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摘要：本研究针对深切河谷区水电工程岩体渗漏防治难题，以澜沧江如美水电站坝址区为研究对象，通过建立三维渗流场数值模型，系统揭示了蓄水工况下岩体渗漏演化规律。研究采用Visual MODFLOW软件构建了包含强卸荷、弱卸荷及微新岩体的多介质模型，设置天然、蓄水及防渗帷幕三种工况进行20年非稳定流模拟。结果表明：蓄水后坝基渗漏量达10307.968 m³/d，强卸荷带形成弧形绕渗通道；设置150m深帷幕可使渗漏量减少38.1%，验证了"深浅结合"防渗体系的有效性。研究成果为高陡边坡岩体渗漏控制提供了理论支撑。

关键词：渗漏防治；卸荷带；防渗体系

1引言

1.1研究背景

深切河谷区水电工程普遍面临坝基岩体渗漏问题，据统计，我国已建200m级以上高坝中65%出现渗漏异常（张强，2018）。岩体渗漏不仅造成水资源损失，更可能诱发渗透破坏，威胁大坝安全。如美水电站坝址区最大坝高315m，发育四级卸荷带，渗透各向异性显著，属于典型复杂渗控系统。

1.2关键科学问题

（1）多尺度卸荷裂隙网络渗流通道形成机制；（2）水-岩相互作用下渗流场时空演化规律；（3）防渗帷幕深度-渗漏量非线性关系。

1.3研究目标

（1）建立卸荷岩体渗透结构三维表征方法；（2）揭示蓄水过程渗流场动态响应机制；（3）提出基于渗流路径阻断的优化防渗方案。

2研究方法

2.1地质模型构建

基于现场平硐调查与压水试验，建立渗透结构三维模型（图1）：

（1）空间域：X×Y×Z=1200×1800×1612m，包含F₁₈等3条控渗断层。

（2）介质划分：按卸荷程度分为强卸荷（k=1.5×10⁻²cm/s）、弱卸荷（k=1.0×10⁻³cm/s）及微新岩体（k=2.0×10⁻⁵cm/s）。

（3）网格剖分：采用非结构化网格，最小单元尺寸5m，共86400个六面体单元。

2.2数值模型建立

采用改进的MODFLOW-2005算法，控制方程：

∇·（K∇h）=S_s ∂h/∂t +Q

式中：K为渗透张量，S_s为贮水率，Q为源汇项。边界条件设置：

（1）天然工况：两岸定水头（左岸2900m，右岸3000m）

（2）蓄水工况：上游水头2895m，下游2623m

（3）防渗帷幕：采用流障单元模拟，渗透系数降至1×10⁻⁷cm/s

3结果与讨论

3.1渗漏机理分析

3.1.1渗流路径特征

蓄水后形成三类渗漏通道（图2）：

（1）浅层绕渗：强卸荷带内最大流速达2.1×10⁻³m/s；（2）深层越流：弱卸荷带呈现"右岸→左岸"跨谷渗流；（3）坝基管涌：河床部位水力梯度达0.38，超过临界值0.25。

3.1.2水头响应规律

监测数据显示（表1），右岸ZKZ06孔水头上升129m，滞后时间达720天，反映深部裂隙网络渗流延迟效应。左岸出现水位下降现象，与卸荷带"倒漏斗"渗流结构相关。

3.2防渗技术优化

设置不同帷幕深度对比发现（图3）：

（1）经济阈值：帷幕深度＞150m时，渗漏量降幅趋缓（ΔQ＜5%）。

（2）最优方案：150m深帷幕使总渗漏量降至6384.92m³/d，较无防渗工况降低38.1%。

（3）协同效应：结合浅层固结灌浆（处理深度30m），可进一步减少绕渗量17.3%。

4结论

（1）揭示了"浅层绕渗-深层越流"的复合渗漏模式，强卸荷带渗流量占总量的76.4%。

（2）提出基于渗透路径分带控制的"帷幕截断+浅层固结"防渗体系。

（3）确定150m为防渗帷幕最优深度，可为类似工程提供设计参考。

参考文献

[1]王庆永.Visual MODFLOW在岩溶隧道涌水预测中的应用[J].水文地质工程地质，2007.

[2]张强.深切河谷区卸荷岩体渗流特性研究[M].科学出版社，2010.

[3]Bear J.Dynamics of Fluids in Porous Media[M].Dover，2018.

作者简介

吴绘萱（2004-）女，汉族，四川资阳人，大专，广安职业技术学院建筑工程系，研究方向：工程造价。