某水庫前期工程地質(zhì)分析

摘要:文章通過對某水庫工程建設(shè)需要和地質(zhì)工作發(fā)展特點，全面論證工程建設(shè)項目所在地區(qū)和場地的適宜性對水文地質(zhì)和工程地質(zhì)論證的范圍、內(nèi)容，以及地質(zhì)環(huán)境分析與評價進行探討。

關(guān)鍵詞:水庫;工程地質(zhì);工程建設(shè)

中圖分類號:TV62文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)14-0153-02

在一些重大工程建設(shè)項目及重要基地建設(shè)中，沒有進行前期工程地質(zhì)論證，在工程選址、施工及運營中不同程度地出現(xiàn)了一些地質(zhì)問題。特別是有的重大工程建設(shè)項目前期工程地質(zhì)論證不完善，出現(xiàn)一些嚴重的地質(zhì)災(zāi)害，給工程建設(shè)和生態(tài)環(huán)境帶來危害。水庫區(qū)主要是由于庫水向周圍地質(zhì)體內(nèi)滲入以及形成庫區(qū)后水動力條件的改變，引起庫區(qū)周圍地質(zhì)環(huán)境的變化，因而水庫區(qū)工程地質(zhì)問題的產(chǎn)生是水與地質(zhì)環(huán)境相互作用所致。可以概括為五大工程地質(zhì)問題，即:①水庫滲漏問題;②庫岸穩(wěn)定性問題;③水庫浸沒問題;④水庫淤積問題;⑤水庫誘發(fā)地震問題。

1水庫滲漏問題

庫水沿透水巖、土帶向庫外低地滲漏的現(xiàn)象。分為壩區(qū)滲漏和庫區(qū)滲漏。

①壩區(qū)滲漏:大壩建成后，庫水在壩上、下游水位差作用下，經(jīng)壩基和壩肩巖、土體中的裂隙、孔隙、破碎帶或喀斯特通道向壩下游滲漏的現(xiàn)象。經(jīng)壩基的滲漏稱壩基滲漏，經(jīng)壩肩的滲漏稱繞壩滲漏。

②庫區(qū)滲漏:包括庫水的滲透損失和滲漏損失。由于飽和庫岸和庫底巖、土體而引起的庫水損失，稱滲透損失，這種滲漏現(xiàn)象稱暫時性滲漏。庫水沿透水層、溶洞、斷裂破碎帶、裂隙節(jié)理帶等連貫性通道外滲而引起的損失，稱滲漏損失，這種滲漏現(xiàn)象稱經(jīng)常性滲漏，或永久性滲漏。通常，庫區(qū)滲漏指永久性滲漏。庫區(qū)滲漏可在鄰谷區(qū)引起新的滑坡，或使古滑坡復(fù)活，造成農(nóng)田浸沒、鹽漬化、沼澤化，危及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及村舍安全。

2庫岸穩(wěn)定性

水庫岸坡的失穩(wěn)，主要是由于水庫建成蓄水后，水位抬升，浸沒了大部分邊坡或邊坡角，致使庫岸自然地質(zhì)環(huán)境受到影響，如巖土體飽水及強度降低，庫水漲落引起地下水位波動變化和加劇波浪沖刷作用等，致使得原來處在平衡狀態(tài)的岸坡發(fā)生破壞，達到新的平衡，其破壞的形式包括崩塌、滑坡和坍岸等。其后果將直接危及庫岸地帶居民點及建筑物安全、毀壞農(nóng)田、淤塞庫區(qū)，高勢能的快速崩滑體還能造成巨大涌浪，危及大壩及壩下游安全。

水庫下游地勢高差大，岸坡陡峻，斷裂構(gòu)造發(fā)育，且多大雨和暴雨，森林覆蓋低，是我國地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)。上游水電站蓄水后，對庫岸已存在的不穩(wěn)定地質(zhì)體和原有滑坡、崩塌體的穩(wěn)定性將產(chǎn)生不利影響。一是岸坡已有崩塌滑坡的穩(wěn)定性，二是岸坡的穩(wěn)定性。崩塌滑坡穩(wěn)定性評價是岸坡穩(wěn)定性評價的基礎(chǔ)，岸坡穩(wěn)定性評價內(nèi)容是由崩塌滑坡穩(wěn)定性評價組成的、是區(qū)域穩(wěn)定性的評價。岸坡評價預(yù)測中既要研究崩塌滑坡殘體及岸坡的穩(wěn)定現(xiàn)狀，也要對蓄水后和某些特殊情況條件下的穩(wěn)定狀況做出預(yù)測。

在庫水與庫岸相互作用下，庫岸的變化。水庫蓄水后，水位迅速上升，水邊線向外推移，水體范圍擴大。在風(fēng)的作用下庫水面傾斜，生成波浪。上升的庫水位抬高岸邊地下水水位，使原先處于干燥狀態(tài)的巖土濕化，增加其容重，降低土體或基巖中軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，使岸坡巖土失去平衡，引起岸壁坍落(或滑坡)，岸邊淤積和岸坡變形。

3水庫浸沒

水庫蓄水后，引起庫岸周圍一定范圍辦地下水位抬升，當壅高后的地下水位接近或超出地面時，有可能導(dǎo)致農(nóng)田沼澤化、土地鹽堿化、建筑物地基飽水惡化和礦坑充水等不良后果，稱此為水庫浸沒。水庫蓄水使水庫周邊地帶的地下水壅高，引起土地鹽堿化、沼澤化等次生災(zāi)害的現(xiàn)象。地下水壅高可使毛管水抬升，當其上升高度達到建筑物地基或農(nóng)作物和樹木的根系，且持續(xù)時間較長時，將產(chǎn)生浸沒問題。浸沒可使農(nóng)田作物減產(chǎn)，工礦企業(yè)和民用建筑物地基條件惡化而損壞，礦井涌水量增加，鐵路、公路發(fā)生翻漿、凍脹，有時還影響水庫正常蓄水位或壩址的選擇。

浸沒觀測應(yīng)同時觀測庫水位、排水設(shè)施的排水量、水溫等。降雨、融冰季節(jié)、庫水位較高以及新的處理措施實施后的階段，應(yīng)加強觀測，并應(yīng)結(jié)合水庫淤積、坍岸、降水、灌溉用水及土壤性質(zhì)等資料，隨時進行綜合分析，研究地下水變化規(guī)律和相應(yīng)影響因素，從而推斷在較高庫水位時的地下水埋深分布和可能的浸沒范圍，并繼續(xù)觀測驗證。中國官廳水庫蓄水初期，出現(xiàn)庫區(qū)浸沒問題，進行了浸沒觀測;而后，三門峽、黃壁莊等水庫也都進行了浸沒觀測或調(diào)查，對妥善處理浸沒問題和采取合理的水庫運用方式，都起到了應(yīng)有的作用。

4水庫淤積來源

河流挾帶的泥沙在水庫區(qū)的淤積。河流流入水庫回水區(qū)后，由于斷面增大，流速減小，水流挾沙能力降低，所挾帶的泥沙將在庫區(qū)落淤。泥沙在庫區(qū)的淤積數(shù)量、過程和分布受水庫庫容大小、平面形態(tài)、底部地形、壅水高度、運行方式和來水來沙量、過程及泥沙組成等多種因素的影響。對于湖泊型水庫，當水位比較穩(wěn)定，河流來沙量較大且粒徑較粗時，由于河流進入庫區(qū)后水深和斷面急劇增大，流速和水流挾沙能力迅速減小，粗顆粒泥沙集中淤積在庫尾區(qū)域，形成水庫三角洲。隨著淤積的發(fā)展，三角洲不斷擴大延伸并向壩前推進。而細顆粒泥沙，則在一定條件下形成渾水異重流，沿河槽向壩前運動，如能到達壩前并及時打開泄流孔，則可排向下游;若不具備異重流形成條件，則將擴散到全庫區(qū)并緩慢沉積到庫底。對于河道型水庫，當水位變幅較大，河流來沙量不大且粒徑較細時，庫區(qū)泥沙淤積無明顯三角洲外形，而是比較均勻的，由粗而細的沿程落淤。對于多沙河流上的小型水庫，由于汛期含沙量較高的洪水可直達壩前，淤積物呈頂面平緩的錐體狀，其厚度自壩前向上游遞減。

為減緩水庫淤積，通常采用以下幾種方法:①在流域范圍內(nèi)進行水土保持，防止水土流失，減少泥沙來源;②在水庫上游來沙量較多的支流上修建小型水庫，攔截部分泥沙;③對水庫進行合理調(diào)度和運用，利用底孔排泄異重流，滯洪排沙，造成溯源沖刷等，將泥沙排往下游。

5水庫誘發(fā)地震

水庫誘發(fā)地震早在20世紀30年代就有發(fā)現(xiàn)。全世界已知有近百個水庫蓄水后誘發(fā)了地震，其中中國十幾個。水庫誘發(fā)地震在時空上與庫水位升降密切相關(guān)。一般蓄水后不久即開始出現(xiàn)微震。庫水位急劇上升至以前尚未達到過的新高程時，往往爆發(fā)地震。有時水位的驟然下降也會引發(fā)震群和較強地震。地震活動高潮或強烈的地震一般出現(xiàn)在水庫達到最高水位的最初一、二個蓄水周期的高水位季節(jié)。隨著時間的推移，地震活動逐漸趨于衰減。有些水庫地震可延續(xù)數(shù)十年。水庫誘發(fā)地震僅局限于水庫周圍幾公里范圍內(nèi)，震中常出現(xiàn)在水庫的峽谷或基巖裸露地段，震源深度極淺，從幾公里至近地表。地震序列可分為震群型和主震型兩種類型。前者沒有明顯主震，但可有地震活動高潮;后者一般有明顯前震期，震發(fā)生后，余震活動低一陣高一陣趨于衰減。水庫發(fā)震概率隨壩高和庫容增大而明顯增高。

6結(jié) 語

文章對某水庫工程項目前期水文與地質(zhì)進行了分析研究，提出了水庫區(qū)工程地質(zhì)問題的產(chǎn)生是由水與地質(zhì)環(huán)境相互作用所致，并對引起水庫工程地質(zhì)的問題進行了詳細分析。

參考文獻:

[1] 李智毅，楊裕云.工程地質(zhì)學(xué)概論[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1994.