石头口门水库区浸没分析方法

2010-02-24陈东

东北水利水电 2010年9期

陈东

（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春 130021）

1 水库概况

石头口门水库位于第二松花江水系支流饮马河上，水库枢纽由大坝、溢洪道、输水洞、电站等建筑物组成。工程规模为大（I）型水库，是下游灌溉和长春市城区供水的重要水源地。

水库坝址至四家子、波泥河子段（近库尾）为低山丘陵区，坝址下游1.5 km为松辽平原沉降带（Ⅱ）东部边缘，库尾为伊通－舒兰地堑（Ⅰ2），本区地层主要以侏罗系凝灰岩为主，其次有二迭系板岩，局部有大理岩和海西期花岗岩，第四系松散层广泛覆盖其上并在库尾形成深厚的覆盖层。水库正常高拟加高1.75 m，水库区的浸没预测成为突出问题。

2 水库区浸没区现状

2.1 水位187.25 m时浸没区现状

水库建成至今已运行40多年，库水位变化在181.60～189.34 m之间，原设计报告中把浸没范围预测至高程188.25 m。

库区四家子乡、双阳城区、万昌乡、官厅乡位于一级阶地上，地形平坦，倾向库岸坡降0.5%～1.5%，地表高出河水面2～7 m ，地面高程187～198 m。两岸为大片耕地，由于灌溉，纵横排水沟交错，地表形成良好的排泄条件。通过库区调查及访问居民，在经历正常高水位条件下，这一高程上居民居住条件良好，土地以水田为主，旱田次之，其产量未受地下水位影响，也未产生大面积的沼泽化及盐渍化，未见浸没现象发生。

饮马河两侧由于有旧河堤，且强排设施失灵，地表水排泄不畅，局部有沼泽发育。

2.2 水位189.00 m的浸没预测

地下水临界深度按不同类型作物正常生长情况，及建筑物为民房等特点确定，临界深度有所不同，结果见表1。

表1 地下水临界深度表

根据地下水临界深度，区内农作物水稻、民房、公路基础已坐于上层滞水影响范围内，水库正常高水位增至189.00 m，按原报告结论，浸没范围预测至高程190.00 m，将有大范围耕地、建筑划入浸没区。因此，应根据水库区地下水特征，计算粘性土中的含水带厚度变化，重新判定浸没范围。

3 水库区工程地质概况

3.1 地貌及地层岩性

按成因类型分为冲积堆积地形和构造剥蚀地形2个地貌类型，按成因形态特征可进一步划分为3个地貌形态单元，库区主要由花岗岩、砂砾岩、第四系松散层组成，见表2。

表2 库区地貌类型及物理地质现象简表

3.2 水文地质条件

水库区根据地下水埋藏条件，按含水层的特征分为粘土的上层滞水、孔隙潜水及中砂、砾质粗砂、粗砾层孔隙承压水和基岩裂隙水4种类型，见表3。

表3 水库区地下水类型简表

4 粘性土中地下水位变化的计算

水库区地层为双层结构特征。上层为厚层粘性土，渗透系数 K=8.20×10-6～3.55×10-7cm/s，为极微透水层，下部中砂、砾质粗砂，属中～强透水层，含水层为承压水。根据粘性土孔隙中，水要在一定的水力坡度下才开始渗透的原理。利用式（1）计算在库水位升高引起承压水渗入粘性土中的升高值，而形成的粘性土含水带厚度M。

式中：M——含水带厚度，m；H——承压水头，m；I0——粘性土最小起始水力坡度。其值是通过野外（钻孔或探坑）实测及室内试验（饱和度）综合分析确定的。

5 浸没分析结论

5.1 四家子乡地段

该地段位于库区左岸双阳河的一级阶地上，第四系全新统冲积层较发育，具有双层结构特点，上部为粘土、淤泥质粘土层，厚为2.50～6.50 m，下部为中砂、砾质粗砂，揭露层厚6.00 m。修建围堤后，库水位在189.00 m，含水带厚度为2.50～5.00 m，地下水一般埋深1.60～3.20 m，大于地下水的临界深度，不会产生浸没问题。

5.2 双阳区地段

该地段位于饮马河左岸及双阳河右岸的一级阶地之上，地面高程189.00～193.00 m，第四系全新统冲积物具有双层结构特点。上部粘土、淤泥质粘土，层厚为1.20～10.80 m，为微透水层；下部的砾质粗砂，构成主要含水层及强透水层。当库水位增至189.00 m时，地下水壅高后埋深0.20～4.00 m，该区以水田为主，大部分地带地下水未达到临界深度，浸没问题不大。只是在马场强排站形成约0.50 km2的积水洼地。

5.3 官厅乡地段

该段位于岔路河右岸广阔的一级阶地上，地面高程187.50～193.00 m。第四系全新统冲积层较发育，具有双层结构，上部粘土、淤泥质粘土，厚度为1.00～5.00 m，为微透水层；下部中砂层厚1.40～4.20 m，砾质粗砂层厚大于14.20 m，构成主要含水层及强透水层。当水库水位增至189.00 m时，地下水壅高幅度为0.73～1.38 m，埋深在2.60～3.00 m，其埋深值大于水田及居民建筑物的临界深度，地表排泄条件较好，不易产生沼泽化和浸没问题。