王方圓,韓傳超,王 新
(濟(jì)南市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,山東 濟(jì)南 250101)
山東省平原水庫(kù)主要是圍壩型,其次是半填半挖型,通過(guò)地上圍壩和庫(kù)內(nèi)取土下挖形成庫(kù)容,并從水源地引水充庫(kù)形成的蓄水調(diào)節(jié)水庫(kù)。山東省平原水庫(kù)主要特點(diǎn)是:圍壩軸線較長(zhǎng),壩體就地取材,為均質(zhì)土壩,壩高一般不超過(guò)15.0m;庫(kù)水面較為開闊,水位一般高于壩后地面。水庫(kù)浸沒是平原水庫(kù)主要工程地質(zhì)問題之一,也是水庫(kù)運(yùn)行管理單位比較重視的問題。
水庫(kù)滲水引起水庫(kù)周邊區(qū)域地下水位壅高,地下水位壅高可使毛管水抬升,當(dāng)其上升高度達(dá)到建筑物地基或農(nóng)作物和樹木的根系,且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),將產(chǎn)生浸沒問題。
水庫(kù)浸沒可造成水庫(kù)周邊農(nóng)作物區(qū)土地沼澤化或鹽漬化,引起作物減產(chǎn);建筑物區(qū)地基軟化及沉降,影響穩(wěn)定和正常使用;道路翻漿,甚至產(chǎn)生凍脹;地下水質(zhì)惡化等危害。
水庫(kù)浸沒的產(chǎn)生是多種因素共同作用的結(jié)果,且各因素間相互聯(lián)系、相互影響,歸納起來(lái)主要有:地形地貌、地層巖性和水文地質(zhì)條件。
山東省平原水庫(kù)所在區(qū)域地貌單元類型多為黃泛平原區(qū),地形較為平坦,水庫(kù)蓄水后庫(kù)水位高于壩后地面高程,當(dāng)存在滲漏通道時(shí),庫(kù)水將不斷地流向壩后,且由于地勢(shì)平坦,影響范圍較大。
受黃河頻繁擺動(dòng)、泛濫等影響,平原水庫(kù)工程場(chǎng)地不同巖相相互疊置,沉積物巖相變化復(fù)雜,常呈犬牙交錯(cuò),同時(shí),因黃河水量及泥沙含量變化,沉積物具有微層理及不均勻性,即砂壤土夾有黏土、壤土,黏土夾有砂壤土、粉砂等。表現(xiàn)在地層結(jié)構(gòu)上無(wú)完整統(tǒng)一的相對(duì)隔水層分布。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注水、抽水試驗(yàn),場(chǎng)地地層多具中等透水性。
山東省平原水庫(kù)工程場(chǎng)地地下水類型以潛水為主,局部具微承壓性;場(chǎng)地地下水埋藏較淺,水力坡降較緩,水庫(kù)蓄水后庫(kù)水位高于壩后地下水位,受水庫(kù)滲漏影響,壩后地下水位壅高,產(chǎn)生浸沒。當(dāng)受庫(kù)水壓力和庫(kù)水外漏等影響,水庫(kù)周邊地區(qū)原有的地下水徑流和排泄方式發(fā)生改變時(shí),地下水位壅高、浸沒現(xiàn)象更為明顯。
綜上所述,山東省平原水庫(kù)工程場(chǎng)地地形較為平坦,地下水埋藏較淺,水力坡降較緩,水庫(kù)蓄水后庫(kù)水位高于壩后地下水位,加之場(chǎng)地地層多具中等透水性等是水庫(kù)浸沒產(chǎn)生的原因。
水庫(kù)浸沒防治原則有三個(gè)方面:一是因害設(shè)防,使控制區(qū)域臨界地下水位不影響農(nóng)作物生長(zhǎng)、庫(kù)周建筑物安全和群眾生活;二是水庫(kù)浸沒防治應(yīng)與增強(qiáng)工程建筑物安全性(如滲透穩(wěn)定性)相結(jié)合;三是因勢(shì)利導(dǎo),針對(duì)水庫(kù)浸沒的已成事實(shí),可開發(fā)成藕塘、魚池,種植喜水性植物等,以利用壩后較高地下水位現(xiàn)狀,產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。具體防治措施如下:
對(duì)大壩上游及庫(kù)區(qū)采取防截滲措施,減少水庫(kù)滲漏量,降低因水庫(kù)滲漏導(dǎo)致水庫(kù)周邊地帶地下水位的壅高,減少水庫(kù)浸沒可能性。根據(jù)山東省平原水庫(kù)建設(shè)經(jīng)驗(yàn),全庫(kù)區(qū)的水平防滲措施為佳。
在壩后設(shè)置排(截)滲溝及減壓井,將滲水及時(shí)地排走,降低壩后地下水位,亦是防治水庫(kù)浸沒的一種有效措施(如濟(jì)南市東湖水庫(kù)、聊城發(fā)電廠新廠引黃調(diào)蓄水庫(kù))。為減少水資源浪費(fèi),也可以將壩后排(截)滲溝滲水用水泵抽至水庫(kù)(如德州市陵城區(qū)丁莊水庫(kù))。
針對(duì)水庫(kù)壩后浸沒的已成事實(shí),可通過(guò)開發(fā)成藕塘、魚池,種植蒸散發(fā)能力比較強(qiáng)的植物和其他喜水性喬木等措施,或開發(fā)成濕地公園,以減少因水庫(kù)浸沒造成的損失(如濟(jì)南市玉清湖水庫(kù)、德州市夏津縣夏津水庫(kù))。
采取壓滲填高處理措施,恢復(fù)原場(chǎng)地生產(chǎn)生活條件。因平原地區(qū),地形較為平坦,水庫(kù)浸沒范圍較大,采取壓滲填高方案需結(jié)合田塊、道路、溝渠、建筑等綜合考慮,一并布置,同時(shí)采取該方案時(shí)需考慮到臨時(shí)征地較多的特征。
水庫(kù)浸沒是平原水庫(kù)存在的主要工程地質(zhì)問題,其防治措施需結(jié)合其他主要工程地質(zhì)問題統(tǒng)籌考慮,如對(duì)水庫(kù)采取防截滲措施可減少水庫(kù)滲漏、改善壩后浸沒問題;壩后設(shè)置排滲溝的同時(shí)增設(shè)反濾層,可降低壩后地下水位、改善壩后滲透穩(wěn)定。同時(shí),水庫(kù)浸沒的防治亦可考慮采取改變作物品種,進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖,壓滲填高處理等措施??傊畮?kù)浸沒問題的防治需因地制宜,根據(jù)工程實(shí)際具體分析后采取處理措施,以期達(dá)到最佳效果。