甘肃二坝水库坝址区工程地质条件评价分析_王涛.pdf

：甘甘肃肃二二坝坝水水库库坝坝址址区区工工程程地地质质条条件件评评价价分分析析王涛（甘州区大满水利电力管理处，甘肃 张掖）摘要以位于甘肃张掖的二坝水库为研究对象，针对水库经六十余年运行产生的库区淤积严重挤占有效库容，导致蓄水量减少，灌溉引水保证率降低，防洪能力变弱等问题，掌握库区工程地质现状问题是实施清淤增容工程的重要前置条件。通过对库区坝址区工程地质条件进行分析，可查明库区渗漏、库岸稳定、主要工程地质问题及淤积问题，分析结果表明：水库现状总体无重大渗漏问题，现状岸坡稳定，无岸坡坍塌、沉降变形，仅局部有水泥砂浆勾缝脱落现象；库区淤积属于河流洪水携带的悬移质沉积，堆积物主要为淤泥质粉土，推移质砾卵石沉积较少，根据库区淤积物颗粒大小、水深将淤积范围划分为、区。查明水库坝址区工程地质条件对工程顺利实施奠定了基础。关键词坝址区；工程地质；评价分析中图分类号；文献标识码文章编号 （）收稿日期 作者简介王涛（），男，甘肃甘州人，工程师，主要从事工程管理、项目建设和水资源管理方面工作。引言二坝水库位于甘肃省张掖市山丹河下游，由于建成时间早，运行时间长，库底淤积严重挤占有效库容，调蓄能力减弱，季节性缺水和工程性缺水并存，随着区域工农业经济的发展，库区现有水资源无法充分利用，已不能满足日益增长的需水要求，通过实施清淤增容工程能有效缓解灌溉来水时空分布不均、水资源供需不平衡矛盾，为灌区农业发展提供可靠的水源保障。本文主要对水库坝址区工程地质条件进行评价分析，为工程的实施提供基础支撑。流域及水库概况二坝水库位于甘肃省张掖市区东约 的碱滩镇境内，属黑河流域山丹河水系。水库原设计拦蓄山丹河径流，民乐县洪水河洪水及大满干渠闲散水，是一座以农业灌溉为主，兼有防洪、旅游、水产业养殖为一体的等小（）型洼地土坝水库。二坝水库位于山丹河下游，水库由山丹河河床、级阶地经人工扩挖，围堤筑坝而成的平原水库。水库建于 年，经数次维修和加固，方形成现在规模。但在二坝水库建成后，山丹河上游也先后建成了祁家店水库和李桥水库，随着山丹河上游工农业发展，需水量的增加，山丹河流入二坝水库的来水量逐年下降，到上世纪 年代，山丹河在二坝水库处已断流。现状只有大满干渠为二坝水库调水，现状水库主要任务是防汛抗旱及生态调节，生态作用主要是为山丹河下游生态用水补水、为水库周边草湖、二坝、太平堡等地补给地下水。水库总库容 万，正常蓄水位 ，正常蓄水量 万，由主坝、副坝、副坝、溢洪道、输水洞等组成。主、副坝为土工膜防渗均质土坝，坝坡设砼预制板衬砌、干砌石护面，库底设压实细粒土保护层（铺盖）。主坝长 ，坝内坡比 ，后坝坡比，坝顶高程 ；副坝总长 ，坝顶高程 。溢洪道为开敞式结构，进口底高程 ，最大泄洪量 。输水洞位于主坝右岸，隧洞进口底板高程 ，最大输水流量 。基本地质条件分析 地形地貌库区地形平坦，地面高程 ，由山丹河河床、级阶地构成，现为库水、滩涂占据，两侧由、级阶地围限。级阶地仅库尾残留，阶面高出河床 ，宽度大于 ，具二元结构，上部为 粉质壤土层，厚度 ，下部 砂砾石；级阶地分布库区两侧，阶面高出级阶地 ，宽度大于 ，具二元结构，上部为 粉质壤土，厚度 ，下部 砂砾石层。地层岩性库区地层岩性简单，分布第四系全新统地层（），地层岩性简述如下：（）冲积砂砾石：分布山丹河 级阶地下部，厚度大于 ，结构松散，砾石分选性差，磨圆度好，一般粒径 ，成分复杂，砾石间砂质充填。（）洪积粉质壤土：分布山丹河 级阶地上部，厚度 ，土层干燥 潮湿，结构中密，具孔隙，发育水平层理，表层为耕植土层。（）冲积砂砾石：分布山丹河级阶地下部，厚度 ，结构松散，砾石分选性差，磨圆度好，一般粒径在 之间，成分复杂，砾石间砂质充填。（）洪积粉质壤土：分布山丹河级阶地上部，厚度 ，土层潮湿，结构稍密，具孔隙，发育水平层理。（）冲洪积砂砾石：分布山丹河河床、河漫滩，厚度 ，结构松散，砾石分选性差，磨圆度好，一般粒径 ，成分复杂，砾石间砂质充填。（）湖积淤泥质粉土：分布库区之内，厚度 ，结构疏松，含水量高，呈软塑状，具塑变、流变性，具水平层理。地质构造库区地处盆地冲洪积倾斜平原区，库区分布第四系全新统地层，构造不发育。年 月第 卷 第 期 地下水o ，o.水文地质条件库区地下水为第四系孔隙潜水，赋存河床、级阶地砂砾石层中，受大气降水、河水、农田灌溉水入渗补给，排泄山丹河或溢出地表。地下水水化学类型属 型水，水质较好，对混凝土不具腐蚀性。不良物理地质现象库区地处细土平原区，地形平坦，沟谷不发育，不良物理地质现象不发育。库区工程地质条件评价 库区渗漏水库主副坝修建于河床及两岸、级阶地上，坝顶高程 。水库正常蓄水位 ，水库蓄水后，库水低于库区两侧、级阶地阶面 。库水聚于山丹河第四系宽浅河谷之中，淹没库内河床、级阶地。库区两岸地形平坦，无邻沟、邻谷发育，因此，水库不存在向低邻谷渗漏的地质问题。水库库盆为第四系砂砾石库盆，兴建之时，库底设计细粒土铺盖防渗。现状调查，主坝坝后有泉水渗出，泉点距坝踵 ，水质清澈，水量较小，分析绕坝基渗漏所致，其它无泉点分布。分析认为：水库现状总体无重大渗漏问题。库岸稳定库区岸坡为第四系粉质壤土岸坡，总长度 ，岸坡高度 ，为防止岸坡坍塌，进行了全库岸坡防护，防护形式为贴坡式砼预制板、干砌石、浆砌石防护。现状岸坡稳定，无岸坡坍塌、沉降变形，仅局部有水泥砂浆勾缝脱落现象。固体径流库区无泥石流沟道，库区山丹河水流平缓，水量较小，分析库区淤积主要为河流洪水携带的悬移质沉积，堆积物主要为淤泥质粉土，推移质砾卵石沉积较少。浸没库区无房屋、耕地，皆为水域、淤积滩涂占据，库尾农田分布高程 现状水库不存在浸没问题，分析水库清淤后亦不存在水库浸没问题。水库主要工程地质问题二坝水库经 余年的运行，库区淤积严重，淤积严重挤占了有效库容，导致蓄水量减少，灌溉引水保证率降低，防洪能力变弱，亟待清淤，恢复其功效。水库淤积特征与淤积量 水库淤积物来源分析库区山丹河河道蜿蜒，水流平缓，来水为上游水库下泄调剂水、灌溉回归水及暴雨期洪水补给，河流搬运能力较差。勘探揭示，库区淤积物主要为山丹河洪水期携带的悬移质沉积及风积砂沉积，少量为砂砾沉积，砂砾呈透镜体状分布。水库淤积物工程地质特性分析库区淤积层 按粒径组相对含量分为：上部砂土、粉质黏土层、下部砾石层。（）砂土、粉质黏土层层（物理力学性质试验见表）颗粒组成：粒 径 含 量 ，粒径含量 ，粒径含量 ，粒径含量 ，试验定名砂土 重粉质黏土。比重 ，塑性指数 ，水下稳定坡角 。（）砾石层（物理力学性质试验见表）颗粒组成：粒径含量 ，粒径含量 ，粒径含量 ，粒径含量 ，粒径含量 ，粒径含量 ，粒径含量 ，曲率系数 ，不均匀系数 ，试验定名：含细粒土砾。干密度 ，最大干密度 ，表观密度 ，饱和内摩擦角 。图 库区砂砾石颗粒级配累积曲线表 库区淤积土层物理力学性质试验成果表野外编号取样深度取样地点界限含水车土的物理性质毂粒瓶成 液限型限塑性指数比重干密度砂粒粉粒黏粒 土名称 二坝水库 重粉质黏土 重粉质黏土 粉土 砂土 粉土 粉土 水库淤积物的沉积规律二坝水库为平原水库，库区由人工扩挖而成，前端小，后端大，形同腰子状，地形平缓，高程 ，地势东高西低，坝前地势最低，高程 ，水深 。库尾地势最高，高程 ，现为高漫滩，库内纵坡比降。现状库区严重，淤积层厚度 。淤积物质为粉质黏土、砂土，库尾有透镜体状砂砾层分布。沉积层粒径自坝前向库尾渐粗，淤积厚度由坝前向库尾递增。水库淤积量计算二坝水库总库容 万，正常蓄水位 ，正常蓄水量 万，现状淤积严重，经平行断面法计算：淤积量 万，占正常蓄水量 。计算成果见第 卷第 期地下水 年 月表 和表。表 库区砂砾石物理力学性质试验成果汇总表野外编号取样深度取样地点颗粒组成 砾粒砂粒粗中细粗中细细粒 不均匀系数曲率系数土名称最小干密度最大干密度直剪试验饱和内摩擦角咬合力 二坝水库 级配不良砾 含细粒土砾 含细粒土砾 级配不良砾 含细粒土砾 含细粒土砾 表 库区淤积土层化学分析成果汇总表野外取样位置取样深度 阴阳离子含量值单位 易溶盐总量有机质含量 二坝水库 （）o （）o （）o （）o （）o （）o 表 库区淤积量剩余库容法计算表剩余库容淤积量水体断面面积 水面长度 万 万 横 横 横 横 横 横 横 纵 纵 纵 纵 纵 表 库区总淤积量储量法计算表剩余库容淤积量水体断面面积 水面长度 万 万 横 横 横 横 横 横 横 纵 纵 纵 纵 纵 水库淤积分区根据库区淤积物颗粒大小、水深将淤积范围划分为、区。区位于库前，面积 ，占库区 ，地面高程 ，水深 ，淤积物为淤泥质粉质黏土，淤积厚度 。区位于库区中游，面积 ，约占库区 ，地面高程 ，水深 ，淤积物为淤泥质砂土，淤积厚度 。区位于库区中上游，面积 ，约占库区 ，地面高程 ，淤积物为砂土夹含砾中粗砂，厚度 。结语二坝水库作为大满灌区的重要水源地，修建二坝水库清淤增容工程是解决黑河集中调水与灌区灌溉高峰期用水矛盾的有效途径。通过水库清淤增容可有效解决灌区内二坝水库地区来水时空分布不均、水资源供需不平衡的矛盾，通过工程清淤，将有效提高农业灌溉供水保证率，有利于推进灌区现代化，是促进农业农村现代化的有力措施，对水库库区地质条件进行深入研究，精确掌握库区工程地质状况对工程建设尤为必要。参考文献钱程，刘普胜 阳江抽水蓄能电站上水库渗漏工程地质评价 河南水利与南水北调 （）：田永霖 某 大 型 水 库 坝 址 区 工 程 地 质 评 价 珠 江 水 运（）：第 卷第 期地下水 年 月