西泉眼河东分灌区渠首溢流坝坝址工程地质条件分析

2012-03-20伊大巍

黑龙江水利科技 2012年4期

伊大巍

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 工程概况与自然地理条件

1.1 工程概况

西泉眼灌区河东分灌区渠首枢纽始建于日伪时期，为柳条坝，1989年重建为堆石坝，主要由溢流坝、副坝、冲砂闸和进水闸组成，大体为东西走向，总长约270 m。枢纽区位于哈尔滨市阿城区交界镇老山头屯南约700 m处的阿什河上，枢纽自东向西依次为进水闸、冲砂闸、溢流坝、副坝，东端为山体，西端为耕地。

溢流坝，也叫主坝，由进口段、溢流坝段、消力池段及海漫段组成。进口段采用干砌石护砌加钢筋混凝土结构。溢流坝段采用浆砌石重力坝。消力池段底板为钢筋混凝土结构，现已被严重冲蚀，右侧与泄洪冲砂闸共用导墙，左侧采用悬臂式挡墙。海漫段采用钢筋石笼加干砌石护砌。

该枢纽经多年运行，漏水严重，影响正常引水灌溉。整个枢纽已于2010年9月—2011年5月进行了重建。

1.2 自然地理条件

阿什河流域位于松花江右岸，是松花江一级支流，干流总长约213 km，流域面积约3 581 km2。枢纽区属于大陆性季风气候，春季风大少雨而干旱，夏季温暖多雨，秋季冷凉而早霜，冬季漫长寒冷。

2 工程地质概况及勘察方法

2.1 地质概况

渠首溢流坝坝址区处于阿什河漫滩区，河谷呈不对称U型，地势比较平缓，地面高程154～156 m，左岸平缓(10°左右)，右岸临山，坡陡(40°左右)。坝线沿线覆盖层为第四系全新统冲积层(alQ4)，其下部基岩为华力西期晚期花岗岩溢流坝东段处于低漫滩，地面高程 150.70～152.00 m;溢流坝西段处于高漫滩，地面高程 152.50～153.50 m左右。

2.2 地层岩性

2.3 侵入岩

主要为华力西期晚期侵入岩(γ43)，岩性为花岗岩，肉红色或红褐色，块状构造，中、粗粒结构，矿物成分主要为石英和长石。

2.4 水文地质条件

坝址区主要分布地表水和第四系松散层弱承压水。地表水即河水，地下水含水层岩性主要为级配不良中砾，分布连续，厚度较稳定，渗透系数(经验值)K=120 m/d，属强透水层。地下水主要接受大气降水、地表水入渗补给，以蒸发排泄为主。地下水矿化度 0.219～0.326 g/L，主要为—Ca2+Mg2+型水。

2.5 勘察方法

根据坝址区场地特点和重建物特征，本次勘察方法主要采用工程测量，工程地质调查，钻探(设备型号选用SH—30型)，原位测试(标准贯入、超重型动力触探)，室内试验等综合勘察方法。

3 溢流坝工程地质条件及分析

3.1 坝基抗滑稳定性

溢流坝坝基上部为第四系松散层，地貌单元为低漫滩和高漫滩。地层岩性为:粉土质中砾和低液限黏土、级配不良中砾。其下为花岗岩，强风化。设计坝基座于强风化花岗岩中，地基承载力建议值［R］=300kPa，抗滑稳定性较好。

岩体的抗剪断参数及岩体与混凝土间的抗剪断参数建议值见表1。

3.2 坝基渗透稳定性

溢流坝坝基座于花岗岩强风化层中，裂隙发育，岩体较破碎。但鉴于溢流坝最大坝高5.31 m(设计值)，水头较低，不致造成花岗岩强风化层发生渗透变形破坏，上覆又有松散层做反滤保护，故坝基渗透稳定性亦良好。

3.3 坝基岩(土)体渗透性及渗漏量计算

3.3.1 坝基岩(土)体渗透性

坝基第四系松散层上部为①层粉土质中砾、②层低液限黏土、③层级配不良中砾，渗透系数K分别为100m/d(经验值)、0.07m/d(试验值)、120m/d(经验值)，①层和③层属于强透水，②层属于弱透水。

该研究中一般资料以及结果资料等数据均经SPSS20.0分析。计量资料采用t检验,计数资料以x2检验,有统计学意义以P<0.05表示。

坝基岩体为强风化花岗岩，属中等透水。

3.3.2 渗漏量估算

考虑天然无防渗条件下计算坝基的渗漏量，依据岩性分布特征将坝段分2段计算。A段为低漫滩区，B段为高漫滩区。见图1。

表1 岩体力学参数表

图1 溢流坝坝基渗漏量计算示意图

渗漏计算公式取自《水利水电工程地质手册》P444。

坝基渗漏中单层计算公式为:

双层:

式中:K、K1、K2为渗透系数，m/d;M、M1、M2为含水层厚度，m;H为坝上、下游水头差(H=正常蓄水高程－河水位);2b为坝底防渗体宽度，拟取36 m;B为渗漏段长度，m。坝基渗漏量计算结果见表2。

通过计算表明:在天然无防渗措施条件下，坝底防渗体宽度拟取36m，溢流坝坝基年渗漏量为20.5320×104m3/a，A段年渗漏量为16.5913×104m3/a，B段年渗漏量为3.9407× 104m3/a。渠首枢纽区阿什河年径流量为799×104m3/a，A段年渗漏量占年径流量的2.08%，B段年渗漏量占年径流量的0.49%。可见主要渗漏部位为A段。