廣東河槽型水庫浸沒預(yù)測方法探討.doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-廣東河槽型水庫浸沒預(yù)測方法探討彭樊源（中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計有限公司，廣東廣州510610）摘要：本文通過對比廣東某些已建成的河槽型水庫預(yù)測浸沒范圍與實際浸沒范圍的差異，分析產(chǎn)生預(yù)測偏差的原因，并對水庫浸沒預(yù)測方法進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：水庫浸沒；浸沒標(biāo)準(zhǔn)；地下水臨界深度；預(yù)測的可靠性中圖分類號：TV221.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：廣東北江、東江、梅江干流中下游規(guī)劃建設(shè)的水電站均為低水頭河床式水電站，水庫兩岸存在大小、形態(tài)不同的一級階地，階地一般具有上部粘性土層，下部砂、砂卵礫石層的二元結(jié)構(gòu)，早期勘察的項目地下水壅高多采用卡明斯基公式進(jìn)行計算1，據(jù)此預(yù)測的水庫浸沒范圍與水庫建成后的實際浸沒范圍相比一般偏大；后期勘察項目的水庫浸沒范圍預(yù)測部分采用了工程類比法，預(yù)測結(jié)果更為符合水庫運行后實際情況。本文對此做了初步分析和總結(jié)，并對水庫浸沒標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)測方法進(jìn)行了探討。1廣東河槽型水庫浸沒的一些特點1）北江、梅江階地面相對保存較為完整，水庫正常蓄水位一般低于階地面高程，東江局部沿沖溝發(fā)育的階地面沖涮嚴(yán)重，水庫正常蓄水位高出階地面高程。2)一級階地一般具有上部粘性土層，下部砂、砂卵礫石層的二元結(jié)構(gòu)，粘性土的滲透系數(shù)一般在10-510-6cm/s之間，砂、砂卵礫石層的滲透系數(shù)一般在10-210-3cm/s之間，下伏基巖（非可溶巖）上部的滲透系數(shù)一般在10-310-5cm/s之間。3）階地前緣地層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，但沿沖方向及階地后緣地層變化較大。4）多年平均降雨量遠(yuǎn)大于蒸發(fā)量，不存在土壤鹽漬化問題，浸沒主要產(chǎn)生沼澤化問題。5）庫區(qū)農(nóng)作物主要以水稻和果樹為主。6）采用雙層結(jié)構(gòu)的卡明斯基公式計算地下水壅高，壅高后地下水位線與原-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-來的地下水線近于平行，壅高值等于或略小于河水位的漲幅，與實際壅高結(jié)果相比偏大。2公式計算存在的問題1）公式的計算模型是簡化了的模型，實際地層結(jié)構(gòu)、邊界條件更為復(fù)雜，如下伏基巖上部，特別是脆性巖石和可溶巖的滲透性往往較大（與上覆粘性土層相比），并不能當(dāng)做相對不透水層對待。2）根據(jù)袁宏利等人的研究，由于粘性土層存在起始水力坡度I0，粘性土中的實際地下水位總是低于下伏含水層測壓水位所能達(dá)到的高度2。3）水庫回水翹高值的選擇也直接影響到計算成果的準(zhǔn)確性，水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范規(guī)定“水庫蓄水后地下水壅高值可根據(jù)設(shè)計正常蓄水位采用地下水動力學(xué)方法計算；庫尾地段應(yīng)加水位翹高值3”，水電工程水庫淹沒處理規(guī)劃設(shè)計規(guī)范也規(guī)定“預(yù)測浸沒范圍所依據(jù)的水庫水位，可采用正常蓄水位或一年之內(nèi)持續(xù)時間在兩個月以上的運行水位4”。但水庫回水翹高值與河水流量相關(guān)，具體選擇多大流量的水庫回水外包線也值得研究。3水庫浸沒標(biāo)準(zhǔn)浸沒標(biāo)準(zhǔn)，是指地下水對市鎮(zhèn)建筑、工礦企業(yè)、道路和各種農(nóng)作物的安全埋藏深度。水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范中規(guī)定:“浸沒的臨界地下水位埋深，應(yīng)根據(jù)地區(qū)具體水文地質(zhì)條件、農(nóng)業(yè)科研單位的田間實驗觀測資料和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實踐經(jīng)驗確定。也可按下式計算求得：Hcr=Hk+H（1）3式中Hcr浸沒的臨界地下水位埋深（m）；Hk地下水位以上，土壤毛管水上升帶的高度（m）；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?！蓖寥烂芩仙龓У母叨扰c土體結(jié)構(gòu)、礦物組成、地下水的化學(xué)成分等有關(guān)，野外條件下與實驗室測定的毛管水上升高度有較大差別。水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范中規(guī)定“地下水位以上，土壤毛管水上升帶的高度，可根據(jù)作物在不同生長期土壤適宜含水量和野外實測的土壤含水量隨深度變化曲線選取”。一般農(nóng)作物根系70%分布在地表30cm土層范圍內(nèi)，90%分布在地表50cm-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-土層范圍內(nèi)，埋深大于50cm的根系，只在作物生長過程中的某個時期及一定程度上可能構(gòu)成產(chǎn)量影響因素，而不會對作物的成活構(gòu)成威脅2。4水庫浸沒預(yù)測方法探討1）如前所述，由于采用雙層結(jié)構(gòu)的卡明斯基公式計算地下水壅高存在缺陷，袁宏利等人導(dǎo)出如下關(guān)系式：100IHT（2）2式中T初見水位距下伏含水層頂板距離；H0由含水層頂板起算的下伏含水層測壓水位高度；I0起始水力坡度。通過勘探，取得上部粘性土層的含水帶厚度T及下部承壓含水層的測壓水頭H0，利用上式計算出起始水力坡度I0。水庫蓄水后，下部承壓含水層的測壓水頭相應(yīng)抬高至H0，再利用上式計算水庫蓄水后粘性土層含水帶厚度T，得到庫岸地下水壅高后的實際水位2，較好地解決了卡明斯基公式計算地下水壅高存在缺陷。2）計算浸沒的臨界地下水位埋深忽略了不同作物的喜水性，比如南方地區(qū)的水稻，可以在沼澤地生長，只是產(chǎn)量會略低，梅江某梯級電站水庫蓄水后，庫岸邊高于庫水位3050cm的水稻田，水稻生長依然很好。所以，據(jù)地區(qū)具體水文地質(zhì)條件、農(nóng)業(yè)科研單位的田間實驗觀測資料和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實踐經(jīng)驗，或采用工程地質(zhì)類比法確定水庫浸沒標(biāo)準(zhǔn)比較符合實際情況。3）水庫淹沒征地移民采用的水庫回水外包線是根據(jù)設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)確定的，在水庫中后部，水庫浸沒范圍往往包含在淹沒范圍之中，是作為淹沒還是浸沒與是否采取防護(hù)措施有關(guān)，水庫回水翹高值與選擇的河水流量相關(guān)，因此也要加強相關(guān)專業(yè)之間的溝通與配合。4）對具有上部粘性土層，下部砂、砂卵礫石層二元結(jié)構(gòu)的一級階地的浸沒預(yù)測，與地面高程及粘土層厚度關(guān)系密切。根據(jù)高程，可分為水庫回水位以上和以下（防護(hù)區(qū)內(nèi)，電排地表水）兩部分評價，還可以再根據(jù)浸沒的嚴(yán)重程度分類。對于防護(hù)區(qū)內(nèi)地面高程在水庫回水位以下的地段，如果采用經(jīng)典水文地質(zhì)學(xué)理論進(jìn)行評價，肯定存在嚴(yán)重的浸沒問題，而且很難找到合適的防浸沒措施。但如果該區(qū)上部有一定厚度穩(wěn)定的粘性土層，根據(jù)結(jié)合水動力學(xué)理論，采用（2）-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-式進(jìn)行評價，則有可能得出不會產(chǎn)生浸沒的結(jié)論。此外，對于防護(hù)區(qū)內(nèi)地面高程在水庫回水位以下的地段，除浸沒問題突出外，滲漏及滲透穩(wěn)定問題也非常突出。廣東東江某水電站水庫防護(hù)區(qū)，做了防護(hù)堤和排澇設(shè)施，但在水庫蓄水后，由于排澇設(shè)施無法排澇而造成水庫淹沒，雖然具體原因有筆者尚不清楚，但也提醒我們，做類似工程的防護(hù)時，排澇設(shè)施除了要考慮排地表水外，還要充分考慮到滲漏的地下水，對防護(hù)區(qū)內(nèi)沖溝等低洼地段，還要充分論證發(fā)生滲透破壞的可能性。5結(jié)束語綜上所述，對水庫浸沒預(yù)測經(jīng)歷了以下過程：1）早期，采用經(jīng)典水文地質(zhì)學(xué)理論計算地下水壅高值，預(yù)測結(jié)果與水庫運行后的實際情況不符合，預(yù)測結(jié)果一般偏大。2）中后期，在總結(jié)以往經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，采用工程地質(zhì)類比法，得出了較為符合實際情況的預(yù)測結(jié)果，但由于不同工程的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件存在差異，可比性受到一定限制，同時也缺乏理論依據(jù)。3）近年來，環(huán)境保護(hù)和征地移民工作受到國家政府部門的高度重視，對已建和新建水庫工程的水庫浸沒問題開展了許多調(diào)查研究工作，積累了豐富的經(jīng)驗和資料。隨著水文地質(zhì)學(xué)理論的發(fā)展和應(yīng)用，結(jié)合水動力學(xué)理論被運用到水庫浸沒預(yù)測研究工作中，從理論上發(fā)展了水庫浸沒預(yù)測的方法，提高了水庫浸沒預(yù)測的可靠性。參考文獻(xiàn)：1