磁窯河生態(tài)修復(fù)工程堤防及蓄水區(qū)工程地質(zhì)論述

張乾磊

（山西省汾河一壩管理局，山西 太原 030024）

磁窯河生態(tài)修復(fù)工程堤防及蓄水區(qū)工程地質(zhì)論述

張乾磊

（山西省汾河一壩管理局，山西 太原 030024）

磁窯河生態(tài)修復(fù)治理工程是汾河流域生態(tài)修復(fù)工程的重要組成部分，擬在交城縣磁窯河干流上擬建8座蓄水壩，使該河段形成連續(xù)的蓄水面，同時(shí)對兩岸進(jìn)行堤防修筑，從而達(dá)到該段河流的生態(tài)修復(fù)目的。

生態(tài)修復(fù)治理；堤防；蓄水區(qū)；滲漏量；浸沒問題；磁窯河

1 工程概況

磁窯河生態(tài)修復(fù)治理工程為汾河流域生態(tài)修復(fù)工程的組成部分，該工程北起規(guī)劃魏家溝水庫壩址處，終點(diǎn)至交城縣與文水縣交界處。主要建設(shè)內(nèi)容包括岸堤防護(hù)、河道疏浚整治、蓄水壩及兩岸綠化美化等。

本次擬在磁窯河魏家溝水庫規(guī)劃壩址處至磁窯河與瓦窯河交匯處之間約14.9 km的磁窯河兩岸修筑堤防，并對河道進(jìn)行疏浚、整治，同時(shí)在河道樁號(hào)3+ 800—8+000段擬建8座蓄水壩，形成連續(xù)的蓄水面，美化環(huán)境，修復(fù)生態(tài)。

2 堤防段工程地質(zhì)

2.1 地質(zhì)簡述

堤防段河谷局部彎曲，谷底寬40～140 m，地形較為平緩，地面高程為743.37～846.25 m。兩岸現(xiàn)主要為土質(zhì)岸坡，坡頂高出河床1.0～16.0 m，坡頂高程為751～853 m。河床斷面呈“U”型。

該段防洪堤及堤基出露地層主要為現(xiàn)代人工堆積物、第四系全新統(tǒng)河流相洪沖積物及二疊系上統(tǒng)上石盒子組?，F(xiàn)代人工堆積巖性由低液限粉土、低液限粘土、碎塊石、建筑及生活垃圾組成，局部為漿砌石，厚2.0～5.5 m，主要分布于兩岸堤防和護(hù)坡處。全新統(tǒng)洪沖積巖性由卵石混合土、級(jí)配不良礫和低液限粉（粘）土及含砂低液限粉（粘）土，組成。其中卵石混合土、級(jí)配不良礫，局部夾含砂低液限粘（粉）土透鏡體，厚0～30 m，分布于上游堤基及河谷；低液限粉（粘）土及含砂低液限粉（粘）土呈淡紅、淡黃色，局部夾級(jí)配不良砂、級(jí)配不良礫透鏡體，厚0～20m，分布于下游堤基及河谷。二疊系上統(tǒng)上石盒子組巖性為灰黃、黃綠色硬砂巖、粉砂巖及紫紅色、紫灰色薄層泥巖、砂質(zhì)泥巖，分布于上游堤基及河谷。

地下水類型主要為松散巖類孔隙水，含水層主要為全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、級(jí)配不良砂、級(jí)配不良礫等。地下水自磁窯河上游向下游徑流排泄。堤防樁號(hào)0+000—4+080段地下水位埋藏較深，樁號(hào)4+080—14+900段勘察期間地下水位埋深1.0～15.0 m。

2.2 堤防質(zhì)量評(píng)價(jià)

兩岸防洪堤治理段全長14.9 km，其中樁號(hào)0+ 000～3+500段主要為原河道，兩岸大多無堤防，局部堤防年久失修，損壞嚴(yán)重，砂漿脫落，壩基淘蝕嚴(yán)重，穩(wěn)定性很差。樁號(hào)3+500～14+900段兩岸均修筑有堤防，堤高2.0～5.5 m。3+500～5+050段為漿砌石堤防，其余地段為土質(zhì)堤防。土質(zhì)防洪堤堤高3～5 m，土質(zhì)堤防巖性主要為低液限粉土，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均，含大量礫石。據(jù)現(xiàn)場取樣試驗(yàn)，其干密度為1.31～1.37 g/cm3，平均值1.34 g/cm3，堤防表面有雨水淘蝕沖溝、鼠洞、雜草、落水洞和坍塌現(xiàn)象，堤身質(zhì)量較差，堤防土體抗沖刷能力差。建議對防洪堤治理段兩岸舊堤防全部拆除，全部新筑漿砌石防洪堤，堤基埋深不小于3 m。

3 蓄水區(qū)工程地質(zhì)

3.1 地質(zhì)簡述

蓄水區(qū)段地形較為平緩，河床地面高程為751.56～771.13 m，兩岸為堤防工程，堤高2.0～5.5 m，兩岸堤防外地形較平緩，地面高程752～779 m，現(xiàn)主要為建筑房屋、耕地及林地。

該段地層主要為現(xiàn)代人工堆積物、第四系全新統(tǒng)河流相洪沖積物。人工堆積巖性主要為低液限粉土、低液限粘土，碎塊石、建筑和生活垃圾，局部為漿砌石，厚2.0～5.5 m，分布于左右岸堤防。全新統(tǒng)洪沖積巖性主要由級(jí)配不良礫和低液限粉（粘）土組成。其中級(jí)配不良礫厚0～6 m，分布于1號(hào)、2號(hào)蓄水區(qū)及兩岸；低液限粉（粘）土呈淡紅、淡黃色，局部夾級(jí)配不良砂、級(jí)配不良礫透鏡體，厚1～16 m，分布于3～8號(hào)蓄水區(qū)及兩岸。

地下水類型為松散巖類孔隙水。含水層主要為全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、級(jí)配不良砂、級(jí)配不良礫等，富水性主要受顆粒大小、級(jí)配和地形地貌等因素制約，富水性差。地下水自磁窯河上游向下游逕流排泄?？辈炱陂g地下水位埋深0～15.0 m。

3.2 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.2.1 堤基滲漏

堤防樁號(hào)3+500—8+000段為蓄水段，堤基巖性主要為全新統(tǒng)級(jí)配不良礫、低液限粉（粘）土層，其滲透系數(shù)為0.10～10.4 m/d，屬中等～強(qiáng)透水層，且在蓄水段兩岸堤基連續(xù)分布，構(gòu)成滲漏層位；下部低液限粘（粉）土具微～弱透水性，可視為隔水層。在蓄水區(qū)水位抬高后與磁窯河外側(cè)地下水位形成的水頭差作用下，蓄水段的水將通過堤基向堤外滲漏，故蓄水段存在滲漏問題?，F(xiàn)采用公式（1）對蓄水段滲漏量進(jìn)行估算，計(jì)算結(jié)果見表1。由表1可知，蓄水段正常蓄水位時(shí)，1號(hào)蓄水區(qū)滲漏量為2 437.5 m3/d，滲漏量較大；2～8號(hào)蓄水區(qū)各蓄水段滲漏量在0～572.6 m3/d之間，滲漏量較小。建議對堤基筑防滲墻，墻底深入下部低液限粉（粘）1～2 m。

式中：Q——堤基滲漏量，m3/d；

B——滲漏帶寬度，m；

k——堤基土滲透系數(shù)，m/d；

H——正常蓄水位時(shí)堤內(nèi)外水位差，m；

M——堤基透水層厚度，m；

2b——平均堤基寬度，m。

表1 蓄水段堤基滲漏量計(jì)算成果表

3.2.2 堤外浸沒

該河道治理段8個(gè)蓄水區(qū)蓄水后，將改變目前的地下水位現(xiàn)狀。蓄水區(qū)上部級(jí)配不良礫、低液限粉（黏）土層，屬中等～強(qiáng)透水層，入滲條件較好，當(dāng)蓄水區(qū)蓄水后，兩岸地下水水位將會(huì)抬高，可能存在浸沒問題。浸沒地下水臨界埋深按照公式（2）計(jì)算。

式中：HCR——浸沒地下水臨界埋深，m；

HK——土壤毛細(xì)水最大上升高度，m；

△H——安全超高值，農(nóng)業(yè)區(qū)（農(nóng)作物根系深度）取0.5 m，居民區(qū)建筑物基礎(chǔ)埋置深度取1.5 m。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，級(jí)配不良礫層毛細(xì)水最大上升高度0.5 m，低液限粉土層毛細(xì)水最大上升高度1.2 m。計(jì)算結(jié)果見表2。經(jīng)計(jì)算，蓄水區(qū)兩岸雍高地下水埋深均大于浸沒臨界埋深，故蓄水區(qū)兩岸不存在浸沒問題。

表2 蓄水區(qū)對堤外浸沒影響計(jì)算成果表

4 結(jié)論及建議

1～8號(hào)蓄水區(qū)兩岸現(xiàn)局部筑的漿砌石防洪堤，其余段為土質(zhì)岸坡。舊漿砌石防洪堤局部堤防年久失修，損壞嚴(yán)重，砂漿脫落，壩基淘蝕嚴(yán)重，穩(wěn)定性很差；土質(zhì)岸坡表面有雨水淘蝕沖溝、鼠洞、雜草、落水洞和坍塌現(xiàn)象，堤身質(zhì)量較差，且抗沖刷能力差。建議對防洪堤治理段兩岸舊堤防全部拆除，全部新筑漿砌石防洪堤，堤基埋深不小于3 m。堤基巖性主要為卵石混合土、級(jí)配不良礫和低液限粉（粘）土及含砂低液限粉（粘）土，其中級(jí)配不良礫滲透系數(shù)為0.10～10.4 m/d，屬中等～強(qiáng)透水層，蓄水區(qū)正常蓄水后存在滲漏問題，建議對在蓄水區(qū)兩岸筑防滲墻，墻底深入下部低液限粉（粘）1～2 m，確保蓄水區(qū)蓄水后形成穩(wěn)定的水面。

S152.7+2

C

1004-7042（2017）04-0035-02

張乾磊（1981-），男，2001年畢業(yè)于山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院水政水資源專業(yè)，助理工程師。

2016-02-03；

2016-03-15