江蘇慶安水庫成庫條件分析

邵明星

(沈陽市鐵西區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣與行政執(zhí)法中心水利服務(wù)部，遼寧 沈陽 110027)

1 引言

在我國西南地區(qū)，通常存在著巖溶滲漏、塌陷等問題[1]，嚴(yán)重影響著大中型水庫的建設(shè)。許多學(xué)者就巖溶滲漏問題進(jìn)行了深入研究，取得了許多成果。裴建國等[2]劃分了西南巖溶石山地區(qū)巖溶地下水系統(tǒng)并統(tǒng)計了其主要特征值。盧耀如[3]概述了巖溶地區(qū)主要水利工程地質(zhì)問題與水庫類型及其防滲處理途徑。費英烈等[4]論述了巖溶地區(qū)水庫滲漏的基本地質(zhì)因素，總結(jié)了巖溶地區(qū)水庫滲漏的地質(zhì)規(guī)律。鄒成杰[5]將巖溶滲漏型式劃分為八組二十八種類型，將滲漏程度分為五級。趙瑞等[6]概述了水庫巖溶滲漏類型。

關(guān)于水庫滲漏模式和防滲技術(shù)，目前的研究成果頗豐。白永年[7]介紹了一些堤壩防滲加固技術(shù)。肖萬春[8]研究了水庫巖溶滲漏勘察技術(shù)的要點與方法。范玉龍等[9]分析了湖北宣恩縣境內(nèi)巖溶巖溶水系統(tǒng)的特征及巖溶水流動子系統(tǒng)的空間展布規(guī)律。杜毓超等[10]詳細(xì)分析了湖南新田水浸窩水庫的滲漏類型并提出了治理方案。盧曉鵬等[11]研究了清華洞暗河堵洞成庫與防滲技術(shù)。黃順濤[12]研究了斷裂構(gòu)造發(fā)育對貴州兩岔河水庫巖溶滲漏的影響。李擇衛(wèi)[13]分析了龍?zhí)逗铀畮煊野稁r溶滲漏問題。尹紅蓮等[14]研究了尼山水庫巖溶壩基的防滲處理。羅長軍[15]分析了帷幕灌漿技術(shù)在既有土壩可溶巖壩基中的應(yīng)用。

本文以江蘇慶安水庫為例，通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，從工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、水庫滲漏量等方面，分析論證其成庫條件。

2 工程概況

2.1 地形地貌

工程區(qū)地形相對高差100 m～150 m，岸坡多見懸崖陡壁。馬蹄河主要沿北北東向發(fā)育，河谷基本上屬“V”字型谷。庫區(qū)右岸以侵蝕堆積的低中山為主，嵐光山高程12 m～180 m，構(gòu)成馬蹄河與賈龍河之間的地形分水嶺。庫區(qū)左岸上游有面積不大的夷平面零星殘留于山地頂部，地貌形態(tài)以侵蝕溶蝕的低中山為主。庫區(qū)左岸下游，僅可見一相對較為寬闊的剝蝕面以及馬蹄河與明月河之間的地形分水嶺。

2.2 地層巖性

庫區(qū)主要出露地層有下寒武統(tǒng)龍王廟組、中寒武統(tǒng)陡坡寺組與雙龍?zhí)督M，巖性主要為白云巖、灰?guī)r、石英砂巖、頁巖。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫區(qū)位于黃花塘向斜東翼的近向斜軸部地帶，小江斷裂從庫區(qū)西部約20 km通過。受區(qū)域構(gòu)造的影響和控制，庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造線方向以近南北向為主。庫區(qū)內(nèi)巖層呈平緩的單斜產(chǎn)出，局部軟弱巖層中見有小褶曲，規(guī)模很小。節(jié)理裂隙較為發(fā)育，多為“X”型共軛出現(xiàn)，傾角較陡，多被巖層面切割。

3 滲流計算與分析

3.1 計算模型設(shè)計

為進(jìn)一步預(yù)測水庫蓄水前后庫壩區(qū)各工況下的滲漏量，對比分析帷幕防滲方案的防滲效果，最終推薦防滲方案。采用Modflow軟件對不同工況下的滲漏量進(jìn)行估算。

圖1 計算區(qū)網(wǎng)格剖分圖

圖2 計算區(qū)模型結(jié)構(gòu)圖

在模型區(qū)范圍內(nèi)，分別取不同的降水入滲系數(shù)值0.15、0.25，得到的年降雨入滲量見圖3。同樣，根據(jù)平面、垂向上滲透性的差異，對模型進(jìn)行分區(qū)、分層。滲透性分區(qū)見圖4。

圖3 年降雨入滲量分區(qū)

圖4 滲透性分區(qū)

本次數(shù)值模擬主要針對推薦的上壩址預(yù)測設(shè)定蓄水后無帷幕和設(shè)置帷幕兩種工況下的水庫壩基及繞壩滲漏量。蓄水水位分別為29 m和25 m。

無帷幕方案：壩址區(qū)和庫區(qū)均不設(shè)置防滲帷幕，計算水庫蓄水后的滲漏量與地下水流場分布情況。

防滲方案：在壩址區(qū)壩基壩肩設(shè)置防滲帷幕，其中帷幕線的長度分為兩種情況，即帷幕線長度約為1435 m(長線)和860 m(短線)。根據(jù)已建水庫資料，對防滲帷幕段的滲透系數(shù)取0.05 m/d。

3.2 計算結(jié)果及分析

計算結(jié)果見表1、表2。

表1 不同工況滲漏量一覽表(蓄水位29 m)

表2 不同工況下滲漏量一覽表(蓄水位25 m)

由計算結(jié)果可知：

(1)正常蓄水位為29 m時，庫壩區(qū)不設(shè)置防滲帷幕的情況下，水庫年滲漏量達(dá)到了930.75×104m3/a，為馬蹄河多年平均入庫徑流量(6690×104m3/a)的13.91%，滲漏量較大，屬于嚴(yán)重滲漏，須采取工程防滲處理措施；其中防滲處理措施的模擬分為兩種方案：①長線方案，該工況條件下，水庫年滲漏量約為273.75×104m3/a，占多年平均徑流量的4.09%，庫壩區(qū)采取防滲處理后的水庫滲漏量減小明顯，采取防滲措施后屬中等滲漏；②短線方案，該工況條件下，水庫滲漏量約為306.6×104m3/a，占多年平均徑流量的4.58%，屬于中等滲漏。

(2)正常蓄水位為25 m時，庫壩區(qū)不設(shè)置防滲帷幕的情況下，水庫年滲漏量達(dá)861.4×104m3/a，為馬蹄河多年平均入庫徑流量(6690×104m3/a)的12.88%，滲漏量較大，屬于嚴(yán)重滲漏，須采取工程防滲處理措施；其中防滲處理措施的模擬分為兩種方案：①長線方案，該工況條件下，水庫年滲漏量約為256.96×104m3/a，占多年平均徑流量的3.84%，庫壩區(qū)采取防滲處理后的水庫滲漏量減小明顯，采取防滲措施后屬中等滲漏；②短線方案，該工況條件下，水庫滲漏量約為284.7×104m3/a，占多年平均徑流量的4.26%，屬于中等滲漏。

4 結(jié)論

本次研究主要結(jié)論如下：

(1)在正常蓄水位為29 m時，慶安水庫基本不存在鄰谷滲漏及庫區(qū)滲漏問題，基本具備成庫條件；

(2)通過綜合分析對比，選擇上壩址為推薦壩址，上壩址在采取防滲措施后，壩址區(qū)滲漏量基本可控；

(3)根據(jù)滲漏量綜合估算，在水庫正常蓄水位29 m和25 m時，水庫須采取工程防滲處理措施。