在水利水电工程建设中,渗流问题对工程的稳定与施工、运行期的安全有着重要的影响,防渗、排水、截渗和反滤等渗流控制方法是控制工程区域渗流场分布的主要技术手段,进行工程区域内防渗排水系统的效果的评估与优化设计可以更好地确保坝基、两岸边坡、水工建筑物和洞室能长期、安全、稳定地运行。本文以金沙江下游上的白鹤滩水电站为依托,采用基于排水子结构、Signorini型变分不等式与Heaviside自适应罚函数三者相结合的三维渗流场分析方法,计算了正常运行期大坝区的渗流状态,评价了大坝渗控方案的安全、稳定性,并给出合理的渗控方案优化建议。主要研究内容如下:(1)根据岩性组合、地貌特征以及水文地质条件等因素,运用水文地质学原理进行坝址区水文地质单元划分,并提出坝址区水文地质概念模型,进而建立坝址区大尺度范围的三维有限元渗流反演计算模型。以关键岩体渗透参数和模型主要水文地质边界为反演参数,以关键部位渗流水头和流量等为目标,采用正交设计与神经网络等结合技术进行坝址区初始渗流场反演分析,为后续渗流计算提供参数与边界条件。(2)根据坝基开挖和建基面利用方案,大坝和坝基渗控设计方案,准确把握左右岸与河床坝基地层岩性、关键断层、层间错动带、优势节理、深部拉裂空间展布及组合关系及潜在顺河向导水构造等条件,建立充分反映坝基地质条件和大坝防渗排水结构特征的三维渗流场有限元计算模型,来精细模拟工程区内的地质结构、大坝结构和渗流控制结构,为大坝区渗流场分析及渗控效应复核评价提供基础。(3)在建立的三维渗流计算模型基础上,开展大坝三维渗流分析和渗控措施复核研究。仿真计算正常蓄水位下坝基扬压力、渗流梯度及左右岸坝肩、抗力体、山体的渗流场分布特征,分析坝基、坝肩、左右岸抗力体、水垫塘及二道坝防渗排水系统的渗流控制效果,评估防渗排水设计方案的可行性、合理性;分析坝基扬压力、渗流梯度等对渗透稳定性的影响程度。