永泰大樟溪梯級電站庫區(qū)埔埕村浸沒評價

摘 要:本文闡述了永泰大樟溪梯級電站界竹口庫區(qū)埔埕村的環(huán)境工程地質(zhì)與文水地質(zhì)條件，從定性分析與理論計算兩個角度出發(fā)，對水庫正常蓄水后埔埕村的浸沒情況作出比較符合實際的評價。

關(guān)鍵詞:水庫浸沒地下水壅高浸沒評價

中圖分類號:TV736文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0093-03

1 工程概況

永泰界竹口水電站是大樟溪干流上的一個梯級電站，是一座發(fā)電兼有城關(guān)防洪功能的中型樞紐工程，是永泰境內(nèi)河段規(guī)劃開發(fā)的七個梯級電站的第四級，位于永泰縣城上游12.5km處，為混凝土重力壩。水庫正常蓄水位78m，死水位72m，總庫容0.679億m3，調(diào)節(jié)庫容0.292億m3，為季調(diào)節(jié)性能。壩頂高程81.30m，最大壩高45.30m，電站總裝機(jī)容量60MW。

埔埕村位于界竹口水電站庫區(qū)的中部，離大壩平距約10.70km。埔埕村居民約有二千余戶，現(xiàn)常住人口6000多人，耕地面積約0.91km2，村內(nèi)民宅密集。因此，庫區(qū)埔埕村的浸沒評價關(guān)系到埔埕村的移民搬遷或工程防護(hù)的方案選擇及工程總投資。

2 環(huán)境工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

埔埕村為山前階地地形，東南面依山，西北面傍水，呈半月形，防護(hù)區(qū)東北向長約2km，西北向最大徑向?qū)捈s800m，地形平坦開闊，夫人宮前一條北西向蜿蜒展布的沖溝將村莊平均分割成上、下游兩個區(qū)片。

埔埕村民宅區(qū)及農(nóng)田區(qū)基本位于沖積Ⅱ級階地上。上游片民宅區(qū)外側(cè)緊靠陡坎狀Ⅱ級階地前緣，地面高程約81～83m，呈中間高兩側(cè)低地形;中央為池塘區(qū)，地面高程約79～81m;農(nóng)田區(qū)地面高程約80～83m。下游片階地前緣亦為陡壁狀，階地上分布有密集的民宅和果樹及農(nóng)田，地面高程約79～81m。水庫蓄水后，將在沖溝和地勢低洼處形成兩條300～400m深狹長形的庫水侵入帶，使埔埕村下游片分割成三面環(huán)水的河間地塊，地面僅高出正常蓄水位約1～3m。

埔埕村階地地層基本呈典型的“上細(xì)下粗”的二元結(jié)構(gòu)，上部為粉土、粉砂，一般厚度為2～8m;下部為含漂石卵石，一般厚度為2～10.50m;下伏不同風(fēng)化程度的石英閃長巖，基巖面一般埋藏較深。粉土層厚度0.50～7.80m，層頂標(biāo)高82.65～76.45m;粉砂層厚度0.20～8.45m，層頂標(biāo)高82.61～71.61m。水庫正常蓄水后，水位將雍高至78.00m，所處地層為粉土或粉砂層。

地下水主要賦存于含漂石卵石層中，其富水性、透水性強，主要受大氣降水補給，與河水聯(lián)系密切，呈互補關(guān)系。根據(jù)鉆孔水位觀測及民井調(diào)查，工程區(qū)地下水位埋深0.10～8.90m，相應(yīng)高程89.25～71.75m，據(jù)調(diào)查，地下水位年變化幅度為2.0m～5.0m，靠山側(cè)地下水位變幅較大。地下水位流向呈由山側(cè)往河側(cè)流趨勢，地下水水力坡降約5%～15%，地下水類型為HCO3—Ca型。

根據(jù)現(xiàn)場鉆孔抽水試驗、野外試坑滲水試驗及室內(nèi)土工滲透試驗成果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗，綜合確定各巖土體的滲透系數(shù)K見表1。

3 場地浸沒影響評價

3.1 定性分析

場地浸沒勘察時，取10組原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)毛管水上升高度試驗，剔除3組異常數(shù)據(jù)，其余7組土樣室內(nèi)試驗成果見表2。

根據(jù)表2，粉土毛管水上升高度90.0～110.0cm，平均值為103.0cm，粉砂毛管水上升高度68.0～88.0cm，平均值為78.0cm。

水庫蓄水前，下游片的地下水位埋深與河水位的關(guān)系根據(jù)近年來的幾次調(diào)查成果表現(xiàn)為:①在1997年9月，當(dāng)時河水位為72.1～72.2m，地下水位埋深為5.00～6.60m，相應(yīng)高程約為73～75m;②在2004年1月，當(dāng)時河水位為69.89～69.96m，地下水位埋深為6.0～9.0m，相應(yīng)高程約為71～74m;③在2007年3月，當(dāng)時河水位為70.19～71.14m，地下水位埋深為5.10～8.40m，相應(yīng)高程約為72.3～74.6m。由此可見，下游片的地下水位埋深基本比河水位高2～3m，當(dāng)水庫蓄水后，水庫正常蓄水位為78.00m，按此規(guī)律，下游片的地下水位會抬升至高程80～81m，再考慮土層的毛管水上升高度(0.78～1.03m)，而下游片的地面高程約79～81m，下游片會發(fā)生浸沒。

按如上判別標(biāo)準(zhǔn)，上游片民宅密集區(qū)地面高程約81～83m，考慮到房屋基礎(chǔ)埋深0.80～1.50m，民宅密集區(qū)會發(fā)生浸沒。上游片較低洼處，如池塘區(qū)及其周圍農(nóng)田，地面高程約79～81m，會發(fā)生浸沒。

3.2 理論計算

場地內(nèi)上部地層粉土、粉砂滲透系數(shù)較下部地層含漂石卵石小，滲透系數(shù)差約2個數(shù)量級，當(dāng)河水位較低時，含漂石卵石為主要含水層，水庫蓄水后，地下水將壅高至粉土及粉砂中。粉土與粉砂的滲透系數(shù)差別較小，為簡化計算，將粉土與粉砂合并為同一層，合并后的滲透系數(shù)取兩者平均值，即4.85×10-4cm/s，含漂石卵石為2.30×10-2cm/s。

按水庫正常蓄水位78.00m，依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)手冊》關(guān)于庫岸地下水壅高的水文地質(zhì)計算方法對工程區(qū)的地下水壅高進(jìn)行計算。選擇如下的圖2及公式1進(jìn)行地下水壅高計算。

根據(jù)圖2，有公式1:

根據(jù)本工程實際工況，圖2可轉(zhuǎn)化為圖3。

公式(1)可轉(zhuǎn)化為公式(2):

根據(jù)公式(2)，計算邊界條件:假設(shè)含漂石卵石層下伏基巖頂板水平，為相對隔水層。

依據(jù)如上計算原則，在勘察期間所測地下水位及水庫正常蓄水位78m的工況下，對剖面8-8’ 及10-10’～14-14’進(jìn)行庫岸地下水壅高計算，計算中，n斷面位于村內(nèi)水泥路附近，并以此位置作為工程區(qū)浸沒評價指標(biāo)，計算結(jié)果見表3。

根據(jù)表3，水庫正常蓄水工況下，工程區(qū)內(nèi)在村內(nèi)水泥路附近，庫岸階地地下水位將壅高至79.17～80.24m，考慮土層的毛管水上升高度，工程區(qū)內(nèi)浸沒臨界水位為80.20～81.14m。

水庫正常蓄水位78m，靠河岸位置地下水位壅高較小，根據(jù)估算，距河岸正常蓄水位線約90～110m范圍內(nèi)，地下水位將壅高至79m，考慮到房屋基礎(chǔ)埋深0.80～1.50m，上游片民宅密集區(qū)靠近河岸側(cè)的地面高程多為80.5～82m，因此，在此范圍內(nèi)，民宅基礎(chǔ)不會受浸沒影響。

根據(jù)表3，上游片村內(nèi)水泥路面高程81.21～82.69m，上游片的浸沒臨界水位為80.80～81.27m，考慮到房屋基礎(chǔ)埋深0.80～1.50m，剖面8-8’及11-11’處村內(nèi)水泥路附近民宅基本會受浸沒影響。而上游片地面高程為82m以上的民宅密集區(qū)基本不會受浸沒影響，不會受浸沒影響的民宅密集區(qū)基本處于上游片民宅密集區(qū)的中部。

上游片民宅密集區(qū)靠近池塘(上游片村內(nèi)水泥路東側(cè))的部分民宅地面高程多為81～82m，民宅基礎(chǔ)會受浸沒影響。

上游片較低洼處，如池塘片及其周圍農(nóng)田，地面高程約79～81m，據(jù)調(diào)查了解，該區(qū)農(nóng)作物所要求的地下水埋深臨界值約1.0m，因此會發(fā)生浸沒。

下游片村內(nèi)水泥路面高程79.31～79.96m，下游片民宅密集區(qū)地面高程約80～81m，下游片的浸沒臨界水位為80.06～80.29m，考慮到房屋基礎(chǔ)埋深0.80～1.50m，則下游片民宅密集區(qū)會發(fā)生浸沒。正常蓄水位下，下游片未淹農(nóng)田的地面高程約79～80m，農(nóng)作物所要求的地下水埋深臨界值按1.0m考慮，則會發(fā)生浸沒。

3.3 房屋基礎(chǔ)浸沒影響程度評價

如上所述，在水庫正常蓄水工況下，上游片部分民宅及下游片民宅可能會發(fā)生浸沒，浸沒類型屬危害建筑物基礎(chǔ)的浸沒類型，即:水庫蓄水后會使民宅基礎(chǔ)持力層的強度顯著下降而導(dǎo)致承載力不足。根據(jù)勘察期間的現(xiàn)場調(diào)查了解，民宅基礎(chǔ)持力層基本為粉土或粉砂層，根據(jù)土層的室內(nèi)土工試驗成果，對民宅區(qū)內(nèi)的粉土或粉砂層承載力在水庫蓄水前后的變化進(jìn)行分析計算，在水庫正常蓄水工況下，基礎(chǔ)浸沒后地基土層的承載力比基礎(chǔ)浸沒前約降低30%～50%。其中，1～2層民宅的荷重較小，浸沒后的地基土承載力尚可滿足要求，其基礎(chǔ)可不用進(jìn)行處理;而3～5層民宅(多為新建樓房)，荷重較大，浸沒可能危及房屋的安全。

3.4 農(nóng)田浸沒影響評價

根據(jù)表3，在水庫正常蓄水工況下，工程區(qū)內(nèi)庫岸階地地下水位將壅高至78.02～80.18m，考慮土層的毛管水上升高度，工程區(qū)內(nèi)浸沒臨界水位為79.05～81.21m(農(nóng)田處地面多為粉土)，工程區(qū)內(nèi)農(nóng)作物所要求的地下水埋深臨界值按1.0m考慮，工程區(qū)內(nèi)大部分農(nóng)田的地面高程多為77～81m，高程較低，會發(fā)生浸沒，浸沒將導(dǎo)致土地澇漬化。低于水庫正常蓄水位的農(nóng)田將被淹沒。

4 結(jié)語

永泰大樟溪梯級電站界竹口庫區(qū)埔埕村浸沒問題，通過野外地質(zhì)測繪、水文地質(zhì)調(diào)查、鉆探取芯、實測剖面、取樣試驗、定性分析、理論計算等方法進(jìn)行綜合評價，對水庫正常蓄水后埔埕村的浸沒情況作出比較符合實際的評價，為場地的浸沒防治提供可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50487-2008)[M].北京: 中國計劃出版社，2009.

[2]水電水利工程水庫區(qū)工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程(DL/T5336-2006)[M].北京: 中國電力出版社，2006.

[3]水利水電工程地質(zhì)手冊[M].水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計院主編，水利電力出版社，1985.