□宋婷婷（河南省豫北水利勘測設(shè)計院）

安陽洹河西湖閘工程滲漏分析

□宋婷婷（河南省豫北水利勘測設(shè)計院）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的持續(xù)提高,中國的水庫項目建設(shè)獲得了相對大程度上的進步,為中國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提升做出關(guān)鍵貢獻。水閘在航運過程和水利工程建設(shè)中具有舉足輕重的作用，其施工質(zhì)量的好壞直接影響后期水流控制和排放的效果，因此，在水閘設(shè)計施工過程中，要嚴(yán)格按照水流排放量需要來操作，以提高水閘的使用壽命和運行效果。文章主要是介紹了安陽市引岳入安二期工程PPP項目洹河（蓄水）西湖閘工程的概況和滲漏原因分析。

洹河西湖閘；工程；滲漏原因；分析

1 安陽洹河西湖閘工程概況

安陽洹河西湖閘工程，位于安陽市區(qū)，洹河南士旺橋上游250 m處，洹河樁號18+120，河口寬度117 m。按50 a一遇洪水設(shè)計，設(shè)計流量2 300 m3/s，100 a一遇洪水校核，校核流量為3 600 m3/s。主要由節(jié)制閘及配套管理設(shè)施組成。節(jié)制閘布置共9孔，單孔凈寬10 m，蓄水位為83 m，節(jié)制閘閘底板高程為75.40 m，閘前蓄水深7.60 m。最大過閘流量3 600 m3/s，工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。閘室上部設(shè)工作橋一座，橋面凈寬9 m，設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)采用公路Ⅱ級。施工導(dǎo)流采用明渠開挖，從河道右岸管理辦公用房外側(cè)布置，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)確定為10 a一遇，導(dǎo)流流量按23.74 m3/s設(shè)計。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

擬建閘址處于安陽市殷都區(qū)南士旺村東部，兩岸地勢較為平坦，左岸地面標(biāo)高84.70～87.87 m，右岸地面標(biāo)高81.60～82.64 m，河道范圍內(nèi)高程76.88～80.68 m。

2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)受新華夏系的活動性斷裂構(gòu)造控制，差異運動十分明顯。存在近南北和近東西兩組規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造，主要為東西向的安陽南、北斷裂和南北向的磁縣斷裂、韓陵山斷裂所控制。

2.3 水文地質(zhì)條件

2.3.1 地表水

閘址區(qū)河水主要補給來源為安陽河地表徑流，其次為大氣降水。勘探期間河流水面水位為76.44～77.14 m。

2.3.2 地下水

勘探期間，在30 m的勘探深度范圍內(nèi)，各鉆孔均見地下水，地下水位埋深在0.80～9.60 m之間，水位高程在75.91～77.00 m之間。地下水類型屬潛水，主要由河水下滲、側(cè)滲補給，地下水變化幅度為1～4 m，多年動態(tài)變化主要受大氣降水控制。2.4各單元土體的滲透性

本次勘察對所取原狀土樣作室內(nèi)滲透性試驗，并對部分鉆孔作了現(xiàn)場注水試驗，對礫巖和粘土巖進行了鉆孔壓水試驗。滲透結(jié)果顯示如表1所示。

表1 各單元土體滲透系數(shù)統(tǒng)計及建議值表

3 工程區(qū)滲漏分析

3.1 庫區(qū)滲漏分析

閘址處位于安陽河沖洪積扇的西北部，從閘址處向南方向，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度9～40 m，下伏上第三系泥巖構(gòu)成隔水底板，上覆粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)粘土構(gòu)成弱透水層，由于其與主要含水層組性質(zhì)的差異，使其具有相對隔水頂板的性質(zhì)，主要含水層組地下水則具有相對承壓水的性質(zhì)，上覆弱透水層本身也是一個較弱的潛水含水層。

閘址處向東偏南方向，近閘址處第三系泥巖出露10～15 m，其上砂卵石呈尖滅狀態(tài)。再向前延伸，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度10～20 m，下伏上第三系泥巖，由于鋼廠、電廠集中強烈開采地下水，使本區(qū)地下水形成了區(qū)域性下降漏斗，使得潛水被疏干，造成安陽河水體的強烈滲入補給。

3.1.1 庫區(qū)底部滲漏分析

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和鉆探成果，現(xiàn)洹河河道底部從閘址處向上游至大正村蓄水范圍內(nèi)，河道內(nèi)上部大部分為0.50～3 m厚的淤泥質(zhì)土，下部為卵石，同時現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)河道內(nèi)分布有較多的魚塘，魚塘均為過去挖砂形成，從現(xiàn)場觀測，魚塘自水面向下地層均為卵石，卵石下部均分布有第三系粘土巖，為弱透水性，第三系粘土巖為隔水底板，可不考慮垂直向下滲漏問題。同時經(jīng)現(xiàn)場觀測，魚塘內(nèi)均有水且出露卵石，初步分析，現(xiàn)有水系統(tǒng)循環(huán)環(huán)境中，滲漏量較小。

3.1.2 庫區(qū)左岸滲漏分析

庫區(qū)左岸為安陽河沖洪積扇的北部邊界，根據(jù)閘址上游1.20 km處南水北調(diào)總干渠洹河倒虹吸地質(zhì)資料，洹河左岸高程69.02～78.60 m之間揭露第四系全新統(tǒng)和中更新統(tǒng)卵石，從洹河左岸向西北方向延伸約500 m后地層為第三系粘土巖，為弱透水性。

根據(jù)調(diào)查，南水北調(diào)總干渠洹河倒虹吸至大正村段，左岸岸坡為中粉質(zhì)壤土，為弱透水性，岸坡底部均分布有卵石，強透水性，但洹河向北卵石逐漸消失，為第三系地層粘土巖，為弱透水性。

因此，河道蓄水后，可不考慮庫區(qū)沿左岸卵石層向外滲漏問題。

3.1.3 庫區(qū)右岸滲漏分析

庫區(qū)右岸滲漏分兩塊進行分析，一是庫水向南滲漏，二是庫水向東偏南方向滲漏。

3.1.3.1 庫水向南滲漏采用二種方法計算

一種方法是：采用河流現(xiàn)有狀態(tài)下入滲補給量估算滲漏量

式中：q1—河流單位長度入滲補給系數(shù)（m3/d·m），取9.02；l—（m），取3 000 m。

第二種方法是：采用徑流補給量估算滲漏量

式中：Q徑—滲漏量（m3/d）；K—透水層滲透系數(shù)（m/d），取350；B—徑流補給寬度（m），取2 500；M—含水層厚度（m），取10；i—水力坡度，取4.70×10-3。

比較以上兩種方法計算的結(jié)果，具有較好的一致性，計算結(jié)果基本吻合。故這里采用第二種方法取得的成果。即庫區(qū)右岸沿卵石層向南滲漏量為4.11×104m3/d。

3.1.3.2 庫水向東偏南滲漏計算

由于鋼廠、電廠強烈開采地下水，使地下水形成了區(qū)域性下降漏斗，使得潛水被疏干，造成水力坡度大大提高，但由于閘址區(qū)地層為弱透水性。因此

式中：Q徑—滲漏量（m3/d）；K—透水層滲透系數(shù)（m/d），取0.30；B—徑流補給寬度（m），取500；M—含水層厚度（m），取10；i—水力坡度，取0.10。

即庫區(qū)右岸向東偏南滲漏量為1.50×103m3/d。

綜上所述河道蓄水后，庫區(qū)右岸存在向南、向東偏南滲漏問題。滲漏量為4.26×104m3/d。

3.2 閘址處滲漏分析

3.2.1 閘基滲透

河床下卵石屬強透水層，滲流方式主要是壩基下卵石層的壩下滲流，主要是通過壩基從上游向下游繞基礎(chǔ)底面滲流，屬散狀滲流型。滲流量采用下式進行估算（具體估算結(jié)果見表2）。

式中：Q—滲漏量（m3/d）；K—透水層滲透系數(shù)（m/d）；B—壩基計算長度（m）；M—透水層厚度（m）；H—上下游水頭差（m）；2b—壩基寬度（m）。

表2 壩基滲漏估算表

3.2.2 壩肩繞壩滲漏

本次閘址處勘察結(jié)果表明，左岸高程66.90～77.65 m之間出露第四系全新統(tǒng)和中更新統(tǒng)卵石層；據(jù)調(diào)查，左岸沿閘軸線向外約130 m處的南士旺村梁石虎家水井資料，水井深度10.50～19 m之間（高程68.85～77.35 m）為卵石層，與河道左岸卵石出露地層高程基本一致。閘址左岸沿閘軸線方向約300 m為第三系粘土巖。

據(jù)鉆孔水位和水井水位資料，洹河左岸地下水比河水位稍低，兩者相差甚微，坡降很緩，屬河水補給地下水。蓄水后，由于卵石滲透系數(shù)為3.46×10-2～1.81×10-1cm/s，屬強透水，從河岸向外約300 m范圍內(nèi)存在河水沿洹河左岸向下游繞壩滲漏問題。本次閘址處勘察結(jié)果表明，右岸也出露卵石層，存在河水沿洹河右岸向下游繞壩滲漏問題。

繞壩滲漏量采用下式進行估算。估算結(jié)果見表3。

式中：k—透水層滲透系數(shù)；H—上下游水頭差（m）；H1—上游透水層厚度（m）；h1—下游透水層厚度（m）；r—繞壩滲漏半徑（m），r=壩肩輪廓周長/π，取24 m；b—滲漏長度（m）。

表3 繞壩滲漏估算表

通過以上計算結(jié)果，閘址處總滲漏量采用下式估算，估算結(jié)果見表4。

表4 總滲漏量估算表

從以上計算結(jié)果可以看出，在閘址處滲漏量為45 318 m3/d，滲漏量較大。

4 結(jié)論

第一，庫區(qū)底部均分布有卵石，為強透水性，卵石下部均分布有第三系粘土巖，為弱透水性，第三系粘土巖為隔水底板，庫區(qū)可不考慮垂直向下滲漏問題。

第二，庫區(qū)左岸下部分布有卵石，強透水性，從洹河左岸向北方向延伸后地層變?yōu)榈谌嫡惩翈r，為弱透水性，因此，河道蓄水后，可不考慮庫區(qū)沿左岸卵石層向外滲漏問題。

第三，庫區(qū)右岸向南方向，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度9～40 m，下伏上第三系泥巖構(gòu)成隔水底板，上覆粉質(zhì)壤土和粉質(zhì)粘土構(gòu)成弱透水層；閘址處向東偏南方向，近閘址處第三系泥巖出露10～15 m，其上砂卵石呈尖滅狀態(tài)。再向前延伸，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度10～20 m，下伏上第三系泥巖，由于鋼廠、電廠集中強烈開采地下水，使本區(qū)地下水形成了區(qū)域性下降漏斗，使得潛水被疏干，造成安陽河水體的強烈滲入補給。河道蓄水后，庫區(qū)右岸存在向南、向東偏南滲漏問題，估算滲漏量為4.26×104m3/d。

第四，閘址處左右岸及河床下均分布有卵石，屬強透水層，閘址處存在通過壩基從上游向下游繞基礎(chǔ)底面滲漏和左右壩肩繞壩滲漏問題。估算滲漏量45 318 m3/d。

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編輯：劉青

宋婷婷（1983—），女，工程師，主要從事水利地質(zhì)勘察工作。