孫昊蘇，鮑維猛，丁 濤，商 奎，高 琦

（1.北京市南水北調(diào)大寧管理處，北京 102442；2.北京市水科學技術研究院，北京 100048）

1 大寧調(diào)蓄水庫概況

北京市是南水北調(diào)中線工程的主要受水區(qū)之一，南水北調(diào)中線總干渠在北京市房山區(qū)北拒馬河中支南進入北京境內(nèi)為北京供水，主要供給北京的城市生活用水和工業(yè)用水，供水保證要求高，而南水北調(diào)輸水線路長，沿線用戶多，年際年內(nèi)分配不均勻等問題均影響到北京的供水保證率。如何安全穩(wěn)定地為北京生產(chǎn)、生活供水，調(diào)蓄問題就尤為重要。

大寧水庫位于北京市房山區(qū)大寧村北，與其下游的稻田水庫及馬廠水庫組成永定河滯洪水庫，共同滯蓄永定河超過2 500 m3/s的洪水[1]。大寧水庫庫容、水位等工程條件具備調(diào)蓄南水北調(diào)來水，提高北京城市供水保證率的條件。因此，大寧調(diào)蓄水庫工程在大寧水庫承擔原設計防洪任務的基礎上，增加了水庫作為南水北調(diào)調(diào)蓄水庫的功能，以充分發(fā)揮水庫防洪、供水效益。工程內(nèi)容主要包括庫區(qū)防滲、新建泵站及庫尾橡膠壩、改造及維護庫區(qū)現(xiàn)狀建筑物等。南水北調(diào)中線工程總干渠從大寧調(diào)蓄水庫庫區(qū)穿過。

大寧調(diào)蓄水庫通過暗涵與總干渠大寧調(diào)壓池相接，綜合分析大寧調(diào)壓池特征水位及水庫現(xiàn)狀工程條件等因素，確定大寧調(diào)蓄水庫正常蓄水位與調(diào)壓池設計流量對應水位一致，為56.40 m，相應調(diào)蓄庫容3 116萬m3；調(diào)蓄水庫最高蓄水位為58.50 m，相應調(diào)蓄庫容為3 753 萬m3。從不影響大寧水庫承擔防洪任務出發(fā)，汛限水位即為水庫原設計庫底高程48.00 m。水庫設計洪水位維持原設計洪水位61.01 m，水庫校核洪水位維持原校核洪水位61.21 m[2]。

大寧調(diào)蓄水庫工程為Ⅱ等，主要建筑物按2 級建筑物設計，洪水標準為100 a一遇洪水設計。大寧調(diào)蓄水庫作為南水北調(diào)調(diào)蓄水庫的功能，解決南水北調(diào)來水與本地用水流量不匹配時的調(diào)蓄問題，調(diào)節(jié)容量為3 753萬m3，水面面積270萬m2。大寧調(diào)蓄水庫采用塑性混凝土防滲墻垂直防滲，沿水庫中堤、西堤、副壩及庫尾橡膠壩底部新建塑性混凝土防滲墻，防滲墻軸線總長約7.84 km，副壩區(qū)域采用帷幕灌漿方式防滲。

2 大寧調(diào)蓄水庫本次蓄水情況

為迎接2020 年南水北調(diào)中線工程全線竣工驗收，2019 年11 月—2020 年6 月期間，南水北調(diào)中線干線北京段工程，即惠南莊泵站至團城湖調(diào)節(jié)池段工程將進行全線檢修。檢修前將進行城市供水水源切換，并排空干線余水，干線富余水量將退入大寧調(diào)蓄水庫進行調(diào)蓄。

2019年10月15日—11月2日，大寧調(diào)蓄水庫累計接收干線余水1 985.98 萬m3，水庫水位由45.95 m提升至55.76 m。

3 蓄水期安全監(jiān)測情況

水庫水位短期內(nèi)迅速上漲，可能對水庫的工程結構安全有一定的影響。為此，適時加密監(jiān)測頻次，及時分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握工程情況，對確保水庫蓄水期間工程安全運行有著重要作用。

大寧調(diào)蓄水庫安全監(jiān)測項目主要包括：水工建筑物（防滲墻，主、副壩）沉降監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、防滲墻應力應變監(jiān)測等。

3.1 測點分布

防滲墻及主副壩沉降監(jiān)測點共21 個，其中中堤5 個、西堤3 個、主壩壩頂4 個、副壩壩頂9 個。主壩壩坡沉降監(jiān)測點10個。

防滲墻應變計和無應力計總計48 支，埋設于防滲墻內(nèi)部。采用基康儀器（北京）有限公司的BGK-4200 型儀器，測量范圍3 000 μξ，分辨率1.0 μξ，精度2.0%FSR，線性度2.0%FSR。

地下水位監(jiān)測分為2 類，分別為地下水位井監(jiān)測和測壓管監(jiān)測，水庫周邊設置地下水位井8眼，主壩埋設測壓管8支。

3.2 數(shù)據(jù)采集頻次

根據(jù)2019 年大寧調(diào)蓄水庫安全監(jiān)測項目工作計劃，并參照相關規(guī)范以及大寧調(diào)蓄水庫的運行工況，確定防滲墻應變和庫水位監(jiān)測頻次為1 次/6 d，水位井和測壓管水位監(jiān)測1次/10 d，防滲墻、主副壩垂直位移監(jiān)測1次/10 d，其他外觀變形監(jiān)測1次/月，氣象環(huán)境量采用小型自動化氣象站每小時進行一次記錄。2019 年10 月為配合北京市南水北調(diào)干線工程停水檢修，自10月15日開始大寧調(diào)蓄水庫蓄水量快速增加，因此對庫區(qū)水位、地下水位和主壩區(qū)測壓管水位進行加密觀測。蓄水期庫區(qū)水位監(jiān)測頻次調(diào)整為1 次/d，水位井和主壩測壓管水位監(jiān)測頻次調(diào)整為1次/5 d，蓄水結束后，恢復原監(jiān)測頻次。

3.3 數(shù)據(jù)分析方法

水工建筑物的沉降值通過累計變化量反映，沉降觀測測量儀器為徠卡DNA03電子水準儀及2 m銦鋼尺，沉降變形觀測參照二等水準方法進行[3]。將原始監(jiān)測數(shù)據(jù)校核、修正后，按照儀器的安裝斷面進行整理。地下水位井觀測周邊地下水位變化情況，對主壩測壓管管口高程進行校核，按照三等水準測量標準進行測壓管管頂高程測量。數(shù)據(jù)采集通過基康BGK-408 振弦讀數(shù)儀讀取，測量精度0.05 %，時基精度0.01%，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析具體斷面水位變化情況。

4 大寧調(diào)蓄水庫蓄水期間安全監(jiān)測結果分析

4.1 沉降變化分析

（1）防滲墻沉降監(jiān)測。水庫蓄水以及地質(zhì)條件變化可能引起防滲墻沉降，通過沉降觀測能夠直接了解防滲墻的穩(wěn)定性和可靠程度。大寧調(diào)蓄水庫防滲墻沉降觀測結果，詳見表1。2019年10月14日—11月8日，防滲墻各測點沉降量穩(wěn)定，未出現(xiàn)趨勢性沉降變形。

表1 大寧調(diào)蓄水庫防滲墻沉降觀測結果

（2）主副壩壩頂沉降監(jiān)測。水庫蓄水、暴雨以及地質(zhì)條件變化可能引起主副壩壩頂沉降變化[4]，通過沉降觀測能夠直接了解主副壩的穩(wěn)定性和可靠程度[5]。大寧調(diào)蓄水庫主副壩壩頂沉降觀測結果，詳見表2。2019年10月14日—2019年11月8日，主副壩壩頂各測點沉降量穩(wěn)定，未出現(xiàn)趨勢性沉降變形。

表2 大寧調(diào)蓄水庫主副壩壩頂沉降觀測結果

（3）主壩壩坡沉降監(jiān)測。水庫蓄水、暴雨以及地質(zhì)條件變化可能引起主壩壩坡沉降變化，通過沉降觀測能夠直接了解主壩壩坡的穩(wěn)定性和可靠程度。大寧調(diào)蓄水庫主壩壩坡沉降觀測結果，詳見表3。2019年10月14日—11月8日，主壩壩坡各測點沉降量穩(wěn)定，未出現(xiàn)趨勢性沉降變形。

表3 大寧調(diào)蓄水庫主壩壩坡沉降觀測結果

4.2 地下水位變化分析

（1）地下水位井觀測數(shù)據(jù)分析。環(huán)大寧調(diào)蓄水庫一周設置地下水位井8 眼（G2 井因河西支線工程施工封閉未監(jiān)測）。2019 年10 月14 日—11月26 日間，地下水位變化總體穩(wěn)定，但G11 地下水位發(fā)生突變，較前次監(jiān)測上漲近1.4 m，如圖1 所示。初步分析是因為副壩采用帷幕灌漿方式進行防滲，相對于塑性混凝土防滲墻，防滲效果稍差，至11 月末該區(qū)域地下水位約為43 m，仍明顯低于庫區(qū)水位。

（2）測壓管觀測數(shù)據(jù)分析。大寧調(diào)蓄水庫主壩共設置測壓管8 支，位于主壩背水面，上下兩層各布置4 支。主壩測壓管水位變化總體穩(wěn)定，但上4、下4 測壓管數(shù)值變化明顯，如圖2 所示。初步分析是4 點位置靠近副壩，受副壩附近地下水位上升影響所致。

圖1 地下水位井水位監(jiān)測結果

圖2 主壩測壓管水位監(jiān)測結果

4.3 應力應變分析

應力應變監(jiān)測主要利用埋設在防滲墻內(nèi)部的應變計和無應力計，總計48支。

監(jiān)測結果表明，2019 年10 月14 日—11 月12 日間，各監(jiān)測斷面防滲墻塑性混凝土應變測值穩(wěn)定。各測點應變值均小于塑性混凝土的允許應變值（±2 000 μξ）。

綜上所述，大寧調(diào)蓄水庫在本次蓄水工作期間，水工建筑物沉降、地下水位波動、防滲墻應力應變表現(xiàn)總體正常。因副壩采用帷幕灌漿方式進行防滲，相對于塑性混凝土防滲墻，防滲效果稍差?，F(xiàn)狀水庫水工建筑物狀態(tài)穩(wěn)定，水庫運行安全。

5 結論和建議

大寧調(diào)蓄水庫蓄水期間安全監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，大寧調(diào)蓄水庫水工建筑物在蓄水期間沉降穩(wěn)定，符合水工建筑物變形規(guī)律；防滲墻內(nèi)部應力應變穩(wěn)定，未發(fā)生結構性破壞；水庫周邊地下水位受水庫水位變化影響較小，副壩區(qū)域因防滲措施不同，防滲效果稍差；未來應當繼續(xù)開展安全監(jiān)測工作，及時掌握水庫水工建筑物運行情況，加大巡查力度，增大巡檢頻次，重點關注副壩區(qū)域地下水位變化情況和水工建筑物運行情況，確保水庫調(diào)度平穩(wěn)、運行安全。