江苏庆安水库成库条件分析

2021-09-15邵明星

陕西水利 2021年8期

邵明星

(沈阳市铁西区农业技术推广与行政执法中心水利服务部，辽宁沈阳 110027)

1 引言

在我国西南地区，通常存在着岩溶渗漏、塌陷等问题[1]，严重影响着大中型水库的建设。许多学者就岩溶渗漏问题进行了深入研究，取得了许多成果。裴建国等[2]划分了西南岩溶石山地区岩溶地下水系统并统计了其主要特征值。卢耀如[3]概述了岩溶地区主要水利工程地质问题与水库类型及其防渗处理途径。费英烈等[4]论述了岩溶地区水库渗漏的基本地质因素，总结了岩溶地区水库渗漏的地质规律。邹成杰[5]将岩溶渗漏型式划分为八组二十八种类型，将渗漏程度分为五级。赵瑞等[6]概述了水库岩溶渗漏类型。

关于水库渗漏模式和防渗技术，目前的研究成果颇丰。白永年[7]介绍了一些堤坝防渗加固技术。肖万春[8]研究了水库岩溶渗漏勘察技术的要点与方法。范玉龙等[9]分析了湖北宣恩县境内岩溶岩溶水系统的特征及岩溶水流动子系统的空间展布规律。杜毓超等[10]详细分析了湖南新田水浸窝水库的渗漏类型并提出了治理方案。卢晓鹏等[11]研究了清华洞暗河堵洞成库与防渗技术。黄顺涛[12]研究了断裂构造发育对贵州两岔河水库岩溶渗漏的影响。李择卫[13]分析了龙潭河水库右岸岩溶渗漏问题。尹红莲等[14]研究了尼山水库岩溶坝基的防渗处理。罗长军[15]分析了帷幕灌浆技术在既有土坝可溶岩坝基中的应用。

本文以江苏庆安水库为例，通过现场地质调查，从工程地质条件、水文地质条件、水库渗漏量等方面，分析论证其成库条件。

2 工程概况

2.1 地形地貌

工程区地形相对高差100 m～150 m，岸坡多见悬崖陡壁。马蹄河主要沿北北东向发育，河谷基本上属“V”字型谷。库区右岸以侵蚀堆积的低中山为主，岚光山高程12 m～180 m，构成马蹄河与贾龙河之间的地形分水岭。库区左岸上游有面积不大的夷平面零星残留于山地顶部，地貌形态以侵蚀溶蚀的低中山为主。库区左岸下游，仅可见一相对较为宽阔的剥蚀面以及马蹄河与明月河之间的地形分水岭。

2.2 地层岩性

库区主要出露地层有下寒武统龙王庙组、中寒武统陡坡寺组与双龙潭组，岩性主要为白云岩、灰岩、石英砂岩、页岩。

2.3 地质构造

库区位于黄花塘向斜东翼的近向斜轴部地带，小江断裂从库区西部约20 km通过。受区域构造的影响和控制，库区地质构造线方向以近南北向为主。库区内岩层呈平缓的单斜产出，局部软弱岩层中见有小褶曲，规模很小。节理裂隙较为发育，多为“X”型共轭出现，倾角较陡，多被岩层面切割。

3 渗流计算与分析

3.1 计算模型设计

为进一步预测水库蓄水前后库坝区各工况下的渗漏量，对比分析帷幕防渗方案的防渗效果，最终推荐防渗方案。采用Modflow软件对不同工况下的渗漏量进行估算。

图1 计算区网格剖分图

图2 计算区模型结构图

在模型区范围内，分别取不同的降水入渗系数值0.15、0.25，得到的年降雨入渗量见图3。同样，根据平面、垂向上渗透性的差异，对模型进行分区、分层。渗透性分区见图4。

图3 年降雨入渗量分区

图4 渗透性分区

本次数值模拟主要针对推荐的上坝址预测设定蓄水后无帷幕和设置帷幕两种工况下的水库坝基及绕坝渗漏量。蓄水水位分别为29 m和25 m。

无帷幕方案：坝址区和库区均不设置防渗帷幕，计算水库蓄水后的渗漏量与地下水流场分布情况。

防渗方案：在坝址区坝基坝肩设置防渗帷幕，其中帷幕线的长度分为两种情况，即帷幕线长度约为1435 m(长线)和860 m(短线)。根据已建水库资料，对防渗帷幕段的渗透系数取0.05 m/d。

3.2 计算结果及分析

计算结果见表1、表2。

表1 不同工况渗漏量一览表(蓄水位29 m)

表2 不同工况下渗漏量一览表(蓄水位25 m)

由计算结果可知：

(1)正常蓄水位为29 m时，库坝区不设置防渗帷幕的情况下，水库年渗漏量达到了930.75×104m3/a，为马蹄河多年平均入库径流量(6690×104m3/a)的13.91%，渗漏量较大，属于严重渗漏，须采取工程防渗处理措施；其中防渗处理措施的模拟分为两种方案：①长线方案，该工况条件下，水库年渗漏量约为273.75×104m3/a，占多年平均径流量的4.09%，库坝区采取防渗处理后的水库渗漏量减小明显，采取防渗措施后属中等渗漏；②短线方案，该工况条件下，水库渗漏量约为306.6×104m3/a，占多年平均径流量的4.58%，属于中等渗漏。

(2)正常蓄水位为25 m时，库坝区不设置防渗帷幕的情况下，水库年渗漏量达861.4×104m3/a，为马蹄河多年平均入库径流量(6690×104m3/a)的12.88%，渗漏量较大，属于严重渗漏，须采取工程防渗处理措施；其中防渗处理措施的模拟分为两种方案：①长线方案，该工况条件下，水库年渗漏量约为256.96×104m3/a，占多年平均径流量的3.84%，库坝区采取防渗处理后的水库渗漏量减小明显，采取防渗措施后属中等渗漏；②短线方案，该工况条件下，水库渗漏量约为284.7×104m3/a，占多年平均径流量的4.26%，属于中等渗漏。