峽江灌區(qū)干渠滲控分析

彭德慧

（江西省水利規(guī)劃設計院，江西 南昌330029）

1 概述

江西省峽江水利樞紐工程是贛江干流梯級開發(fā)的關鍵性工程，是具有防洪、發(fā)電、航運、灌溉等綜合利用效益的大（1）型水利樞紐工程。峽江壩址以上控制流域面積62 710 km2，水庫正常蓄水位46.00 m（黃海高程，下同），總庫容 11.87×108m3。 該水庫為峽江灌區(qū)水源地，主要灌溉峽江、新干、樟樹三縣市 2.19×104hm2農田，屬大型灌區(qū)工程。

峽江灌區(qū)以贛江為界，分左右兩片灌區(qū)。左灌區(qū)含左干渠、8條支渠及23條干斗渠，左干渠全長71.578 km，左干渠進水閘設計流量為11.22 m3/s；右灌區(qū)含右干渠、7條支渠及36條干斗渠，右干渠全長79.620 km，右干渠進水閘設計流量為14.67 m3/s。峽江灌區(qū)左右干渠延伸長，沿線穿越地層巖性眾多，而各巖土體的滲透特征均不同。在進水口設計流量一定的情況下，如何控制左右干渠各巖土體的滲漏量、如何對渠道各巖土體進行滲透穩(wěn)定分析，將直接影響到渠道滲漏及滲透穩(wěn)定處理和灌區(qū)經(jīng)濟效益的發(fā)揮[1]。

2 左、右干渠渠道工程地質條件

左、右干渠區(qū)內地形地貌形態(tài)各異、復雜多變，上游以構造剝蝕低山丘陵為主，下游以河流侵蝕堆積地貌為主[2]。

左、右干渠區(qū)地下水類型主要有第四系孔隙水及基巖裂隙水兩種類型[3]。第四系孔隙水主要賦存于贛江及其支流河床及其階地的砂、粘土質砂、粘土質礫、圓礫層中；基巖裂隙水主要賦存于斷層破碎帶、褶皺的軸部及裂隙相對發(fā)育的強風化巖體中。

根據(jù)渠道布置及地質測繪、鉆探及相關試驗成果，左干渠0+000～23+800段多傍低山丘陵布置，以挖方渠道為主，地下水埋深一般為 2.6～5.5 m；左干渠 23+800～55+360段多穿贛江Ⅱ級階地布置，以半挖半填及挖方渠道為主，地下水埋深一般為 3.2～7.5 m；左干渠 55+360～71+578段多穿贛江Ⅰ級階地布置，以填方渠道為主，地下水埋深一般為 3.6～8.5 m；右干渠 0+000～52+830段多傍低山丘陵布置，以挖方渠道為主，地下水埋深一般為 1.8～6.5 m；右干渠 52+830～79+620 段多穿贛江Ⅱ級階地布置，以半挖半填及挖方渠道為主，地下水埋深一般為2.6～10.6 m。左、右干渠地下水位多埋深較深，多處于渠道底板以下。左、右干渠渠道濕周范圍內所涉及到的各巖土體及其滲透特征詳見表1。據(jù)勘察成果統(tǒng)計，扣除渠系建筑物及填方渠道的長度，左干渠強透水層占10.3%、中等透水土層占38.3%、中等透水巖層占 2.9%、弱透水層占 42.3%、微透水層占 5.2%；右干渠強透水層占5.1%、中等透水土層占25.6%、中等透水巖層占 13.3%、弱透水層占 45.6%，微透水層占 10.4%。

表1 峽江灌區(qū)左、右干渠各巖土體滲透特征

3 左、右干渠渠道滲控分析

根據(jù)左、右干渠不同的工程地質特點，為處理好渠首放水量與渠道滲失量的關系，保證渠道安全運行，需要對渠道的滲失量及滲透穩(wěn)定性進行必要的控制[4]。左、右干渠典型斷面及地層結構詳見圖1。

3.1 渠道滲漏量控制分析

巖土體的空隙性是渠道滲漏的主要原因之一。根據(jù)巖土體滲透途徑，土體主要表現(xiàn)為孔隙性滲漏，巖體主要表現(xiàn)是孔隙性滲漏和裂隙性滲漏，控制參數(shù)是滲透系數(shù)。根據(jù)渠道水文地質條件，渠道滲漏初判為兩種情形：一是滲漏特性明顯的可初判滲控目標，具弱～微透水性的巖土體，如粘性土、微風化巖體等，可確定為相對不透水層；具中等偏強透水性的含粘粒的砂性土，如粘土質砂、粘土質礫，可確定為相對透水層；具中等或強透水的砂性土，如中砂、粗砂、圓礫等，可確定為透水層。二是具有空隙和裂隙的中等透水性巖體滲透條件比較復雜，其滲控需考慮渠首放水量、渠道允許滲失量等。由于左、右干渠濕周范圍內分布的中等透水巖層占比相差較大，現(xiàn)分別對左、右干渠分布的中等透水巖層進行滲控分析。

圖1 峽江灌區(qū)左、右干渠典型斷面及地層結構圖

表2 峽江灌區(qū)左干渠各中等透水巖層總滲漏量簡化計算表

3.1.1 左干渠分布的中等透水巖層滲控分析

左干渠進水閘設計流量為11.22 m3/s，整個渠道的最大允許滲失量按進水閘設計流量的3%考慮，即Q允=0.336 6 m3/s，屬輕微滲漏。而渠道濕周涉及巖石為強風化砂巖、礫巖、（長石）石英砂巖、（含炭）絹云母千枚巖、絹云片巖及全風化礫巖等，既有孔隙滲漏也有裂隙滲漏，此類巖體一般為中等透水，其總長度為2 600 m。按渠道穩(wěn)定自由滲漏計算公式q＝K（B＋C1H0）計算其滲失量，計算結果列于表2，公式中各符號意義、單位詳見圖1及表2、表3。考慮巖體孔隙、裂隙滲漏渠長僅占左干渠總長不到3%，且其余渠道仍有一定量的滲量。在此，將巖體滲量按全渠道允許滲量的50%為控制，則控滲量為0.168 3 m3/s，由表2可知，左干渠巖體滲控指標以K≤5.0×10-4cm/s作為相對不透水層[5]。

3.1.2 右干渠分布的中等透水巖層滲控分析

右干渠進水閘設計流量為14.67 m3/s，整個渠道的最大允許滲失量按進水閘設計流量的3%考慮，即Q允=0.440 1 m3/s，屬輕微滲漏。而渠道濕周涉及巖石為強風化砂巖、礫巖、（長石）石英砂巖、（含炭）絹云母千枚巖、絹云片巖及全風化礫巖等，既有孔隙滲漏也有裂隙滲漏，此類巖體一般為中等透水，其總長度為9 808 m，按渠道穩(wěn)定自由滲漏計算公式q＝K（B＋C1H0）計算其滲失量，計算列于表3，公式中各符號意義、單位同前?？紤]其余渠道仍有一定量的滲量，宜將巖體滲量按全渠道允許滲量的50%為控制，則控滲量為0.220 05 m3/s。由于巖體孔隙、裂隙滲漏渠長在右干渠分布較廣，占右干渠總長達13.3%，由表3可知，右干渠巖體滲控指標以K≤1.0×10-4cm/s作為相對不透水層。

3.2 渠道滲透穩(wěn)定控制分析

填方渠道的滲透穩(wěn)定控制由渠堤設計斷面控制。開挖渠道濕周的滲透穩(wěn)定控制一般情況下可將滲透臨空面視為地下半無限空間，按以下3種工況進行分析：一是渠底砂性土，或上部薄粘性土下臥砂性土，根據(jù)土工試驗成果及沉積規(guī)律分析，砂性土可視為具反濾功能，渠水下滲不至于產生滲透破壞；二是半挖半填渠道濕周為砂性土，渠外地表為砂性土或上部薄粘性土下部砂性土，可能在渠堤外坡腳產生滲透變形破壞；三是強風化巖滲透，該類巖體的抗剪強度能抵抗渠道水深與渠外地面形成的滲透壓力，故也不存在滲透變形問題。

表3 峽江灌區(qū)右干渠各中等透水巖層總滲漏量簡化計算表

4 結語

峽江灌區(qū)干渠延伸長，渠道濕周范圍內所涉及的巖土體眾多，各巖土體的滲透特征各異。根據(jù)干渠進水閘設計流量及各巖土體的滲透特征，對左、右干渠分布的巖土體進行了分類，并按分類對各巖土體進行了滲控分析，確定了渠道的相對不透水層，較好地解決了渠道取水量與渠道滲漏量之間的矛盾，讓灌區(qū)經(jīng)濟效益得到充分的發(fā)揮，同時，也便于勘察設計單位有針對性的進行渠道滲漏及滲透穩(wěn)定的分析與處理。

［1］ GB50487-2008.水利水電工程地質勘察規(guī)范［S］.

［2］ SL373-2007.水利水電工程水文地質勘察規(guī)范［S］.

［3］瞿興業(yè).農田排灌滲流計算及其應用 ［M］.北京：中國水利水電出版社，2011.

［4］ 薛禹群，吳吉春.地下水動力學（第三版）［M］.北京：地質出版社，2010.

［5］ 崔冠英，朱濟祥.水利工程地質（第4版）［M］.北京：中國水利水電出版社，2008.