浅谈山丘区小型水库“台地型”渗漏的认识

程守金

（山东省临沂市水利勘测设计院，山东 临沂 276001）

1 引言

台地是一种山丘区沟谷两岸隆起的呈带状分布的阶梯状地貌，山丘区台地往往一面顺山坡、岭坡，坡度平缓，其余三面较陡，直立于周围的低地。以往许多土质台地多被小型水库作为天然防渗体加以利用，一般建坝于此，或作为筑坝取土料场，从经济学角度来说，省时省力，有一定的普遍性。近几年来，随着小型水库除险加固、抗旱提升等地质勘察工作开展，发现有些台地岩土组成性质垂向有明显差异，台地存在透水层，水库发生不同程度渗漏问题，此种渗漏形式称之为“台地型”渗漏。

2 基本情况

鲁东南山丘区分布面积较大，沿山丘沟谷两岸多分布有土质台地，构成山间台地地貌。这些土质台地多发育山丘沟谷前沿，微倾向于沟谷，台地多呈阶梯型，顶部较为规则平整，宽度20 m～50 m，个别宽度大于100 m，上下阶梯之间相对高度3 m～5 m，个别高度大于10 m，临近沟谷侧陡立，台地下伏基岩多为花岗质侵入岩。

山丘区小型水库坝型多以土石坝为主，坝壳填筑料比较丰富，防渗体土料一般比较匮乏，土质台地因其多由弱透水性壤土组成，成为筑坝坝址首选，许多小型水库大坝沿土质台地走势修筑而成，这些水库建成后，坝后出现渗漏水现象，如陈家庄水库、黄崖水库、金斗水库等，由于勘测经费不足，多年来渗漏原因没有进一步查明，渗漏水现象未得到有效处理。

3 台地岩土组成及渗透性

以往对台地认识不足，台地一般由巨厚层壤土组成，当地老百姓俗称“黄土台”“黄土梁”，一般认为是均质的天然防渗体。小型水库筑坝前未进行地质勘察工作，未能查清台地的岩土组成及性质，蓄水后，坝后脚出现渗漏水，一般根据当地经验认为坝体填土质量差。近几年，随着小型水库除险加固、抗旱提升等工作开展，陆续对全市200 多座小型水库进行了地质勘察，发现有64 座修筑于土质台地，其中岩性由单一壤土组成的台地约占1/3，如东近台水库、皇台水库等，岩性由巨厚层壤土中夹碎石土、中粗砂、砂质壤土、黄土质壤土其中一种或两种组成的台地约占2/3，如陈家庄水库、黄崖水库等，特别是壤土夹中粗砂比较普遍，台地岩土性质不均一，具有垂向异性。典型均质台地见图1，典型非均质台地见图2，台地岩土组成统计见表1。

图1 东近台水库均质台地

图2 姜庄水库非均质台地

表1 台地岩土组成统计表

根据台地岩土条件，通过现场分段分层注水试验，查明碎石土、中粗砂、砂质壤土、黄土质壤土渗透系数3.1E-04 cm/s～3.5E-02 cm/s，具强～中等透水性，是台地中的相对透水层，壤土渗透系数3.0E-05 cm/s～7.7E-05 cm/s，具弱透水性，是台地中的相对隔水层。台地岩土渗透性统计表见表2。

表2 台地岩土渗透性统计表

4 渗漏分析

均质的单一壤土组成的台地一般不存在渗漏问题，渗漏往往发生在非均质台地中。非均质台地存在强～中等性透水层是发生渗漏的内部条件；另外大坝填筑时，坝前相对隔水的壤土层被取土用作筑坝料，透水层被揭穿，与库水连通，这是发生渗漏的外部条件。以上因素共同作用，形成了渗漏通道，从而发生“台地型”渗漏，表现为坝后脚出现片状渗水汇成明流，近坝地面饱和软化等。

通常小型水库除险加固勘察设计一般需要对渗漏量做出定量评价，渗漏量的估算一般在划分台地岩土体结构类型、确定计算边界条件基础上，根据运行水位条件，分区、分段进行。渗漏量计算采用简化单层渗漏或双层渗漏公式。

式中：B 为计算分段长度；H 为上下游水位差；K 为土层渗透系数；T 为土层厚度；2b 为坝底宽。

年渗漏量计算水位按一年中8 个月（6 月至次年1 月）245 天采用现状兴利水位计算、4 个月（2 月～5 月）120 天采用兴利水位与死水位的中值确定。根据43 座“台地型”渗漏小型水库渗漏程度统计结果，有24 座为中等渗漏，约占55.8%；14 座为严重渗漏，约占32.6%。客观上由于水文地质条件的复杂性，对渗漏量计算结果进行合理分析，结合调查运行周期内水位降落推算渗漏量，有条件的水库应进行现场实测渗漏量，互相印证，以保证计算结果科学合理性。43 座小型水库渗漏程度分类统计见表3。

表3 渗漏程度分类统计表

5 渗漏引起的地质问题

水库大坝渗漏通常引起的地质问题为渗透稳定及坝后脚近坝地面浸没。

小型水库“台地型”渗漏的渗透路径较长，水头不大，通常兴利水位条件下实际渗透的水力比降为0.10～0.16，小于允许水力比降，故渗透稳定问题一般不大。个别水库坝前、坝后台地表层无隔水层，透水层直接出露贯通，特殊条件下存在渗透稳定问题。

小型水库管理程度低，部分水库坝后脚渗漏水流未能有效疏导、排泄，常常引起的近坝地面饱和软化，出现浸没，甚至淹没现象。多发生在距离坝脚30 m 范围内，呈片状分布，有的地面常年不干，造成杨树等枯死，芦苇、柳树等亲水作物生长茂盛。

6 渗漏的处理

“台地型”水库渗漏的处理应在地质勘察详细查明台地渗漏层分布、性质等基础上，结合渗漏量的大小及引起的地质问题，科学合理选择处理方法。地质勘察是设计采取渗漏处理措施的基本依据，以往小型水库除险加固工程中，许多未进行地质勘察的“台地型”水库设计采用了坝体灌浆、坝后坡贴坡排水、坝基帷幕灌浆等技术措施，收效甚微。近几年来，根据地质勘察成果，有针对性地采取了相应工程措施，取得了良好效果。

一般来说，对于坝后台地完整，顶部宽阔，表层有厚层相对隔水层，渗漏量轻微，可不采取工程措施处理，如陈家庄水库0+000～0+450 段；对于坝后台地不太完整，表层相对隔水层局部被剥离，渗漏量中等，不存在渗透变形问题，仅坝后出现浸没现象，可采取开挖截渗沟等一般工程措施处理，如金斗水库等；对于坝后台地不完整，表层相对隔水层被剥离，渗漏量严重，局部存在渗透变形问题及浸没问题，可采取高压喷射混凝土连续墙等工程措施处理，如黄崖水库等。

7 结语

山丘区“台地型”渗漏属于坝基第四系土层渗漏，易于坝体渗漏混淆，地质勘察应详细查明。

“台地型”渗漏的原因为台地存在与库水相贯通的透水层，其中壤土夹中粗砂台地结构比较常见，渗漏的处理应在地质勘察基础上，科学合理选定。

鲁东南黄土质壤土比较少见，只零星分布于山间台地上部，对其渗透性有了一定的认识，其它工程特性有待于进一步研究。