黃土地區(qū)水利樞紐水庫區(qū)工程地質(zhì)問題探討——以咸陽市彬縣紅巖河水庫為例

■趙研

（陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安712000）

黃土地區(qū)水利樞紐水庫區(qū)工程地質(zhì)問題探討——以咸陽市彬縣紅巖河水庫為例

■趙研

（陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安712000）

本文通過對黃土地區(qū)典型水利樞紐工程-紅巖河水庫工程地質(zhì)問題進行分析探討，分析認為黃土地區(qū)庫區(qū)存在主要工程地質(zhì)問題為水庫滲漏、浸沒、塌岸及水庫淤積問題，由于黃土地區(qū)植被相對較少，其塌岸、淤積問題較基巖地區(qū)更為嚴重，而由于雨水沖刷等作用，水庫淤積同時鋪蓋庫區(qū)，可進一步減少水庫滲漏情況，庫區(qū)誘發(fā)地震問題應結合工程所處構造單元、地層巖性、人為影響等綜合考慮分析，建議針對性的開展黃土地區(qū)水利樞紐庫區(qū)工程地質(zhì)問題的防治工作。

黃土地區(qū)庫區(qū)工程地質(zhì)問題

1　引言

咸陽市彬縣紅巖河水庫工程位于涇河支流紅巖河下游河段，水庫樞紐距涇河口1.0km，水庫設計總庫容為8515萬m3，屬中型Ⅲ等工程。主要為城鎮(zhèn)生活、工業(yè)供水和攔沙，供水范圍為彬縣縣城和縣城周圍工業(yè)。

工程區(qū)構造單元位于工程區(qū)地處陜甘寧臺坳（Ⅰ）陜北臺坳（Ⅰ1）南部，太峪背斜以北的單斜構造區(qū)，沒有區(qū)域性活動大斷裂，對工程有影響的斷裂構造主要為工程區(qū)南距渭河盆地北部邊緣的乾縣—三原—富平斷裂（F1）75km左右，距五峰山—口鎮(zhèn)斷裂（F2）58km左右，屬水利工程抗震有利地段。根據(jù)1：400萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）標準及汶川地震后1號修改單，紅巖河水庫工程區(qū)地震動峰值加速度a=0.05g，地震動反應譜特征周期為T=0.45s，相應的地震基本烈度為Ⅵ度。

本次研究通過工程地質(zhì)測繪、鉆探、物探、坑探、野外試驗、室內(nèi)試驗對工程區(qū)內(nèi)主要工程地質(zhì)問題進行了討論分析。

2　水庫區(qū)工程地質(zhì)問題

庫區(qū)出露地層較為簡單，由砂礫巖互層（局部夾薄層頁巖）、松散堆積物組成。巖層基本呈水平狀，略傾向北偏西，傾角1～3°。工程區(qū)范圍內(nèi)未見大型不穩(wěn)定滑坡體，河谷兩岸沖溝較發(fā)育。

2.1水庫滲漏問題

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料分析，庫區(qū)按地貌特征分為兩段，以閆子川村為界，以下為涇河四級階地，以上為黃土塬區(qū)。底部砂巖及上部黃土狀壤土均為微～弱透水層，四級階地底部堆積有0.3～3.2m厚的砂礫石層為強透水層，為水庫產(chǎn)生鄰谷滲漏的通道。

其中閆子川村至庫尾段庫盆主要由Q2黃土狀土和K1砂巖組成，庫區(qū)兩岸河間地塊寬度≥2.0km，地下水位低于庫水位設計高程（903.0m），水庫蓄水后存在暫時性滲漏，對水庫蓄水影響不大。

壩軸線至閆子川村段庫盆由涇河四級階地堆積的Q2黃土狀土、砂礫石和K12砂巖組成，庫段左岸受涇河岸邊城背后黃土沖溝的影響，河間地塊寬度800～1000m，城背后溝長1.0km，壩線以上溝段長700m，溝底高程低于903.0m段長約400m左右，，初步估算庫區(qū)左岸砂礫石層滲漏量為Q=1035m3/d。

庫段右岸受涇河左岸無名溝的影響，河間地塊寬度600～700m，涇河右岸無名溝長約1.3km，溝底低于水庫設計蓄水高程903.0m段長約100.0m左右，地質(zhì)調(diào)查無名溝內(nèi)Q2砂礫石層沒有出露，證明砂礫石層呈透鏡體分布而不連續(xù)，初步估算Q2砂礫石層滲漏量Q=326m3/d。

庫區(qū)近壩段兩岸都應進行防滲處理。建議采用砼截滲墻或粘土鋪包庫區(qū)兩岸裸露砂礫石層，截滲處理范圍自壩軸線算起左岸應≥2.0km，右岸應≥500m。

2.2水庫岸坡穩(wěn)定問題

水庫岸坡主要由黃土、黃土狀壤土和K1砂巖夾泥頁巖地層組成。坡面傾角25°～40°，水庫地質(zhì)調(diào)查過程沒有發(fā)現(xiàn)大滑坡和崩塌堆積體，自然條件下庫岸邊坡基本穩(wěn)定，砂巖夾泥（頁）巖巖層產(chǎn)狀近似水平，局部塌落不會產(chǎn)生大的塌岸問題，砂巖夾泥（頁）巖段庫岸邊坡基本穩(wěn)定。水庫蓄水后，庫水位的升降必然導致庫岸邊坡黃土層物理力學性質(zhì)的改變，使得庫岸黃土邊坡發(fā)生再造。

根據(jù)對庫壩區(qū)黃土層試驗資料，與同類工程比較，應用圖解法預測塌岸寬度，庫區(qū)塌岸量計算成果見表1，典型剖面示意圖如圖1。經(jīng)計算塌岸方量為1373萬方，主要集中于近壩段，建議進行局部砌護，減少塌岸發(fā)生。

2.3水庫浸沒與淹沒

（1）水庫淹沒問題。水庫蓄水至正常庫水位時，可能淹沒一級階地及階地后緣部分農(nóng)村房舍。流域內(nèi)無廠礦企業(yè)。經(jīng)統(tǒng)計，淹沒農(nóng)田及農(nóng)村房舍合計約3286畝。

（2）水庫浸沒問題。本工程水庫區(qū)為“U”型峽谷，岸坡陡峻，近壩區(qū)正常蓄水位以上無大面積的平緩臺地，浸沒問題甚小，在庫尾林家河村的緩坡地段，由于水庫蓄水，地下水位壅高，將會產(chǎn)生不同程度的浸沒問題，浸沒典型斷面示意如圖2。

本次勘察浸沒地下水埋深臨界值取2m。預測浸沒面積117畝。

2.4水庫淤積問題

本水庫工程建于黃土高原區(qū)，氣候干燥，全年降雨量雖少，但汛期雨量較集中，特別是河道中段長約26.9km范圍植被較差，故全河段水土流失仍然嚴重，土壤侵蝕模數(shù)為1500t/km2～1700t/km2。

地質(zhì)災害以滑塌和泥石流為主，滑塌已在水庫塌岸中敘述；泥石流指每年7～9月的暴雨期，支溝下部的裸露土體及滑塌松動土體受上游瞬間洪水沖刷而形成夾帶大量固體物質(zhì)的泥水流，并進入庫區(qū)。因此建議加強本工程地質(zhì)環(huán)境的綜合治理，以控制地質(zhì)災害的發(fā)生。水庫的淤積源有三種：一是大暴雨沖刷岸坡產(chǎn)生土壤侵蝕，形成河道懸移質(zhì)淤積；二是水庫蓄水后，塌岸淤積；三是基巖風化殘積物、經(jīng)洪水搬運形成推移質(zhì)。

2.5水庫誘發(fā)地震問題

本區(qū)不可能因興建紅巖河水庫而發(fā)生水庫誘發(fā)地震。其理由主要有以下幾點：（1）區(qū)域構造上，本區(qū)位于華北地臺鄂爾多斯臺地向斜的南緣地帶，區(qū)域構造穩(wěn)定，地震基本烈度僅為Ⅵ度。庫壩區(qū)無大型斷裂構造，更無活斷層和發(fā)震構造，因此，不具備產(chǎn)生水庫誘發(fā)地震的基本條件。（2）庫壩區(qū)地層為水平狀的砂（泥）巖，為相對隔水層，巖性較為單一，無可溶巖及喀斯特現(xiàn)象，因此，不存在非構造型喀斯特引發(fā)水庫地震的條件。

（3）本區(qū)煤層埋深較大，由于庫底煤層開采后形成廢棄巷井，可能產(chǎn)生上部塌陷而誘發(fā)地震，但可通過事先協(xié)調(diào)煤源與水源的開發(fā)關系而解決。

（4）本工程規(guī)模小，水深淺，對區(qū)域地應力的影響甚微。

3　結論與建議

（1）黃土地區(qū)庫區(qū)存在主要工程地質(zhì)問題為水庫滲漏、浸沒、塌岸及水庫淤積問題

（2）由于黃土地區(qū)植被相對較少，其塌岸、淤積問題較基巖地區(qū)更為嚴重，而由于雨水沖刷等作用，水庫淤積同時鋪蓋庫區(qū)，可進一步減少水庫滲漏情況。

（3）庫區(qū)誘發(fā)地震問題應結合工程所處構造單元、地層巖性、人為影響等綜合考慮分析。

（4）應針對性的開展黃土地區(qū)水利樞紐庫區(qū)工程地質(zhì)問題的防治工作。

［1］GB50487-2008，水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 ［S］.中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設部，2008.

［2］咸陽市彬縣紅巖河水庫工程地質(zhì)勘察報告 ［D］.陜西省水利電力勘測設計研究院，2013.

［3］《水力發(fā)電工程地質(zhì)手冊》 ［M］.彭土標，中國水利水電出版社，2011.

TV62［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-60-2