泉州市洛江區(qū)八峰水庫水文地質(zhì)條件淺析

李高明

(泉州市洛江區(qū)農(nóng)業(yè)水務(wù)局， 福建 泉州 362011)

泉州市洛江區(qū)八峰水庫水文地質(zhì)條件淺析

李高明

(泉州市洛江區(qū)農(nóng)業(yè)水務(wù)局， 福建 泉州 362011)

為保障八峰水庫科學(xué)、合理選定設(shè)計(jì)參數(shù)，本文針對(duì)壩址處的水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，以期為類似水利工程前期勘測(cè)設(shè)計(jì)提供參考。選定溪口水文站作參證站，推算參證站多年平均徑流量，利用降雨徑流關(guān)系推算壩址處多年平均流量。工程區(qū)屬中低山丘陵地貌，應(yīng)按Ⅶ度抗震設(shè)防，庫盆多由凝灰熔巖組成，局部為第四系坡殘積層覆蓋。壓水試驗(yàn)表面，相對(duì)隔水層埋深：右岸6～20m，左岸5～17m，河床約1m。

八峰水庫； 參證站； P-Ⅲ型曲線適配； 設(shè)計(jì)洪水； 地震動(dòng)峰值加速度

1 概 述

泉州市洛江區(qū)地處福建省東南沿海，洛陽江畔，東西寬16.7km，南北長(zhǎng)42.6km，東北隔洛陽江與惠安縣相望，北臨仙游縣，西連南安市，南接泉州市豐澤區(qū)，是泉州市東北區(qū)軸心。八峰水庫位于洛江區(qū)羅溪鎮(zhèn)北部洪四溪八峰山，是一座以供水為主結(jié)合灌溉的水利工程。水庫建成后，與上游車戽、前洋水庫聯(lián)合調(diào)度，日供水能力將達(dá)3.0萬t/d，可滿足下游2500畝農(nóng)田灌溉用水需求。

八峰水庫位于羅溪上游，壩址以上控制流域面積33.65km2。羅溪流域地勢(shì)由北向南傾斜，河流全長(zhǎng)41km，平均坡降7.8‰，水系呈條帶狀，支流眾多，水資源較為豐富。流域內(nèi)峰巒疊嶂，地勢(shì)北高南低，河道兩岸基巖裸露，坡陡流急，上下游落差較大，河系發(fā)育，屬山區(qū)河流。至2002年，流域內(nèi)已建成中型水庫1座，小(1)型水庫4座，小(2)型水庫11座，塘壩110處。

2 水文條件分析

2.1 基本資料分析

八峰水庫流域未設(shè)水文測(cè)站，附近木蘭溪流域上游古賴溪設(shè)有溪口水文站，控制流域面積20.9km2，1986年設(shè)站觀測(cè)至今，具有雨量、流量測(cè)數(shù)，屬國(guó)家級(jí)水文站。木蘭溪流域上游苦溪建有古洋水庫，控制流域面積26.81km2，中型水庫，具有1962年至今的雨量、流量資料。

八峰水庫以上流域共有4個(gè)雨量站：西頭埔、馬甲、巷仔、羅中。西頭埔、馬甲設(shè)于1956年，具有1956年至今的雨量觀測(cè)資料；巷仔具有1972—1975年、1978年至今的雨量觀測(cè)資料；羅中具有1956—1958年、1964年至今的雨量觀測(cè)資料。

參證站古賴溪溪口水文站以上流域共有5個(gè)雨量站：內(nèi)洋、佛堂、溪口、金沙、度尾。內(nèi)洋、佛堂、溪口均于1985年設(shè)站；金沙于1965年設(shè)站，度尾于1956年設(shè)站，均具有設(shè)站至今的雨量觀測(cè)資料。

2.2 水文氣象條件分析

羅溪流域?qū)倌蟻啛釒夂?，四季分明，暖熱濕?rùn)，日照充足，雨量充沛。多年平均氣溫20.7℃，多年平均無霜期358天。極端高溫39.0℃，極端低溫-1.8℃。絕對(duì)濕度19.9hPa，相對(duì)濕度76%，多年平均風(fēng)速2.2m/s，最大風(fēng)速25m/s。

羅溪流域多年平均年降雨量1480mm，多年平均陸地蒸發(fā)量720mm，多年平均水面蒸發(fā)量1110mm，多年平均徑流深760mm。受氣候和地形影響，降水量空間差異明顯，形成自南部沿海平原向西北部山區(qū)遞增的趨勢(shì)，并隨海拔的升高而增加。羅溪流域內(nèi)降水量年內(nèi)分配不均，年際降雨量變化較大，雨量主要集中在汛期4—9月，約占全年的70%。

2.3 徑流量分析

2.3.1 參證站徑流量分析

八峰水庫采用位于木蘭溪流域上游古賴溪的溪口水文站作為參證站。溪口水文站以上流域共有5個(gè)雨量站，分別對(duì)內(nèi)洋、佛堂、溪口、金沙、度尾站的雨量資料進(jìn)行相關(guān)分析[1-3]，延長(zhǎng)各站自1956年起的雨量資料，推算5個(gè)站1956—2009年共54年雨量資料系列，得出多年平均雨量為1768.4mm，以此作為參證站的平均面雨量。

建立溪口水文站年平均徑流深與年平均降雨量的線性回歸方程，并進(jìn)行溪口水文站年平均徑流深的數(shù)據(jù)插補(bǔ)延長(zhǎng)，建立的回歸方程為y=1.028x-817.87，根據(jù)分析得兩者相關(guān)系數(shù)為0.93，相關(guān)性良好。經(jīng)插補(bǔ)延長(zhǎng)，溪口水文站1956—2009年多年平均徑流量0.66m3/s，多年平均徑流深1000.1mm，徑流系數(shù)0.566。

2.3.2 降雨徑流推算

八峰水庫壩址以上流域現(xiàn)有西頭埔、馬甲、巷仔、羅中4個(gè)雨量站的雨量觀測(cè)資料，將巷仔站、羅中站雨量觀測(cè)資料和西頭埔站雨量觀測(cè)資料做相關(guān)分析，將兩站的雨量資料插補(bǔ)延長(zhǎng)至1956年，采用4個(gè)站1956—2009年共54年雨量資料的平均值作為八峰水庫流域內(nèi)平均面雨量。按P-Ⅲ型曲線適線分析[4]，八峰水庫流域內(nèi)多年平均降雨量為1578.7mm，Cv=0.20，Cs=2.5Cv[5]。

八峰水庫流域內(nèi)無實(shí)測(cè)流量資料，壩址處徑流計(jì)算采用參證站降雨徑流關(guān)系加以修正進(jìn)行推算，溪口水文站徑流回歸方程為y=1.028x-817.87。壩址處流量年內(nèi)分配，1956—1961年采用降雨量相近年份的降雨年內(nèi)分配比，1962—1985年采用附近古洋水庫相應(yīng)年份的流量年內(nèi)分配比，1986—2009年采用溪口水文站相應(yīng)年份的流量年內(nèi)分配比。

計(jì)算八峰水庫壩址處逐年各月平均流量，根據(jù)壩址處1956年4月至2009月3月流量系列資料，經(jīng)頻率計(jì)算按P-Ⅲ曲線適線，計(jì)算得八峰水庫壩址處多年平均流量Q=0.865m3/s，Cv=0.37，Cs=2.5Cv，多年平均年徑流量2727.7萬m3，多年平均年徑流深810.6mm，徑流系數(shù)0.51。根據(jù)以上分析成果計(jì)算得八峰水庫壩址處不同保證率流量成果，見表1。

表1 八峰水庫年徑流分析成果

2.4 洪水計(jì)算

2.4.1 設(shè)計(jì)洪水分析

流域內(nèi)洪水主要由峰面雨和臺(tái)風(fēng)雨形成，以前者為主，多發(fā)生于4—9月，洪水特點(diǎn)是暴漲暴落，來勢(shì)兇，洪峰大。洪水設(shè)計(jì)采用暴雨推求洪水，根據(jù)《福建省暴雨等值線圖》查得該流域暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)，見表2。

表2 暴雨參數(shù)

注CS=3.5CV。

根據(jù)八峰水庫流域特征值和暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)，采用推理公式法、瞬時(shí)單位線法[6]計(jì)算，推得設(shè)計(jì)洪水成果，見表3。

表3 洪水計(jì)算成果 單位：m3/s

根據(jù)表3比較分析，從工程安全角度出發(fā)，采用推理公式法計(jì)算成果。設(shè)計(jì)洪水過程線根據(jù)福建省概化過程線進(jìn)行計(jì)算，形狀系數(shù)r=Wi/(QmiT×3600)，設(shè)計(jì)洪水總量Wi=1000RiF。

經(jīng)計(jì)算，八峰水庫50年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量456m3/s，最大24h設(shè)計(jì)洪水總量833.5萬m3；500年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量692m3/s，最大24h設(shè)計(jì)洪水總量1260.7萬m3。

2.4.2 施工期選擇

依據(jù)工程設(shè)計(jì)、施工條件要求，在枯水期中選擇幾個(gè)不同時(shí)段，根據(jù)溪口水文站實(shí)測(cè)最大流量資料，采用流域面積比法，計(jì)算得八峰水庫不同施工枯水期設(shè)計(jì)洪水成果。對(duì)各時(shí)段洪水成果比較分析，綜合考慮八峰水庫壩址工程條件，選用施工期長(zhǎng)、施工洪水較大的10月至次年2月作為水庫施工枯水期，施工期P=20% 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果見表4。

表4 八峰水庫施工枯水期洪水計(jì)算成果 單位：m3/s

2.5 水位-流量關(guān)系曲線

八峰水庫壩址處河段無實(shí)測(cè)水位、流量資料。壩址處河段順直，河床底部基巖出露，兩側(cè)岸壁有少量灌木，河底有雜草，根據(jù)河槽特征及該河段實(shí)測(cè)1∶1000地形圖，采用曼寧公式計(jì)算壩址處水位—流量關(guān)系曲線，見表5。

表5 八峰水庫壩址水位—流量關(guān)系曲線

3 地質(zhì)條件分析

3.1 地質(zhì)概況分析

工程區(qū)位于洛江區(qū)羅溪鎮(zhèn)，平潭—東山北東向構(gòu)造斷裂帶西側(cè)，清流—安溪北西向斷裂帶東側(cè)，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造以北西向、北東向?yàn)橹?，高程?20.00～700.00m，屬中低山丘陵地貌。山體切割較深，山峰較高峻，河谷多呈“V”字形，山坡植被覆蓋較好，河谷兩岸山坡坡度一般在30°以上。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)，該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，堅(jiān)硬場(chǎng)地的地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s。建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按Ⅶ度抗震設(shè)防。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)性斷裂構(gòu)造，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定。

3.2 工程地質(zhì)條件分析

庫區(qū)呈長(zhǎng)條形，為山區(qū)峽谷型水庫。庫盆大部分由堅(jiān)硬密實(shí)的凝灰熔巖組成，巖體透水性弱。庫區(qū)兩岸山體雄厚，無低洼啞口和斷裂構(gòu)造，不會(huì)產(chǎn)生向鄰谷的永久性滲漏。庫岸以巖質(zhì)邊坡為主，無不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，基本穩(wěn)定。上游固體徑流來源較少，庫區(qū)無可供開采的重要礦產(chǎn)資源和重要的文化古跡。

壩址河谷呈開闊“V”字形，谷底寬25～35m，兩岸較對(duì)稱，兩岸自然坡度45°～60°，大部分基巖出露，局部為第四系坡殘積層覆蓋；河床大部分基巖出露，局部為砂卵礫石、漂石覆蓋。其中，第四系地層主要為殘積粉質(zhì)黏土夾碎石，厚0.4～1m，河床砂卵礫石厚1～2m。

壩址基巖的巖性單一，為侏羅系南園組凝灰熔巖，兩岸風(fēng)化較淺，左岸強(qiáng)風(fēng)化埋深2～6m，右岸大部分弱風(fēng)化基巖裸露，巖體較完整。主要斷層F1位于右岸壩軸線下游約100m處，產(chǎn)狀為NE15°，傾角76°，寬 0.2～0.3m，充填斷層角礫巖和斷層泥，為壓扭性斷層。

3.3 水文地質(zhì)條件分析

壩址地下水主要為孔隙水和裂隙水兩種，孔隙水主要賦存于第四系地層中，裂隙水主要賦存于節(jié)理裂隙中。地下水受大氣降水補(bǔ)給，向河流、溝谷的方向排泄。地下水位埋深左岸為3～20m，右岸為5～15m。

巖體的透水性隨巖體風(fēng)化狀態(tài)和節(jié)理裂隙發(fā)育程度而異。根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果，強(qiáng)風(fēng)化巖屬強(qiáng)透水層，弱風(fēng)化巖為中等透水層～弱透水層，微風(fēng)化巖為弱～微透水層；在斷裂、裂隙發(fā)育處，滲透性增強(qiáng)，呈強(qiáng)透水～極強(qiáng)透水。相對(duì)隔水層埋深(q<3Lu)：右岸6～20m，左岸5～17m，河床約1m。

在壩址處分別取地下水樣和地表水樣各1件進(jìn)行水質(zhì)分析，根據(jù)水質(zhì)分析成果，按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50287—2016)附錄G評(píng)價(jià)：環(huán)境水對(duì)混凝土無腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

4 結(jié) 語

泉州市洛江區(qū)八峰水庫位于羅溪上游，壩址以上控制流域面積33.65km2，是一座以供水為主結(jié)合灌溉的水利工程。為保障八峰水庫科學(xué)、合理選定設(shè)計(jì)參數(shù)，本文針對(duì)壩址處的水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析，以期為類似水利工程前期勘測(cè)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

本文選定溪口水文站作為參證站，通過徑流量分析和降雨徑流推算，得出參證站多年平均徑流量0.66m3/s，徑流系數(shù)0.566。壩址處徑流采用參證站的降雨徑流關(guān)系修正推算，P-Ⅲ曲線適線，八峰水庫壩址處多年平均流量Q=0.865m3/s，多年平均年徑流深810.6mm。采用暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，50年一遇洪峰流量456m3/s，500年一遇洪峰流量692m3/s。采用流域面積比法，計(jì)算不同枯水期設(shè)計(jì)洪水，選定施工期為10月至次年2月。

工程區(qū)屬中低山丘陵地貌，河谷多呈“V”字形，地震動(dòng)峰值加速度0.10g，按Ⅶ度抗震設(shè)防。庫盆由凝灰熔巖組成，透水性弱，兩岸山體雄厚，無低洼啞口和斷裂構(gòu)造。大部分基巖出露，局部為第四系坡殘積層覆蓋，兩岸風(fēng)化較淺，巖體較完整。壩址孔隙水賦存于第四系地層，裂隙水賦存于節(jié)理裂隙，受大氣降水補(bǔ)給。壓水試驗(yàn)表面，相對(duì)隔水層埋深(q<3Lu)：右岸6～20m，左岸5～17m，河床約1m。

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On hydrogeological conditions of Bafeng Reservoir in Luojiang District of Quanzhou

LI Gaoming

(QuanzhouLuojiangDistrictAgriculturalWaterAuthority,Quanzhou362011,China)

In the paper, the hydrogeological conditions of dam site are analyzed in order to ensure scientific and reasonable selection of design parameters in Bafeng Reservoir, thereby providing reference for pro-phase survey design of similar water conservancy projects. Xikou Hydrologic Station is selected as a benchmark station for calculating average runoff of the benchmark station for many years. The rainfall runoff relationship is utilized for calculating the average runoff of the dam site for many years. The engineering area belongs to medium and low mountain hill landform, Degree Ⅶ seismic fortification should be adopted. The reservoir basin is mostly composed of tuff lava. It is locally covered by quaternary eluvial slope lamination. The relative aquiclude buried depth on water pressure test surface: 6～20m on the right bank, 5～17m on the left bank, and about 1m for the riverbed.

Bafeng Reservoir; benchmark station; P-Ⅲ curve fit; design flood; earthquake dynamic peak value acceleration

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.08.023

TV211

A

2096-0131(2017)08- 0080- 04