咸陽湖湖區(qū)水文地質(zhì)特征及滲漏問題分析[權(quán)威資料]

咸陽湖湖區(qū)水文地質(zhì)特征及滲漏問題分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 【摘要】：本文作者通過對咸陽湖湖區(qū)基本水文地質(zhì)條件及影響湖區(qū)蓄水的幾個主要水文地質(zhì)問題的闡述和分析，表明了作者對于城市景觀湖工程中主要水文地質(zhì)問題的觀點及解決平原型河流蓄水工程滲漏問題的一些基本思路，提出了針對城市景觀湖工程的一些勘察設(shè)計及水文計算方面的行之有效的基本方法，希望能在同類工程的勘察設(shè)計工作中有所借鑒。 【關(guān)鍵詞】：咸陽湖 ；滲漏；滲漏天窗；滲漏量 TV697.3 A 1 工程概況 渭河咸陽城區(qū)段綜合治理工程，內(nèi)容為對包括 “ 咸陽湖 ” 在內(nèi)的城區(qū)段上下游河段進行綜合治理，工程范圍左岸上起西橡南營村下至上林大橋以下 1.0m，右岸上起西安咸陽交界下至上林大橋下游 1.0km 的渭河河道，治理河段長約17.6km，南北兩岸以堤線為界。工程區(qū)渭河 3#橋以上現(xiàn)為農(nóng)業(yè)區(qū)， 3#橋以下至下游末端為咸陽市城區(qū)段。工程初步規(guī)劃有濱河生態(tài)公園及河道蓄水景觀區(qū)，主要建筑物有左右岸堤防、 2 座橡膠壩及 2 座泵站工程。 咸陽湖共布置三座橡膠壩， 1#橡膠壩壩址位于 1 號橋上游約 800m 的渭河河道，壩線全長約 508m，壩高 3.8m，壩頂高程 384.00m，正常蓄水位 384.00m，蓄水回水長 3.8km； 2#橡膠壩壩址位于 2 號橋下游，壩線全長約 486m，壩高3.8m，壩頂高程 382.5m，正常蓄水位 382.5m，蓄水回水長4.7km。 3#橡膠壩壩址位于西寶高速橋下游 0.3Km 的渭河河道，壩線全長約 562m，壩高 3.0m，壩頂高程 387.0m，正常蓄水位 387.0m，蓄水回水長 3.8km。 2 湖區(qū)工程地質(zhì)條件 2.1 地形地貌 工程區(qū)地勢北高南低，地面高程 378.0 397.5m，地貌屬河谷堆積地貌。渭河二級階地、一級階地及河漫灘均呈東西條帶狀展布。河漫灘高出河床 0.5 3.5m，寬度約 450760m，灘面高程 371 388.5m。一級階地階面高出河床 46m，階面寬度 200 1500m，高程 383.0 390.7m，具二元結(jié)構(gòu)，上部為壤土、粉質(zhì)粘土及黑壚土等，下部粉細砂、含礫中粗砂。二級階地階面高出河床 8 12m，階面高程 393.5397.5m，上部由黃土及一層古土壤組成，下部為砂、含礫中砂等。河道地貌及地層結(jié)構(gòu)如圖 1。 2.2 地層巖性 工程區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)（ Q4）及上更新統(tǒng)（ Q3）松散堆積物，在勘探深度 25m 內(nèi)的地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)（河漫灘及一級階地）沖積粉土、細砂、礫石、粉質(zhì)粘土、含礫中砂及第四系全新統(tǒng)（二級階地）堆積的黃土狀土、古土壤及中砂層。 2.3 水文地質(zhì)條件 1）地下水埋藏特征 工程區(qū)出露的地層主要為第四系松散堆積層，地下水類型有第四系孔隙潛水及由相對隔水層延伸形成的層間弱承壓水。治理河段孔隙潛水可分為如下幾個水文地質(zhì)分區(qū)： （ 1）渭河河 漫灘區(qū)：地下水埋深一般 4.6 5.6m，含水層為全新統(tǒng)沖積的中粗砂、礫砂等粗粒土，巖性松散，顆粒粗，透水性好。含水層厚度穩(wěn)定，達 50 60m。滲透系數(shù)k=40 74m/d，屬強富水區(qū)，潛水埋深一般小于 10m。 （ 2）渭河一級階地區(qū)：地下水埋深南岸 7.2 13.0m，北岸 8.6 11.6m，含水層為全新統(tǒng)下部沖積的中、粗砂和含礫中粗砂層以及粉質(zhì)粘土。含水砂層較松散，顆粒較粗，透水性能較好。含水層厚度為 35 45m，且比較穩(wěn)定。滲透系數(shù)k=17 60m/d，為強富水區(qū)。潛水埋深一般在 10 20m 之間。 （ 3）渭河二級階地地區(qū)：地下水埋深一般大于14.0m，含水層為上更新統(tǒng)沖積的中粗砂、含礫中粗砂及粉質(zhì)粘土層。含水砂層較松散，顆粒較粗。透水性能較好，滲透系數(shù) k=13 47m/d，含水層厚度 40m，一般為較強富水區(qū)。從階地前緣向后緣，賦水性逐漸變?nèi)?。潛水埋深一般?1020m，強開采地段潛水埋深為 20 30m。 2）潛水的補給、徑流和排泄 （ 1）潛水補給水源主要為大氣降水，臨近河流地段有地表水的補給，承壓水的頂托補給，北部和南部的區(qū)域徑流的補給以及灌溉回歸水的補給等。 （ 2）潛水流向，渭河以北總體上由北向南流向渭河，其坡度也由北向南逐漸變?。灰?、二級階地局部地段，由于地下水開采引起的潛水位下降，局部形成了水位降深漏斗，使地下水流向轉(zhuǎn)變，水力坡度劇增，形成了人為作用下的徑流態(tài)勢。渭河南岸潛水總體有西南向東北，近渭河和灃河處，受河水高低水位的影響以及附近水源地開采形成的迫降漏斗作用，引起潛水徑流方向的局部變化。 （ 3）潛水排泄方式，主要有開采和區(qū)外的徑流排泄，其次為蒸發(fā)和向承壓水的越流排泄。 3）潛水動態(tài)特征 （ 1）區(qū)內(nèi)潛水動態(tài)受大氣降水、河流 側(cè)滲、人工開采及灌溉因素的影響。大致可分為降水開采型、降水渠灌溉型及分布與河流沿岸的水文型。渭河南岸潛水年變化為 2 3m，渭河北岸年變幅一般為 1 2m，局部小于 1m。北部三級階地年變幅一般為 2 3m，咸陽城區(qū)段西郊局部為強開采區(qū)，年變幅大于 3m，渭河一、二級階地年變幅一般為 1 2m。 （ 2）潛水位變化趨勢 根據(jù)省水文一隊 1991 年的咸陽城區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合勘察報告，咸陽城區(qū)段潛水位埋深遠大于 1999 年 8月的埋深值。如城區(qū)東部高漫灘，潛水位由小于 5m變?yōu)樾∮?0m 埋深；西部二級階地 由 10 20m，大都改變?yōu)?20 30m 埋深。反映了咸陽城區(qū)段潛水從 1980 年 1999 年間，九年內(nèi)潛水位下降了數(shù)米到十余米。 根據(jù)咸陽市水資源管理辦公室 1996 1999 年 3 年的觀測資料，潛水位的變化趨勢可分為上升區(qū)、下降區(qū)和平穩(wěn)區(qū)。下降區(qū)分布于北部三級階地和臺塬區(qū)以及西部強開采區(qū)、渭河南部地區(qū)。上升區(qū)分布于舊城區(qū)和東部的高漫灘區(qū)，由于潛水開采量減少所致。平穩(wěn)區(qū)分布于西部和西南部以及處于上升區(qū)和下降區(qū)之間的過渡地帶。 3 蓄水區(qū)主要水文地質(zhì)問題評價 3.1 蓄水區(qū)地層滲透性及相對隔水 層確定 蓄水區(qū)各地層滲透性統(tǒng)計如表 1。由表可見，蓄水區(qū)主要以微透水的粉質(zhì)粘土，中等透水性粉土、粉細砂和強透水性的含礫粗砂及礫石層構(gòu)成，高漫灘表層的粉土層及一級階地表層壤土分布高程較高，分布不連續(xù)，不能作為湖底隔水層。根據(jù)蓄水區(qū)鉆孔揭示，漫灘及一級階地下部的粉質(zhì)粘土層呈微透水性、分布連續(xù)、層位穩(wěn)定，可作為湖底相對隔水層。 3.2 不防滲條件下滲漏量計算 本工程蓄水區(qū)分布在河漫灘，湖盆底部有呈微透水性的連續(xù)的粉質(zhì)粘土層分布，湖底向下不會產(chǎn)生滲漏，湖區(qū)滲漏的主要通道為側(cè)向滲漏。河漫灘 產(chǎn)生側(cè)向滲漏的通道主要為分布于粉質(zhì)粘土層以上呈中等 強透水性 的細砂和礫石層。湖盆向兩側(cè)滲漏主要取決于各地貌單元接觸帶相對隔水層搭接連續(xù)性：當兩側(cè)一級階地的粉質(zhì)粘土層 與河漫灘粉質(zhì)粘土層 搭接連續(xù)時，湖區(qū)兩側(cè)滲漏只局限于河漫灘范圍之內(nèi)，而不會向湖區(qū)以外的階地透水地層產(chǎn)生滲漏；當河漫灘粉質(zhì)粘土層 與外側(cè)一級階地的粉質(zhì)粘土層 或二級階地黃土狀土層 #9323；不能連續(xù)搭接，形成如圖 2 或圖 3 所示的 “ 天窗 ”時，湖區(qū)兩側(cè)滲漏便會沿 “ 天窗 ” 形成的帶狀滲漏通道向兩側(cè)產(chǎn)生滲漏。 表 1 蓄水區(qū)地層滲透 特性表 圖 2 一級階地與河漫灘接觸帶 “ 天窗 ” 圖 3 二級階地與河漫灘接觸帶 “ 天窗 ” 根據(jù)勘察成果及咸陽市堤防勘察資料綜合分析后可見： 1） 2#湖區(qū)（咸陽湖南槽）南側(cè)一級階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接良好，不會形成滲漏“ 天窗 ” ，湖區(qū)側(cè)向滲漏只局限于河漫灘表層。 2） 1#湖區(qū)北側(cè)南安村以上段二級階地黃土狀土層 #9323；及一級階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 不能連續(xù)搭接，形成滲漏 “ 天窗 ” ，預(yù)計湖區(qū)會形成側(cè)向滲漏；南安村以下 段一級階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接良好，不會形成滲漏 “ 天窗 ” ，湖區(qū)側(cè)向滲漏只局限于河漫灘表層。 1#湖區(qū)南側(cè) 3 號橋以上段一級階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接不連續(xù)，形成滲漏 “ 天窗 ” ，預(yù)計湖區(qū)會形成側(cè)向越流滲漏； 3 號橋以下段一級階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接良好，不會形成滲漏 “ 天窗 ” ，湖區(qū)側(cè)向滲漏只局限于河漫灘表層。 3） 3#湖區(qū)北側(cè)二級階地黃土狀土層 #9323；與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 不能連續(xù)搭接，形成滲漏 “ 天窗 ” ，預(yù)計湖區(qū)會形成側(cè)向滲漏； 3#湖區(qū)南側(cè)一級階地后緣距離和床約 1.5km，預(yù)計會沿河漫灘 層細砂及 層含礫中砂形成全斷面?zhèn)认驖B漏。 根據(jù)以上分析，采用采用水力學計算手冊推薦公式： 計算各湖區(qū)滲漏量如表 2。 式中： Q 滲漏量（ m sup3；/d） K 滲透系數(shù)（ m/d） H 水位差（ m） M 含水層厚度（ m） 2b 滲漏長度（ m）（取堤基寬度） 表 2 各湖區(qū)滲漏量計算表 根據(jù)計算結(jié)果可見， 2#湖區(qū)南岸基本不存在滲漏問題； 1#湖區(qū)和 3#湖區(qū) 南北岸均存在側(cè)向滲漏問題：其中 1#湖區(qū)北岸南安村以上段及南側(cè) 3 號橋以上段存在滲漏天窗， 3#湖區(qū)北岸存在滲漏天窗，南岸全部為河漫灘中等 強透水地層，滲漏量較大?？傮w而言，在不防滲條件下各湖區(qū)日滲漏量總和為 56525.5m3/d，年滲漏量約為 2063.8 萬 m sup3；。 3.3 蓄水區(qū)蓄水后地下水位變化對兩岸環(huán)境的影響 依據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄 D 規(guī)定的浸沒地下水臨界埋深計算公式 Hcr=Hk+H 進行計算后確定，式中： Hcr：浸沒地下水臨界埋深（ m）； Hk：土壤毛細上升高度 (m)，粉土取 1.0m，粉質(zhì)粘土取1.5m； H 安全超高值（ m），對農(nóng)業(yè)區(qū)，該值即根系層的厚度；城鎮(zhèn)和居民區(qū)，該值取決于建筑物荷載、基礎(chǔ)形式和砌置深度。 渭河北岸 3 號橋以上堤內(nèi)為農(nóng)業(yè)區(qū)， 3 號橋以下為城市建筑區(qū)。渭河南岸陳陽寨以上為農(nóng)業(yè)區(qū)，陳陽寨以下為城市建筑區(qū)。城市建筑區(qū)建筑物多為中高層建筑，特別是現(xiàn)代高層建筑，其基礎(chǔ)埋置深度一般大于 3.0m，基礎(chǔ)多為樁基，均進行防滲處理，其浸沒地下水臨界埋深確定為 4.5m。農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)主要為農(nóng)田、苗圃和農(nóng)村居民住宅，考慮到毛細上升高 度和耕作層厚度，農(nóng)業(yè)區(qū)臨界地下水位臨界埋深確定為 2.5m。 1） 2#湖區(qū)（蓄水位 382.5m） 南岸堤內(nèi)一級階地階面高程 384.8 386.7m，下水埋深一般 9.50 11.5m，地下水位 374.9375.7m。咸陽湖南側(cè)河南街、郭圍墻村、牛家村、段村一帶，原為農(nóng)業(yè)區(qū)，近年來城市發(fā)展已經(jīng)形成新的開發(fā)區(qū)，故該段臨界水位按城市建筑區(qū)考慮。湖盆蓄水后河水位較蓄水前抬升 3.54.7m，南岸地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù) K=2.5010 -7cm/s，呈微 透水性，故湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大，堤內(nèi)地下水位上升幅度有限。根據(jù)堤內(nèi)地面高程、地層透水性及現(xiàn)狀地下水位等因素綜合分析認為： 2#湖區(qū)蓄水后，不會對堤內(nèi)建筑物產(chǎn)生浸沒影響。 2） 1#湖區(qū)（蓄水位 384.0m） 左岸堤內(nèi)南安村以東為渭河一級階地，高程 387.6389.5m，地下水埋深一般 8.7 9.0m，地下水位378.9380.5m。湖盆蓄水后河水位抬升約 3.0m，兩岸地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù) K=2.5010 -7cm/s，呈微透水性，湖 水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大，堤內(nèi)地下水位上升幅度有限，故不會出現(xiàn)浸沒影響。南安村上游堤內(nèi)為渭河二級階地，地面高程392.3397.3m，遠高于湖區(qū)正常蓄水位 384.0m，不會出現(xiàn)浸沒影響。 右岸釣魚臺村以東約 2.3km 范圍內(nèi)堤內(nèi)地貌單元為渭河一級階地，地面高程 387.4388.5m，地下水埋深一般9.09.3m，地下水位 378.4379.2m。湖盆蓄水后河水位抬升約 3.5m，兩岸地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù) K=2.5010 -7cm/s，呈微透水性， 湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大，堤內(nèi)地下水位上升幅度有限，故不會出現(xiàn)浸沒影響。釣魚臺上游至西寶高速橋下游段地貌單元為渭河河漫灘，地面高程 387.2388.2m，地下水埋深一般 9.09.5m，地下水位 378.4378.7m。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為呈微透水性的 層粉質(zhì)粘土、及中等 強透水性的 層礫石和 層細砂，湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性較大，預(yù)測堤內(nèi)地下水位上升幅度明顯，但地面高程高出正常蓄水位 3.44.5m，該段又為農(nóng)業(yè)區(qū)，故不會出現(xiàn)浸沒影響。 根據(jù)以上分析認為： 1#湖區(qū)蓄水后，對兩岸堤內(nèi)不會對堤內(nèi)建筑物產(chǎn)生浸沒影響。 3） 3#湖區(qū)（蓄水位 387.0m） 左岸堤內(nèi)南營村以東為渭河二級階地，地面高程397.1398.9m，遠高于湖區(qū)正常蓄水位 387.0m，不會出現(xiàn)浸沒影響。南營村以西為渭河一級階地，高程 390.6 392.4m，地下水埋深一般 6.8 8.0m，地下水位 383.8.9384.4m。湖盆蓄水后河水位抬升約 3.29.0m，堤內(nèi)地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層壤土，滲透系數(shù)K=3.4610 -4cm/s，呈弱透水性，湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大， 堤內(nèi)地下水位上升幅度有限，故不會出現(xiàn)浸沒影響。 右岸地貌單元全部為渭河河漫灘，地面高程387.5389.5m，地下水埋深一般 9.59.6m，地下水位378.0379.9m。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為呈中等 強透水性的 層礫石和 層細砂，湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性大，預(yù)測堤內(nèi)地下水位上升幅度明顯。預(yù)測右岸堤內(nèi)會在新河河口兩岸曹家灘、和興堡以北，王道村、馬家寨以西形成浸沒影響區(qū)，該區(qū)域自壩址起長度約 2.0km，寬度約 1.5km。曹家灘以西段地面高程均大于 389.5m，按農(nóng)業(yè)區(qū)臨界水位埋深判別，不會發(fā) 生浸沒影響。 根據(jù)以上分析認為： 3#湖區(qū)蓄水后，對左岸堤內(nèi)不會對堤內(nèi)建筑物產(chǎn)生浸沒影響。右岸自壩址起長度約 2.0km，寬度約 1.5km 范圍內(nèi)可能發(fā)生浸沒影響。 3.4 蓄水區(qū)防滲方案確定 根據(jù)以上對各蓄水區(qū)地層的滲漏特征、側(cè)向滲漏量及蓄水區(qū)兩側(cè)堤內(nèi)可能產(chǎn)生的浸沒范圍的分析可見，各蓄水區(qū)湖底 層粉質(zhì)粘土分布連續(xù)，可以形成底部相對隔水層。根據(jù)前節(jié)分析計算結(jié)果，對各湖區(qū)防滲方案作如下建議： 2#湖區(qū)左側(cè)為中隔墻，不考慮防滲問題，右側(cè)為南岸大堤，堤內(nèi)不存在滲漏及浸沒問題，考慮到 蓄水后湖水可能會沿堤外河漫灘表層細砂層向下游滲漏建議對壩基截滲延長至一級階地前沿。 1#湖區(qū)北岸南安村以上對應(yīng)對二級階地與漫灘接觸帶形成的滲漏天窗進行截滲；南岸 3 號橋以上段應(yīng)對一級階地與漫灘接觸帶形成的滲漏天窗進行截滲。 3#湖區(qū)北岸應(yīng)對南營村以東二級階