淺析巖溶地區(qū)水庫工程不同灌漿方案對(duì)徑流分析計(jì)算的影響

張濤 劉吉敏

【摘要】巖溶或稱喀斯特，主要指水對(duì)可溶性巖石的溶蝕作用，并伴有水流侵蝕、沖蝕和重力崩塌等次生作用，形成多種地表、地下奇異景觀與現(xiàn)象組合。巖溶地區(qū)巖石裸露，土層相對(duì)較薄，土壤含水量較少，在巖溶山區(qū)不易形成地表明流，而是通過地下巖溶裂隙、管道或暗河匯入主河道，受自然地理?xiàng)l件的限制，干旱缺水是制約巖溶地區(qū)脫貧攻堅(jiān)的關(guān)鍵因素之一。本文以貴州省開陽縣老林水庫工程為例，根據(jù)分析工程水文地質(zhì)條件、巖溶發(fā)育情況，與此采取的不同灌漿方案，簡(jiǎn)要分析其對(duì)徑流計(jì)算的影響。

【關(guān)鍵詞】巖溶；老林水庫；灌漿方案；來水量；供水量

1、工程概況

開陽縣位于貴州省中部、貴陽市東北部。老林水庫位于開陽縣宅吉鄉(xiāng)官莊村老林，工程所在河流為烏江右岸一級(jí)支流龍洞灣河。壩址以上流域集水面積8.5km2，主河道長(zhǎng)3.73km，加權(quán)平均比降23.7‰。工程區(qū)地處烏江右岸，多年平均降水量為1000mm，多年平均徑流深為400mm，為一般降水低值區(qū)。

老林水庫是一座以鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村人畜供水、灌溉的綜合性水利工程，水庫設(shè)計(jì)正常蓄水位895.00m，相應(yīng)庫容124萬m3，調(diào)節(jié)庫容114.2萬m3，庫容系數(shù)33.6%，總庫容182萬m3，工程規(guī)模為小（1）型。

2、區(qū)域水文地質(zhì)條件

工程區(qū)地貌主要受山盆期與烏江期的運(yùn)動(dòng)作用而形成，由于受烏江的的切割，導(dǎo)致烏江流域地勢(shì)及地下水分布高程都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于山盆期地貌區(qū)的地勢(shì)及地下水分布高程，即烏江為測(cè)區(qū)內(nèi)地下水及地表水的最低排泄面，其他區(qū)域的地下水及地表水以各種形式向其排泄。烏江及兩岸沿線受烏江的深切割影響，地下水埋藏較深，巖溶發(fā)育方向以豎直向?yàn)橹?；在遠(yuǎn)離烏江的山盆期地貌區(qū)，地下水埋藏相對(duì)較淺，巖溶發(fā)育方向以水平向?yàn)橹鳎罱K發(fā)育方向向?yàn)踅貛Э繑n，從而地下水被烏江所襲奪。

庫區(qū)主要發(fā)育有下壩斷層，地下水補(bǔ)給主要來源于大氣降水，次為地表水及相近含水層地下水的補(bǔ)給。由于區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖大面積分布，為巖溶發(fā)育區(qū)，地下水系統(tǒng)較為發(fā)育，大氣降水經(jīng)天窗、溶洞、落水洞等地表巖溶型態(tài)匯流、地面滲流方式補(bǔ)給地下水，通過巖溶管道系統(tǒng)、巖溶泉、裂隙泉等方式運(yùn)移排泄。因此，受斷層及巖溶構(gòu)造的影響，庫區(qū)河道常年無水流，僅在主汛期（5-8月）幾個(gè)月河道才見明流，于此，加大了蓄水成庫的難度。

3、工程防滲方案

老林水庫處于巖溶中等至強(qiáng)發(fā)育區(qū)，滲漏問題主要為巖溶滲漏類型，庫區(qū)河谷屬排泄型巖溶水動(dòng)力類型河谷，在枯水期庫盆內(nèi)地下水普遍埋深30-46m，在豐水期壩址處河床地表水高于兩岸地下水分布高程，兩岸地下水分布高程均低于水庫正常蓄水位，根據(jù)其工程及水文地質(zhì)條件，主要采取的防滲方案有垂直防滲和水平防滲。

水平防滲主要是鋪蓋法，沿庫區(qū)全鋪設(shè)防滲材料至正常蓄水位以上，以達(dá)到庫盆為全封閉從而水庫蓄水的目的，此方案下，庫盆內(nèi)的庫水與庫盆以下的地下水無水力聯(lián)系，屬于兩個(gè)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。

垂直防滲主要為帷幕灌漿，結(jié)合封堵方法，在庫首及兩岸實(shí)施灌漿，兩岸帷幕端點(diǎn)接擬定的正常蓄水位高程相對(duì)應(yīng)的地下水位，帷幕下限總體以兩岸最低水位作為控制，上游集水面積內(nèi)的地表水及地下水進(jìn)入庫區(qū)，庫區(qū)地下水相應(yīng)壅高，土壤包氣帶及飽水帶蓄滿溢出地表，從而解決水庫滲漏以達(dá)到蓄水成庫的目的，此方案下，庫盆內(nèi)的庫水與庫盆以下的地下水屬于同一個(gè)水文地質(zhì)單元。

4、不同防滲方案對(duì)徑流計(jì)算的影響

根據(jù)水文計(jì)算，老林水庫壩址處多年平均天然來水量為340萬m3，其中汛期（5-10月）平均來水量為276萬m3/a，占多年平均來水量的81.3%，枯期（11-4月）平均來水量為63.6萬m3/a，占多年平均來水量的18.7 %，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查，枯期庫區(qū)河道無地表明流，即使是汛期，由于區(qū)域內(nèi)巖溶發(fā)育，土壤包氣帶和飽水帶不易蓄滿，一日降水量少于40mm左右，庫區(qū)也不能產(chǎn)生超滲產(chǎn)流或者是蓄滿產(chǎn)流而形成地表徑流，采用水平防滲的情況下，枯期以及汛期部分月旬的降水將通過地下徑流進(jìn)入巖溶管道，不能匯入庫區(qū)，根據(jù)降水資料分析，在此工況下老林水庫壩址以上流域多年平均徑流量?jī)H約35%的徑流量能進(jìn)入庫區(qū)，即壩址處多年平均徑流量約119萬m3/a，而與此相應(yīng)的供水量?jī)H約50萬m3/a，相對(duì)于垂直防滲方案下的供水量而言減少了110萬m3/a左右。

5、結(jié)語

根據(jù)上述分析，采用水平防滲較垂直防滲減少了庫區(qū)來水量，從而減少了供水量。而對(duì)于本工程受水區(qū)這樣一個(gè)無穩(wěn)定供水水源和嚴(yán)重缺水的鄉(xiāng)鎮(zhèn)來說，修建一座較大規(guī)模的蓄水工程以解決區(qū)域工程性缺水的瓶頸制約，對(duì)整個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水資源供給保障來說，無疑是強(qiáng)有力的后備力量。雖然采用水平防滲能夠節(jié)約一定的投資，但卻失去了脫貧攻堅(jiān)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重大意義。因此，在水文分析計(jì)算中，應(yīng)充分與各專業(yè)對(duì)接，根據(jù)工程總體方案，結(jié)合受水區(qū)需水要求、水資源條件等因素，有的放矢的進(jìn)行水文分析計(jì)算。

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