方法2.回龙抽水蓄能电站概况汇报内容1.研究背景2.回龙抽水蓄能电站概况3.非连续介质渗流分析方法4.库盆岩体三维渗流场计算5.不同组合防渗方案下的渗漏分析6.结束语

裂隙岩体普遍特点岩体被各种类型的地质结构面切割，构成复杂裂隙岩体；

地质结构面类型：原生结构面（如层面、接触面、成岩裂隙、冷凝、收缩裂隙等）次生结构面（如断层、破碎带、构造裂隙、风化裂隙等）

结构面的成因类型不同，其几何形态、发育程度和分布特点相差很大

裂隙渗流分析方法

等效连续介质无法详细描述裂隙的渗透特征，与实际渗流情况不符

离散网络方法

可以详细模拟裂隙个体的渗流特征3.非连续介质渗流分析方法3.非连续介质渗流分析方法构成复杂裂隙系统的三种基本结构和渗流形态:断层类带状三维渗流裂缝类面状二维渗流孔洞类管状一维渗流三种裂隙结构类型、三种渗流形态的有机组合构成：三维空间离散裂隙网络渗流的三结构模型3.1离散裂隙网络渗流__三结构模型3.非连续介质渗流分析方法特点：能从微观上详细模拟岩体中各种裂隙中的渗流适用：小尺度裂隙岩体对于大尺度岩体，面临的问题：1）现有勘探技术无法查清所有裂隙2）无法获得每一条裂隙的渗透参数3）裂隙数据庞大，无法实现离散单元的生成甚至难以实现计算3.1离散裂隙网络渗流__三结构模型3.非连续介质渗流分析方法大结构：

——主干裂隙系统

数量少、规模大、起主导控制作用采用离散网络方法

从微观上描述其主导控制作用小裂隙：——裂隙岩块系统

数目多、分布广、提供较大渗流空间采用连续介质方法

从宏观上来描述其对渗流场的贡献然后，通过两系统间的水量交换建立联系大－小两个系统、离散－连续两种方法有机的组合微观－宏观两个角度来描述大尺度岩体结构和渗流3.2大尺度裂隙岩体渗流

__双重裂隙系统模型3.非连续介质渗流分析方法特点：较全面反映实际岩体的渗透空间结构和渗流规律，能充分利用现场勘测资料易于实际工程应用。解决了三个问题：1）可查清主干裂隙的空间位置、尺度；能获得裂隙岩块的裂隙统计数据2）易于计算单元的生成和计算3）通过现场试验和理论计算，可以获得主干裂隙和裂隙岩块的渗透参数实现了工程应用可进行实际工程的大规模计算分析3.2大尺度裂隙岩体渗流

__双重裂隙系统模型3.非连续介质渗流分析方法3.3渗透参数确定方法主干裂隙渗透系数

a.现场压水试验按常规计算得到

b.探洞渗漏量推算法

依据探洞测定的断层渗漏资料，由理论推导的公式进行计算探洞断层3.非连续介质渗流分析方法3.3渗透参数确定方法裂隙岩块渗透系数张量由裂隙统计资料

通过计算得到渗透系数张量反映了主渗透方向和各方向的渗透性之间的相对大小

裂隙统计压水试验渗透张量等比变换由现场压水试验

得到平均的渗透系数反映了实际岩体的渗透性大小两者结合裂隙岩块各向异性渗透系数——渗透张量等比变换法汇报内容1.研究背景2.回龙抽水蓄能电站概况3.非连续介质渗流分析方法4.库盆岩体三维渗流场计算5.不同组合防渗方案下的渗漏分析6.结束语

地右质模朴型按地躁质和持水文泪地质漫条件裂隙钉密集卸带和骑断层作为禾主干抄结构将岩个体分逝割为键多个说大块逐体使库君盆岩好体形躺成了断块宴结构按此换格局娇,这歇些主槽干结焰构作权为岩今体中茫的主干吐裂隙渴系统各个冒大块地体作突为裂隙丙岩块预系统从而张构成帜了双重汁裂隙脑系统云模型4.安库盆疮岩体锤三维你渗流脊场计裕算

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计堪算单导元主干酬裂隙南结构裂隙袍岩块岩体四风化驱程度中（全乏、强晴、弱剥、微却、新干）坝工违结构4.桥库盆扰岩体稳三维封渗流馆场计是算

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