磁窑河生态修复工程堤防及蓄水区工程地质论述

张乾磊

（山西省汾河一坝管理局，山西 太原 030024）

磁窑河生态修复工程堤防及蓄水区工程地质论述

张乾磊

（山西省汾河一坝管理局，山西 太原 030024）

磁窑河生态修复治理工程是汾河流域生态修复工程的重要组成部分，拟在交城县磁窑河干流上拟建8座蓄水坝，使该河段形成连续的蓄水面，同时对两岸进行堤防修筑，从而达到该段河流的生态修复目的。

生态修复治理；堤防；蓄水区；渗漏量；浸没问题；磁窑河

1 工程概况

磁窑河生态修复治理工程为汾河流域生态修复工程的组成部分，该工程北起规划魏家沟水库坝址处，终点至交城县与文水县交界处。主要建设内容包括岸堤防护、河道疏浚整治、蓄水坝及两岸绿化美化等。

本次拟在磁窑河魏家沟水库规划坝址处至磁窑河与瓦窑河交汇处之间约14.9 km的磁窑河两岸修筑堤防，并对河道进行疏浚、整治，同时在河道桩号3+ 800—8+000段拟建8座蓄水坝，形成连续的蓄水面，美化环境，修复生态。

2 堤防段工程地质

2.1 地质简述

堤防段河谷局部弯曲，谷底宽40～140 m，地形较为平缓，地面高程为743.37～846.25 m。两岸现主要为土质岸坡，坡顶高出河床1.0～16.0 m，坡顶高程为751～853 m。河床断面呈“U”型。

该段防洪堤及堤基出露地层主要为现代人工堆积物、第四系全新统河流相洪冲积物及二叠系上统上石盒子组。现代人工堆积岩性由低液限粉土、低液限粘土、碎块石、建筑及生活垃圾组成，局部为浆砌石，厚2.0～5.5 m，主要分布于两岸堤防和护坡处。全新统洪冲积岩性由卵石混合土、级配不良砾和低液限粉（粘）土及含砂低液限粉（粘）土，组成。其中卵石混合土、级配不良砾，局部夹含砂低液限粘（粉）土透镜体，厚0～30 m，分布于上游堤基及河谷；低液限粉（粘）土及含砂低液限粉（粘）土呈淡红、淡黄色，局部夹级配不良砂、级配不良砾透镜体，厚0～20m，分布于下游堤基及河谷。二叠系上统上石盒子组岩性为灰黄、黄绿色硬砂岩、粉砂岩及紫红色、紫灰色薄层泥岩、砂质泥岩，分布于上游堤基及河谷。

地下水类型主要为松散岩类孔隙水，含水层主要为全新统洪冲积低液限粉土、级配不良砂、级配不良砾等。地下水自磁窑河上游向下游径流排泄。堤防桩号0+000—4+080段地下水位埋藏较深，桩号4+080—14+900段勘察期间地下水位埋深1.0～15.0 m。

2.2 堤防质量评价

两岸防洪堤治理段全长14.9 km，其中桩号0+ 000～3+500段主要为原河道，两岸大多无堤防，局部堤防年久失修，损坏严重，砂浆脱落，坝基淘蚀严重，稳定性很差。桩号3+500～14+900段两岸均修筑有堤防，堤高2.0～5.5 m。3+500～5+050段为浆砌石堤防，其余地段为土质堤防。土质防洪堤堤高3～5 m，土质堤防岩性主要为低液限粉土，结构松散，土质不均，含大量砾石。据现场取样试验，其干密度为1.31～1.37 g/cm3，平均值1.34 g/cm3，堤防表面有雨水淘蚀冲沟、鼠洞、杂草、落水洞和坍塌现象，堤身质量较差，堤防土体抗冲刷能力差。建议对防洪堤治理段两岸旧堤防全部拆除，全部新筑浆砌石防洪堤，堤基埋深不小于3 m。

3 蓄水区工程地质

3.1 地质简述

蓄水区段地形较为平缓，河床地面高程为751.56～771.13 m，两岸为堤防工程，堤高2.0～5.5 m，两岸堤防外地形较平缓，地面高程752～779 m，现主要为建筑房屋、耕地及林地。

该段地层主要为现代人工堆积物、第四系全新统河流相洪冲积物。人工堆积岩性主要为低液限粉土、低液限粘土，碎块石、建筑和生活垃圾，局部为浆砌石，厚2.0～5.5 m，分布于左右岸堤防。全新统洪冲积岩性主要由级配不良砾和低液限粉（粘）土组成。其中级配不良砾厚0～6 m，分布于1号、2号蓄水区及两岸；低液限粉（粘）土呈淡红、淡黄色，局部夹级配不良砂、级配不良砾透镜体，厚1～16 m，分布于3～8号蓄水区及两岸。

地下水类型为松散岩类孔隙水。含水层主要为全新统洪冲积低液限粉土、级配不良砂、级配不良砾等，富水性主要受颗粒大小、级配和地形地貌等因素制约，富水性差。地下水自磁窑河上游向下游迳流排泄。勘察期间地下水位埋深0～15.0 m。

3.2 工程地质评价

3.2.1 堤基渗漏

堤防桩号3+500—8+000段为蓄水段，堤基岩性主要为全新统级配不良砾、低液限粉（粘）土层，其渗透系数为0.10～10.4 m/d，属中等～强透水层，且在蓄水段两岸堤基连续分布，构成渗漏层位；下部低液限粘（粉）土具微～弱透水性，可视为隔水层。在蓄水区水位抬高后与磁窑河外侧地下水位形成的水头差作用下，蓄水段的水将通过堤基向堤外渗漏，故蓄水段存在渗漏问题。现采用公式（1）对蓄水段渗漏量进行估算，计算结果见表1。由表1可知，蓄水段正常蓄水位时，1号蓄水区渗漏量为2 437.5 m3/d，渗漏量较大；2～8号蓄水区各蓄水段渗漏量在0～572.6 m3/d之间，渗漏量较小。建议对堤基筑防渗墙，墙底深入下部低液限粉（粘）1～2 m。

式中：Q——堤基渗漏量，m3/d；

B——渗漏带宽度，m；

k——堤基土渗透系数，m/d；

H——正常蓄水位时堤内外水位差，m；

M——堤基透水层厚度，m；

2b——平均堤基宽度，m。

表1 蓄水段堤基渗漏量计算成果表

3.2.2 堤外浸没

该河道治理段8个蓄水区蓄水后，将改变目前的地下水位现状。蓄水区上部级配不良砾、低液限粉（黏）土层，属中等～强透水层，入渗条件较好，当蓄水区蓄水后，两岸地下水水位将会抬高，可能存在浸没问题。浸没地下水临界埋深按照公式（2）计算。

式中：HCR——浸没地下水临界埋深，m；

HK——土壤毛细水最大上升高度，m；

△H——安全超高值，农业区（农作物根系深度）取0.5 m，居民区建筑物基础埋置深度取1.5 m。

根据工程经验，级配不良砾层毛细水最大上升高度0.5 m，低液限粉土层毛细水最大上升高度1.2 m。计算结果见表2。经计算，蓄水区两岸雍高地下水埋深均大于浸没临界埋深，故蓄水区两岸不存在浸没问题。

表2 蓄水区对堤外浸没影响计算成果表

4 结论及建议

1～8号蓄水区两岸现局部筑的浆砌石防洪堤，其余段为土质岸坡。旧浆砌石防洪堤局部堤防年久失修，损坏严重，砂浆脱落，坝基淘蚀严重，稳定性很差；土质岸坡表面有雨水淘蚀冲沟、鼠洞、杂草、落水洞和坍塌现象，堤身质量较差，且抗冲刷能力差。建议对防洪堤治理段两岸旧堤防全部拆除，全部新筑浆砌石防洪堤，堤基埋深不小于3 m。堤基岩性主要为卵石混合土、级配不良砾和低液限粉（粘）土及含砂低液限粉（粘）土，其中级配不良砾渗透系数为0.10～10.4 m/d，属中等～强透水层，蓄水区正常蓄水后存在渗漏问题，建议对在蓄水区两岸筑防渗墙，墙底深入下部低液限粉（粘）1～2 m，确保蓄水区蓄水后形成稳定的水面。

S152.7+2

C

1004-7042（2017）04-0035-02

张乾磊（1981-），男，2001年毕业于山西水利职业技术学院水政水资源专业，助理工程师。

2016-02-03；

2016-03-15