橫泉水庫對(duì)大壩下游左岸橫泉村浸沒影響分析

胡絞臍

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 概述

橫泉水庫位于呂梁市方山縣橫泉村北的三川河支流北川河干流上，為均質(zhì)碾壓土壩，壩高36.7 m，正常蓄水位1 134.00 m，總庫容8 123萬m3。

橫泉村位于橫泉水庫大壩下游北川河左岸，距水庫大壩最近距離約0.5 km。橫泉水庫建成蓄水后，隨著庫水位的逐漸上升，大壩下游北川河河谷及左岸的地下水位也隨之出現(xiàn)不同程度的抬高。

2 評(píng)價(jià)區(qū)水文地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

大壩下游北川河河谷總體流向?yàn)橛杀毕蚰?，河谷寬?50～1 600 m，屬山間河谷地貌，自上而下河床地面高程1 102.9～1 088.3 m。北川河右岸為侵蝕基巖山區(qū)，山頂最高高程1 526.8 m，左岸為侵蝕堆積黃土丘陵區(qū)，山頂最高高程1 362.2 m，屬低中山區(qū)。

據(jù)橫泉水庫建庫前勘察資料，壩址左岸黃土臺(tái)地底部為一古河道，屬掩埋古河道，下伏基巖面平緩段高程1 078.0～1 095.0 m，其上為古河道沉積物卵石混合土、級(jí)配不良礫、級(jí)配不良砂層，厚度15～30 m。

2.2 地層巖性

評(píng)價(jià)區(qū)出露地層有上太古界呂梁山群和新生界上第三系、第四系。

上太古界呂梁山群赤堅(jiān)嶺組混合花崗片麻巖，出露于橫泉村奶奶廟泉附近東南側(cè)一小沖溝底；上第三系靜樂組棕紅色黏土，在左岸豐泉寺溝內(nèi)局部出露，厚度10～30 m；第四系中更新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、級(jí)配不良礫（砂）層，分布于左岸古河道，厚度15～30 m；中更新統(tǒng)洪積淺紅色低液限黏土夾3～5層鈣質(zhì)結(jié)核，出露于左岸沖溝兩側(cè)、山坡，厚度15～105 m；上更新統(tǒng)洪沖積上部淡黃色低液限黏土，厚度4～10 m。下部卵石混合土、級(jí)配不良礫（砂），厚度10～15 m。分布于兩岸Ⅱ級(jí)堆積階地，總厚度15～20 m；上更新統(tǒng)風(fēng)積淡黃色低液限黏土，厚度10～30 m；全新統(tǒng)洪沖積上部淡黃色低液限黏土，厚度0.5～1.0 m。下部卵石混合土、級(jí)配不良礫及砂層，總厚度5～30 m。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

評(píng)價(jià)區(qū)位于呂梁—太行斷塊西側(cè)，受關(guān)帝山隆起的控制，西部受鄂爾多斯塊坳東緣離石深大斷裂影響，變質(zhì)巖片麻理面多向北西傾斜，總體為單斜構(gòu)造，片麻理產(chǎn)狀 N40°～50°E·NW∠50°～70°。

2.4 地下水徑流排泄條件

評(píng)價(jià)區(qū)地下水類型主要為變質(zhì)巖類裂隙水和松散巖類孔隙水。

變質(zhì)巖類裂隙水分布于兩岸基巖中，受地質(zhì)和風(fēng)化作用，形成許多節(jié)理裂隙，構(gòu)成變質(zhì)巖類裂隙水賦存空間，地下水多貯存于風(fēng)化帶及裂隙中，富水性一般較弱。主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給，其次是水庫滲漏補(bǔ)給，兩岸變質(zhì)巖類裂隙水位均高于河床水位，地下水由兩岸向河床徑流排泄。

松散巖類孔隙水分布于北川河Ⅰ級(jí)堆積階地和左岸豐泉寺溝谷、左岸Ⅱ級(jí)堆積階地和古河道，含水層地層巖性為第四系卵石混合土、級(jí)配不良礫（砂）層。北川河Ⅰ級(jí)堆積階地中地下水位埋深0～6.8 m，左岸豐泉寺溝谷中地下水位埋深8.4～16.8 m；左岸Ⅱ級(jí)堆積階地中地下水位埋深2.4～15.8 m；左岸古河道中地下水位埋深0～17.8 m。該類地下水含水層滲透性大，徑流條件好。松散巖類孔隙水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給和變質(zhì)巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，其次為水庫滲漏補(bǔ)給，兩岸地下水位均高于河床水位，地下水總體流向由上游向下游、由兩岸向河谷徑流排泄，為補(bǔ)給型河谷。橫泉村奶奶廟泉水出露于底部卵石混合土層中，出露高程 1 108.15 m，流量 50～70 L/min。

3 水庫浸沒評(píng)價(jià)

3.1 浸沒地下水臨界埋深值確定

不致引起浸沒的允許地下水埋深稱為浸沒地下水臨界埋深，農(nóng)作物區(qū)指適宜作物生長的地下水埋深，居民區(qū)指建筑物不致破壞地基的地下水埋深。據(jù)豎井資料，低液限粉土層毛細(xì)水上升高度為1.5 m，則農(nóng)田區(qū)浸沒地下水臨界埋深值為2.0 m。

橫泉村主要位于北川河左岸Ⅱ級(jí)堆積階地和黃土山坡上，房屋基礎(chǔ)均置于低液限黏土層中。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)菜窖、民井、豎井地下水位以上土層濕潤程度判別，土層毛細(xì)水最大上升高度為2.0 m，則居民區(qū)浸沒地下水臨界埋深值為3.5 m。

3.2 現(xiàn)狀水庫浸沒范圍

3.2.1 農(nóng)田區(qū)浸沒范圍

現(xiàn)狀庫水位1 128.03 m，凡地下水位埋深小于2 m的可判為農(nóng)田浸沒區(qū)。據(jù)大壩下游農(nóng)田區(qū)鉆孔、豎井、民井地下水位資料，按地下水位小于2 m圈出農(nóng)田區(qū)浸沒范圍，農(nóng)田浸沒區(qū)南北長約950 m，東西寬約700 m，農(nóng)田浸沒區(qū)總面積約0.67 km2，主要位于大壩坡腳下游北川河兩岸Ⅰ級(jí)堆積階地。

現(xiàn)狀農(nóng)田區(qū)浸沒范圍內(nèi)的土地地面高程相對(duì)較低，個(gè)別低洼地段已形成匯水洼地，且大多土地鹽漬化程度較高，不適宜農(nóng)作物生長，造成農(nóng)作物產(chǎn)量下降或欠收。

3.2.2 居民區(qū)浸沒范圍

現(xiàn)狀庫水位1 128.03 m，凡居民區(qū)地下水水位埋深小于3.5 m的可判為房屋浸沒區(qū)。據(jù)橫泉村居民區(qū)鉆孔、豎井、民井地下水位資料，橫泉村居民區(qū)地下水位深在0～24.5 m之間，按地下水位埋深小于3.5 m圈出居民區(qū)浸沒范圍。現(xiàn)狀橫泉村房屋浸沒范圍有兩處：一處奶奶廟泉所在沖溝一線，另一處位于奶奶廟泉東南側(cè)沖溝?，F(xiàn)狀居民區(qū)浸沒范圍內(nèi)的房屋多為單層磚石結(jié)構(gòu)，地基持力層為低液限黏土，為條形砌石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深一般在1.5 m以內(nèi)。浸沒造成部分房屋墻體開裂、脫落，房屋內(nèi)地面和墻體潮濕等。

3.3 預(yù)測(cè)水庫浸沒范圍

3.3.1 建庫前后大壩下游地下水位變化情況

建庫前地下水位埋深大多在0.9～2.5 m，地下水位標(biāo)高大多在1 095.32～1 098.55 m；建庫后地下水位埋深0.5～2.06 m，地下水位標(biāo)高 1 095.47～1 098.73 m。經(jīng)分析，建庫后大壩下游地下水位比建庫前略有上升，但上升幅度不大。從水位埋深、水位標(biāo)高來看，水庫蓄水后，靠近北川河河床部位地下水位上升幅度不太明顯，上升幅度較小，最大上升幅度約0.1 m；遠(yuǎn)離河床部位地下水位上升幅度較大，最大上升幅度約1.0 m。

3.3.2 農(nóng)田區(qū)浸沒范圍預(yù)測(cè)

從建庫前后大壩下游地下水位上升情況來看，現(xiàn)狀庫水位1 128.03 m時(shí)，地下水位上升幅度最大為1.0 m；現(xiàn)狀庫水位與正常蓄水位之差6 m，差值不大；橫泉水庫壩基第四系覆蓋層已作了防滲墻處理，大壩坡腳設(shè)排水棱體，水庫達(dá)正常蓄水位時(shí)，壩后坡腳處的地下水位抬升幅度不會(huì)太大；大壩下游河谷含水層滲透性強(qiáng)，徑流排泄條件較好。綜合分析，水庫達(dá)正常蓄水位時(shí)，現(xiàn)狀農(nóng)田浸沒區(qū)下游地段的地下水位上升幅度不會(huì)太大；現(xiàn)狀庫水位1 128.00 m，壩基地面高程1 102.00 m，現(xiàn)狀庫水上升幅度約為26 m，大壩下游一帶地下水位上升幅度最大約為1.0 m；水庫達(dá)正常蓄水位1 134.00 m時(shí)，庫水位上升幅度約為32 m，參照現(xiàn)狀庫水位時(shí)大壩下游地下水位上升幅度，預(yù)計(jì)水庫達(dá)正常蓄水位時(shí)，大壩下游一帶地下水位在現(xiàn)狀地下水位的基礎(chǔ)上最多上升1.0 m。

據(jù)大壩下游農(nóng)田區(qū)鉆孔、豎井、民井地下水位資料，按地下水位在2～3 m之間圈出的農(nóng)田區(qū)浸沒范圍，預(yù)測(cè)的農(nóng)田浸沒范圍是在現(xiàn)狀浸沒范圍的基礎(chǔ)上，順北川河下游向南推移，預(yù)測(cè)農(nóng)田浸沒范圍下限在西村村北附近，南北長約800 m，東西寬約500 m，預(yù)測(cè)農(nóng)田浸沒區(qū)總面積約0.4 km2。

3.3.3 橫泉村居民區(qū)浸沒范圍預(yù)測(cè)

橫泉村居民區(qū)處于大壩下游左岸Ⅱ級(jí)堆積階地和黃土臺(tái)地邊山區(qū)，黃土臺(tái)地下為一掩埋古河道，房屋地基為第四系低液限黏土，厚度一般在3 m以上，房屋基礎(chǔ)坐落于土層中，其下為卵石混合土、級(jí)配不良砂層，厚 20～30 m。

據(jù)地下水位等高線圖分析，橫泉村邊山一帶地下水總體流向?yàn)橛蓶|向西，并向奶奶廟泉、北川河河谷排泄。豐泉寺溝位于水庫壩址左岸與橫泉村之間，豐泉寺溝口處的地下水位低于橫泉村奶奶廟泉及奶奶廟泉東南側(cè)沖溝現(xiàn)狀房屋浸沒區(qū)的地下水位。豐泉寺溝口存在一地下水凹槽，為一地下水徑流排泄帶，由壩址左岸古河道繞滲的庫水多由豐泉寺溝口向下游北川河河谷徑流排泄。

壩址左岸庫水距現(xiàn)狀橫泉村奶奶廟泉及奶奶廟泉東南側(cè)沖溝房屋浸沒區(qū)約1.5 km，地下水滲徑較長，且二者之間存在一豐泉寺溝口地下水徑流排泄帶，故壩址左岸古河道與橫泉村奶奶廟泉及奶奶廟泉東南側(cè)沖溝房屋浸沒區(qū)所在古河道水力聯(lián)系相對(duì)較弱，當(dāng)水庫達(dá)正常蓄水位1 134.00 m時(shí)，現(xiàn)狀橫泉村居民區(qū)地下水位隨著庫水位的升高會(huì)有不同程度的抬高，但抬高幅度不會(huì)太大。

此外，據(jù)地下水等高線分析，奶奶廟泉地下水總體流向由東向西，主要接受東部山區(qū)變質(zhì)巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給，其次是大氣降水補(bǔ)給，通過古河道的水庫滲漏補(bǔ)給量相對(duì)較小。

另據(jù)橫泉村水井調(diào)查，除現(xiàn)狀橫泉村奶奶廟泉所在沖溝和奶奶廟泉東南側(cè)沖溝房屋浸沒區(qū)外，橫泉村居民區(qū)地下水位深一般在5 m以上，大多在8～15 m之間，最深達(dá)24.5 m，地下水位埋藏較深。此外，橫泉村所在地形相對(duì)較高。

綜上所述，預(yù)測(cè)水庫達(dá)正常蓄水位1 134.00 m時(shí)，橫泉村居民區(qū)奶奶廟泉所在沖溝和奶奶廟泉東南側(cè)沖溝的房屋將遭受浸沒，其范圍與現(xiàn)狀房屋浸沒范圍基本一致。