咸陽市亭口水庫庫區滲漏評價

李雪會

（寶雞市馮家山水庫管理局 陜西 寶雞 721300）

1 工程概況

亭口水庫工程位于長武縣亭口鎮以北涇河一級支流黑河之上，壩址距離涇河干流與黑河交匯處上游2.0km，距長武縣城18km，距咸陽市160km。水庫建設的主要任務是給彬長礦區企業工業供水及彬縣、長武兩縣縣城生活供水，同時兼有減淤、發電等作用。水庫控制流域面積4235km2，總庫容2.427億m3，電站裝機1.8MW，屬綜合利用的大（二）型Ⅱ等工程。攔河大壩壩型為壓坡式均質土壩，正常蓄水位高程893.00m，最大壩高48.6m[1]。

2 水庫區地質條件

亭口水庫位于華北地區陜甘寧臺坳，屬陜北黃土高原南緣殘塬溝壑區。燕山期后期，由于新構造運動，本區受渭河斷陷盆地的影響，涇河、黑河先后形成，后期河流間歇性下切，形成了由黃土覆蓋的多級基座階地。水庫區地貌形態以黃土梁（塬）為主，次為河流一、二、三、四級階地，地貌單元相對簡單。水庫周邊長武塬、巨家塬、棗園。

塬等黃土塬分布高程為1100m～1400m，涇河四級階地階面高程約1000m左右。水庫工程區出露地層主要為中生界三迭系、侏羅系、白堊系淺海相、河湖相沉積砂泥巖及砂礫巖和新生界第三系經粘土及第四系松散堆積層，巖相較穩定，地層較單一。據鴨兒溝出露剖面觀測，上覆黃土厚度100m左右，下伏地層為第三系紅粘土和白堊系砂礫巖。

亭口水庫工程區水系主要有涇河、黑河及黑河支流南河，水系分布如圖1。水庫區地下水按含水層性質地下水可分上層滯水，潛水和承壓水三個類型。其中上層滯水分布于黃土地層或沙礫石層，受大氣降水補給，以下部的紅粘土或較致密的砂頁巖為相對隔水層，而形成上層滯水，在河谷兩岸及沖溝內以下降泉的形式出露。潛水分為第四系孔隙潛水及基巖裂隙潛水，第四系孔隙潛水分布于河床沙礫石層中，以河流補給，潛水位隨河水位變化，基巖裂隙水分布于砂頁巖巖層中，受大氣降水及上層滯水入滲補給。承壓水分布于河床以下的侏羅紀砂頁巖地層中，為大氣降水，河水或潛水補給。

3 水庫滲漏問題分析

3.1 地下水位

水庫區河谷兩岸沖溝內地下水以泉或徑流形式補給河水，出水點均高于水庫正常設計水位，不具備產生水庫滲漏的水文條件。

3.2 水庫區各巖土層透水性

（1）基巖：水庫區砂（礫）泥巖產狀平緩，裂隙不發育，一般透水性很小。其中868.0m高程以下砂礫巖透水率為2Lu～3Lu，為弱透水巖層；以上砂泥巖互層透水率為30Lu～35Lu，為中等透水巖層。基巖頂部由于風化卸荷作用，節理裂隙較為發育，具一定透水性，但其厚度有限。

（2）黃土：據室內試驗，黃土層滲透系數K=5.0×10-5cm/s～7.26×10-5cm/s，屬弱透水性。

（3）沙礫石層：根據壩區河床（卵）礫石層抽水試驗及同類工程資料類比，階地下部的（卵）礫石層滲透系數k=34.5 m/d～40.5m/d，屬強透水層。

3.3 階地卵石層的連通性

水庫區河床、漫灘及一級階地沙礫石層與高階地沙礫石層不連通，與基巖直接接觸，而基巖為相對不透水層，裂隙不發育，故不能構成滲漏通道。二、三級階地又為侵蝕性基座階地，階地底部砂礫石也不連續，順河向大多處被Q3、Q2黃土所覆蓋，無滲漏條件。故認為沿各級階地底部的砂卵石層不能形成集中滲漏通道。水庫區河谷階地岸坡結構如圖2所示。

3.4 水庫滲漏的可能性分析

根據亭口水庫庫區不同地貌單元地層結構的差異及產生滲漏的地質條件，將庫區自上而下分為三段進行滲漏的可能性分析如下：

（1）河川口以上段

該段為南河與黑河干流匯合處上游庫岸，基巖出露標高900m～950m，兩岸地下水位高程高于水庫正常設計水位893.00m，故不會產生水庫滲漏。

（2）河川口至碾子坡下游段

左岸基巖出露高程888m～900m，正常庫水位高出基巖頂板5.0m，基巖頂面分布有厚度約1.5m～2.0m的（卵）礫石分布。該段一、二級階地普遍發育，基巖及（卵）礫石層大部分被表層黃土覆蓋，僅在兩岸一些沖溝兩側可見（卵）礫石分布。該段河谷與涇河的分水嶺最小寬度約為5000m，滲徑較長，故認為該段左岸不會產生大的滲漏。右岸為黃土塬，基巖出露高程為888.0m～921.0m，最近鄰谷塬面寬度大于10.0km。基巖上覆第三系（卵）礫石層多為半膠結狀，透水率較低，卵石層沿河谷出露范圍大部分被階級表層黃土覆蓋，基本無滲漏途徑，故不會產生滲漏。

表3 庫（壩）區鄰谷滲漏計算評價表

（3）碾子坡下游至壩址段

左岸楊家場村為涇河與黑河的河間地塊，山梁寬550.0m～801.0m，較為單薄，基巖出露高程為890.0m，稍低于正常蓄水位893.0m，其上覆蓋有厚度約2.0m～3.5m的卵（礫）石層，故存在滲漏問題。右岸宇家山山梁寬1440m，在姚家灣上游～壩址段長500m范圍內，基巖出露高程861m～881m，頂面有0.8m～1.5m卵（礫）石層分布，泉水出露高程865.0m，中原溝溝底高程為861.2m，因此，存在鄰谷滲漏問題。

綜上所述，亭口水庫庫區滲漏主要集中在龔坡寺下游至壩址段，庫區滲漏途徑有兩處：一是通過左岸楊家場單薄山梁經互層砂泥巖及基巖頂部（卵）礫石層向涇河滲漏；二是通過右岸宇家山經卵（礫）石層及強風化互層砂泥巖向中原溝滲漏。

4 滲漏量計算

4.1 左岸楊家場單薄山梁滲漏量計算

楊家場單薄山梁地層由下白堊系（K1）砂（礫）泥巖、第三系(N22)紅粘土及第四系中更新統(Q2eol+pl)卵（礫）石、黃土狀壤土組成，各層均為假整合接觸，基巖分布高程890.0m，分水嶺過水部分平均距離為505.0～802.0m，分水嶺可能產生滲漏段總長度為700.0m～1300.0m。根據勘察資料：第四系黃土狀壤土的水平kh=5.0×10-5cm/s，為弱透水層；第四系弱膠結卵（礫）石層，滲透系數kh=5.0×10-2cm/s，為強透水層；白堊系互層砂泥巖滲透系數kh=5.0×10-4cm/s，為中等透水層，砂礫巖透水率q=2Lu～3Lu，為弱透水層；第三系紅粘土小于1.0×10-6cm/s，為相對隔水層。以第三系紅粘土為計算下限，采用《水利水電工程地質手冊》[2]鄰谷滲漏量計算公式：

式中，q——分水嶺單寬剖面的滲漏量，m2/d；

Kcp——分水嶺巖土的綜合滲透系數，m/d；

H1——水庫水位，m；

H2——鄰谷水位，m；

L——分水嶺過水部分的平均距離，m；

Q——分水嶺滲漏量，m3/d；

B——分水嶺漏水段總長，m。；

式中，T1——下層透水層的厚度，m；

T2——上層透水層過水部分平均厚度，m；

計算簡圖如圖3。經計算，該段滲漏總量為4115m3/d。

4.2 右岸宇家山單薄山梁滲漏量計算

右岸姚宇家山單薄山梁滲徑長1440m，地層為下白堊統（K1）砂（礫）泥巖、第四系更新統卵（礫）石、黃土狀壤土(Q2eol+pl)、黃土組成。砂礫巖透水率q=2Lu～3Lu，為弱透水層，屬相對隔水層。以砂礫巖透為計算下限，基巖分布高程861.0m，分水嶺過水部分平均距離為1440m，分水嶺可能產生滲漏段總長度為500m。經計算，該段滲漏總量為316.9m3/d。庫區鄰谷滲漏量計算結果如表3。

由庫區滲漏計算結果可見：兩岸總滲漏量為4431.9m3/d，黑河多年平均徑流量8.21m3/s，約占日來水量70.93萬m3的0.62%，滲漏量較小。如果能在滲漏段采取相應的防滲措施，水庫的經濟效益會更加顯著。

5 結語

水庫區滲漏問題是水庫工程重要地質問題之一，合理、科學的工作方案是庫區滲漏問題勘察工作的先決條件。實際工作中，應該遵循科學的工作流程，首先從庫區周邊的地形、地貌及地層分布特征著手，分析可能存在的滲漏段位置，然后根據地質測繪確定計算長度及寬度，并配合室內及原位試驗確定滲漏段巖土的水文參數，最后計算滲漏量，并對庫區滲漏的危害程度及防治措施做出評價及處理建議。陜西水利

[1]陜西省水利電力勘測設計研究院《咸陽市亭口水庫地質勘察報告》[R].

[2]工程地質手冊編委會常士驃等.工程地質手冊(第四版)[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.