1.2　研究样本的选择

目前抽水蓄能电站上水库全库盆防渗采用较多的形式有以下几种：全库盆钢筋混凝土防渗型式，代表工程为十三陵水库等；全沥青混凝土防渗型式，代表工程为天荒坪抽水蓄能电站上水库等；多种防渗材料综合防渗型式，代表工程为宝泉蓄能电站上水库、山西西龙池下水库、泰安抽水蓄能电站上水库、回龙蓄能电站上水库等。

从上水库防渗层基础组成分析，部分蓄能电站上水库防渗面板基础全部开挖至基岩，如十三陵水库和回龙蓄能电站；部分蓄能电站上水库防渗面板基础局部开挖至基岩、局部保留了基础全风化岩石、覆盖层或采用土夹石材料换填，如宝泉蓄能电站和洪屏蓄能电站。

从防渗材料的选用方面分析，沥青混凝土、钢筋混凝土、喷混凝土、土工织物（模布）防渗材料、土质防渗材料等均有采用，有的工程采用单一材料防渗，如西龙池上水库库盆采用沥青混凝土作为主要的防渗材料，十三陵库盆采用钢筋混凝土全防护型式；有的抽水蓄能工程采用多种材料综合防渗型式，如河南宝泉抽水蓄能电站上水库采用了沥青混凝土面板护岸＋黏土护底的综合防渗型式，河南回龙抽水蓄能电站上水库采用了钢筋混凝土面板局部处理＋喷混凝土相结合的防渗型式，从防渗材料的选择上看，采用多种防渗材料防渗的方法正越来越多的应用于实际工程中，不同材料之间的接头设计是防渗体系设计的关键部位。

从防渗整体结构方面分析，表面防渗、表面防渗＋帷幕防渗的型式均被采用，在防渗结构的设计中，防渗面板下部的反滤排水设计也是需要关切的部位，该部位不仅可以对防渗层起到有效的支撑、保护和修复的作用，同时还具备上拦下排，有效减小防渗面板反向水压，防止防渗面板破坏的作用。

从防渗材料的多样性和防渗基础面的典型性等方面综合分析，样本选择宝泉抽水蓄能电站（装机容量1200MW）上水库作为大型抽水蓄能电站、软硬相间基础上的高悬水库研究的典型样本；回龙抽水蓄能电站（装机容量120MW）上水库作为中型抽水蓄能电站、刚性基础上的高悬水库研究的典型样本，对高悬水库基础的渗流场进行研究，提出渗流控制标准和相应的渗流控制措施。

1.2.1　样本一：宝泉抽水蓄能电站上水库工程简介

宝泉抽水蓄能电站（以下简称宝泉电站）位于河南省新乡市薄壁镇大王庙以上的峪河上，枢纽工程为Ⅰ等大（1）型工程，枢纽主要建筑物由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞群和开关站等组成。

上水库由主坝、副坝、排水洞及进出水口等建筑物组成，有效库容620万m3，库盆主要利用东沟开挖规整而成，采用黏土铺盖护底、沥青混凝土护岸与沥青混凝土面板坝相结合的全库盆联合防渗型式，库岸边坡1：1.7，日运行变化水头31.60m。库盆岩层多为寒武系馒头组，属弱至中等透水，库区地下水位约在高程670.00m，较库内正常蓄水位低100m左右，存在库水外渗的条件。

上水库库盆表面面积约33万m2，其中主坝坝坡、库岸沥青混凝土面板防渗面积约17.00万m2，沥青混凝土面板结构为厚0.202m的简式断面，由厚10cm整平胶结层、厚10cm防渗层和厚2mm封闭层组成，面板与库底排水廊道搭接；库底黏土防渗面积约15.5万m2，黏土铺盖厚4.5m，黏土与沥青混凝土面板、钢筋混凝土面板搭接；浆砌石重力副坝及上水库进出水口采用钢筋混凝土面板防渗，防渗面积约0.5万m2，钢筋混凝土面板和库底黏土及库岸沥青混凝土连接。

库盆沿库岸底部周边环形布置有排水观测廊道，库底底部设有排水管网。库周高程791.90m设有宽6.0m环库公路，环库公路以上最大开挖高度约80m，每隔16.0m设一马道，全断面支护。

主坝为沥青混凝土面板堆石坝，坝顶高程791.90m，最大坝高94.80m，坝顶长600.37m，上游坝坡1：1.7，下游坝坡高程768.00m以上为1：1.5，以下为坝后堆渣场，分768.00m和740.00m两级堆渣平台，堆渣平台边坡1：2.5。

工程位于太行山东南麓，山区与豫北平原的交接地带。上水库位于峪河左岸东沟内，东沟两岸地形不对称。右岸关山山体雄厚；正常蓄水位789.60m时，左岸狼山山体厚480～760m，相对右岸略显单薄，且外侧即临峪河深切河谷和豫北平原，与东沟高差达数百米，是东沟地下径流的排泄区。因此，本区的地貌格局使上水库具有向邻谷可能渗漏的条件。

东沟的总体走向从库尾由北向南至东沟村转为由东向西，沟长约2.5km，平均比降10%，谷底宽20～100m。左岸狼山山顶海拔1080.10m，走向为60°，坡度较陡，一般为30°～40°。高程800.00m以上多基岩裸露；高程800.00m以下，基岩多被坡积物、崩积物覆盖，厚8～25m，最大厚度可达41m。右岸关山山顶海拔1283.00m，山体雄厚，总体走向290°。自然坡度较缓，一般为20°～30°。高程750.00m以上的基岩多裸露，高程750.00m以下基岩被松散—半胶结的坡积物、崩积物覆盖，厚5～16m。沟谷基本对称，为U形谷，河床内有厚5～13m的洪积物及堆石，上水库古河床靠近左岸，最大覆盖层厚度达到40m，上水库库盆基础软硬相间。

地下水位基本上保持在高程670.00m，∈1 m2地层中存在着一层至少连续两段厚10m以上透水率小于3Lu的岩组，构成相对不透水层。但由于东沟的切割、风化的影响，未构成上水库完整的隔水层。

宝泉抽水蓄能电站上水库防渗体系研究较目前国内、外全库盆防渗的工程有其明显的特殊性和先进性，这些特点表现如下。①综合防渗型式上，库盆采用黏土铺盖护底、沥青混凝土护岸与沥青混凝土面板坝相结合的全库盆联合防渗型式，该综合防渗型式从型式上分析目前在国内属首创，从型式和规模两个方面分析在国、内外没有工程超越宝泉上水库工程，有其鲜明的先进性和独特性。②防渗接头形式多且复杂，整个上水库采用了黏土与沥青混凝土面板搭接、黏土与钢筋混凝土面板搭接、沥青混凝土面板与钢筋混凝土面板搭接，目前各接头部位运行状况良好。③库盆基础条件复杂，库盆岩层多为寒武系馒头组，全库盆（岸）发育有7条冲沟，其中1号冲沟处理规模达到10万m3，4号冲沟最大开口宽度为118m，沟口上部汇流面积0.25km2，库盆底部基础软硬相间，最终采用了经济、多样技术手段进行了基础处理。④库区地下水位约在高程670.00m，较库内水位低100m左右，存在库水外渗的条件，需要研究蓄水后对基础及建筑物的影响。

宝泉上水库工程自2004年6月正式投入建设，2007年12月通过工程蓄水安全鉴定，2009年6月第一台机组投入商业运营，多年来运行监测资料表明，上水库防渗体系可靠。

1.2.2　样本二：回龙抽水蓄能电站上水库工程简介

南阳回龙抽水蓄能电站位于河南省南阳市南召县城东北16km的岳庄附近，电站所在位置系回龙沟上游。电站装机120MW，最大毛水头416.00m，工程主要建筑物包括上水库、下水库、引水发电洞、地下厂房、地面开关站等。

上水库位于岳庄村东南直线距离约1.2km的山头上，为回龙沟左岸支沟石撞沟沟头洼地，接近分水岭部位，为一小型集水盆地，坝址位于库盆北西的峡谷出口，坝址以上流域面积0.144km2。上水库大坝为碾压混凝土重力坝，总库容118万m3（设计正常蓄水位以下），最大坝高54.00m，坝长208m，正常蓄水位899.00m，正常低水位885.00m，死水位876.40m。

上水库主要建筑物有主坝、副坝、上水库进/出水口。由于坝址控制流域面积仅0.144km2，故上水库不设泄洪建筑物。上水库主坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程900.00m，最大坝高54.00m，坝长208.00m，共分7个坝段。从左至右1～6号各坝段长30.00m，7号坝段长28.00m。上游坝面铅直，下游坝坡1：0.75，基本三角形顶点高程900.00m。坝顶宽5.0m（含上游防浪、下游防护墙），上游设防浪墙，下游设防护墙，墙高均为1.0m。

上水库副坝为常态混凝土重力坝，坝顶高程900.00m，最大坝高14.00m，坝长120.00m，共分8个坝段，每个坝段均长15.00m。上游坝面铅直，下游坝坡1：0.7，基本三角形顶点高程900.00m。坝顶宽5.0m（含上游防浪、下游防护墙），上游设防浪墙，下游设防护墙，墙高均为1.0m。

主坝右坝肩与上坝公路、环库公路相连接，左坝肩上游侧为引水发电系统进/出水口，主、副坝之间沿整个库区由一条宽4.5m的环库公路相连接。

从地形上来看，上水库库周山梁单薄，外侧有深切邻谷，局部因节理带的切割而形成的垭口高程还低于正常蓄水位，经引水隧洞的开挖证实，贯穿于库区的节理密集带向地下延伸较远且具有良好的透水性，是库水外渗的良好通道。库盆开挖和勘探钻孔所显示的地下水分布高程，除库盆东南侧和东北侧地下水位高于水库正常蓄水位，且山体宽厚，岩体完整，不可能渗漏外，其他地段均有渗漏的条件。

上水库库盆破碎，透水严重，库盆清除全风化坡积物，采用全包防渗处理。库盆防渗系统采用断层构造带及坝前死水位以下用钢筋混凝土面板封闭、其他部位用喷混凝土的库盆全封闭防渗方案，封闭层下布设无砂混凝土和软管排系统。

库盆节理带、节理密集带处采用30cm厚、C25钢筋混凝土面板带状防渗，面板每8m设一道伸缩缝，紫铜片止水；基础挖除节理带内夹泥石和松散的破碎岩体，沿节理带埋置软式透水管。库盆其他部位为挂网喷C20混凝土面层，厚度15cm。在面板和喷混凝土面层底部设置软式透水管网状排水系统，整个库盆范围内采用系统锚杆，锚杆型号为20，长2.5m，间排距根据库水位骤降时扬压力确定。

河南南阳回龙抽水蓄能电站上、下库落差达400m，两库之间水平距离1200m，距高比（L/H）为3，站址优越。上水库采用“钢筋混凝土面板＋喷混凝土”库盆防渗新技术，该技术用于高水头、大变幅的抽水蓄能电站库盆防渗，在国内外属首例。