安陽洹河西湖閘工程滲漏分析

□宋婷婷（河南省豫北水利勘測設計院）

安陽洹河西湖閘工程滲漏分析

□宋婷婷（河南省豫北水利勘測設計院）

隨著經濟的快速發展和科學技術水平的持續提高,中國的水庫項目建設獲得了相對大程度上的進步,為中國國民經濟的發展和人民生活水平的提升做出關鍵貢獻。水閘在航運過程和水利工程建設中具有舉足輕重的作用，其施工質量的好壞直接影響后期水流控制和排放的效果，因此，在水閘設計施工過程中，要嚴格按照水流排放量需要來操作，以提高水閘的使用壽命和運行效果。文章主要是介紹了安陽市引岳入安二期工程PPP項目洹河（蓄水）西湖閘工程的概況和滲漏原因分析。

洹河西湖閘；工程；滲漏原因；分析

1 安陽洹河西湖閘工程概況

安陽洹河西湖閘工程，位于安陽市區，洹河南士旺橋上游250 m處，洹河樁號18+120，河口寬度117 m。按50 a一遇洪水設計，設計流量2 300 m3/s，100 a一遇洪水校核，校核流量為3 600 m3/s。主要由節制閘及配套管理設施組成。節制閘布置共9孔，單孔凈寬10 m，蓄水位為83 m，節制閘閘底板高程為75.40 m，閘前蓄水深7.60 m。最大過閘流量3 600 m3/s，工程等別為Ⅱ等，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。閘室上部設工作橋一座，橋面凈寬9 m，設計荷載標準采用公路Ⅱ級。施工導流采用明渠開挖，從河道右岸管理辦公用房外側布置，設計洪水標準確定為10 a一遇，導流流量按23.74 m3/s設計。

2 工程地質與水文地質條件

2.1 地形地貌

擬建閘址處于安陽市殷都區南士旺村東部，兩岸地勢較為平坦，左岸地面標高84.70～87.87 m，右岸地面標高81.60～82.64 m，河道范圍內高程76.88～80.68 m。

2.2 區域地質構造

本區受新華夏系的活動性斷裂構造控制，差異運動十分明顯。存在近南北和近東西兩組規模較大的斷裂構造，主要為東西向的安陽南、北斷裂和南北向的磁縣斷裂、韓陵山斷裂所控制。

2.3 水文地質條件

2.3.1 地表水

閘址區河水主要補給來源為安陽河地表徑流，其次為大氣降水。勘探期間河流水面水位為76.44～77.14 m。

2.3.2 地下水

勘探期間，在30 m的勘探深度范圍內，各鉆孔均見地下水，地下水位埋深在0.80～9.60 m之間，水位高程在75.91～77.00 m之間。地下水類型屬潛水，主要由河水下滲、側滲補給，地下水變化幅度為1～4 m，多年動態變化主要受大氣降水控制。2.4各單元土體的滲透性

本次勘察對所取原狀土樣作室內滲透性試驗，并對部分鉆孔作了現場注水試驗，對礫巖和粘土巖進行了鉆孔壓水試驗。滲透結果顯示如表1所示。

表1 各單元土體滲透系數統計及建議值表

3 工程區滲漏分析

3.1 庫區滲漏分析

閘址處位于安陽河沖洪積扇的西北部，從閘址處向南方向，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度9～40 m，下伏上第三系泥巖構成隔水底板，上覆粉質壤土和粉質粘土構成弱透水層，由于其與主要含水層組性質的差異，使其具有相對隔水頂板的性質，主要含水層組地下水則具有相對承壓水的性質，上覆弱透水層本身也是一個較弱的潛水含水層。

閘址處向東偏南方向，近閘址處第三系泥巖出露10～15 m，其上砂卵石呈尖滅狀態。再向前延伸，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度10～20 m，下伏上第三系泥巖，由于鋼廠、電廠集中強烈開采地下水，使本區地下水形成了區域性下降漏斗，使得潛水被疏干，造成安陽河水體的強烈滲入補給。

3.1.1 庫區底部滲漏分析

根據地質調查和鉆探成果，現洹河河道底部從閘址處向上游至大正村蓄水范圍內，河道內上部大部分為0.50～3 m厚的淤泥質土，下部為卵石，同時現場發現河道內分布有較多的魚塘，魚塘均為過去挖砂形成，從現場觀測，魚塘自水面向下地層均為卵石，卵石下部均分布有第三系粘土巖，為弱透水性，第三系粘土巖為隔水底板，可不考慮垂直向下滲漏問題。同時經現場觀測，魚塘內均有水且出露卵石，初步分析，現有水系統循環環境中，滲漏量較小。

3.1.2 庫區左岸滲漏分析

庫區左岸為安陽河沖洪積扇的北部邊界，根據閘址上游1.20 km處南水北調總干渠洹河倒虹吸地質資料，洹河左岸高程69.02～78.60 m之間揭露第四系全新統和中更新統卵石，從洹河左岸向西北方向延伸約500 m后地層為第三系粘土巖，為弱透水性。

根據調查，南水北調總干渠洹河倒虹吸至大正村段，左岸岸坡為中粉質壤土，為弱透水性，岸坡底部均分布有卵石，強透水性，但洹河向北卵石逐漸消失，為第三系地層粘土巖，為弱透水性。

因此，河道蓄水后，可不考慮庫區沿左岸卵石層向外滲漏問題。

3.1.3 庫區右岸滲漏分析

庫區右岸滲漏分兩塊進行分析，一是庫水向南滲漏，二是庫水向東偏南方向滲漏。

3.1.3.1 庫水向南滲漏采用二種方法計算

一種方法是：采用河流現有狀態下入滲補給量估算滲漏量

式中：q1—河流單位長度入滲補給系數（m3/d·m），取9.02；l—（m），取3 000 m。

第二種方法是：采用徑流補給量估算滲漏量

式中：Q徑—滲漏量（m3/d）；K—透水層滲透系數（m/d），取350；B—徑流補給寬度（m），取2 500；M—含水層厚度（m），取10；i—水力坡度，取4.70×10-3。

比較以上兩種方法計算的結果，具有較好的一致性，計算結果基本吻合。故這里采用第二種方法取得的成果。即庫區右岸沿卵石層向南滲漏量為4.11×104m3/d。

3.1.3.2 庫水向東偏南滲漏計算

由于鋼廠、電廠強烈開采地下水，使地下水形成了區域性下降漏斗，使得潛水被疏干，造成水力坡度大大提高，但由于閘址區地層為弱透水性。因此

式中：Q徑—滲漏量（m3/d）；K—透水層滲透系數（m/d），取0.30；B—徑流補給寬度（m），取500；M—含水層厚度（m），取10；i—水力坡度，取0.10。

即庫區右岸向東偏南滲漏量為1.50×103m3/d。

綜上所述河道蓄水后，庫區右岸存在向南、向東偏南滲漏問題。滲漏量為4.26×104m3/d。

3.2 閘址處滲漏分析

3.2.1 閘基滲透

河床下卵石屬強透水層，滲流方式主要是壩基下卵石層的壩下滲流，主要是通過壩基從上游向下游繞基礎底面滲流，屬散狀滲流型。滲流量采用下式進行估算（具體估算結果見表2）。

式中：Q—滲漏量（m3/d）；K—透水層滲透系數（m/d）；B—壩基計算長度（m）；M—透水層厚度（m）；H—上下游水頭差（m）；2b—壩基寬度（m）。

表2 壩基滲漏估算表

3.2.2 壩肩繞壩滲漏

本次閘址處勘察結果表明，左岸高程66.90～77.65 m之間出露第四系全新統和中更新統卵石層；據調查，左岸沿閘軸線向外約130 m處的南士旺村梁石虎家水井資料，水井深度10.50～19 m之間（高程68.85～77.35 m）為卵石層，與河道左岸卵石出露地層高程基本一致。閘址左岸沿閘軸線方向約300 m為第三系粘土巖。

據鉆孔水位和水井水位資料，洹河左岸地下水比河水位稍低，兩者相差甚微，坡降很緩，屬河水補給地下水。蓄水后，由于卵石滲透系數為3.46×10-2～1.81×10-1cm/s，屬強透水，從河岸向外約300 m范圍內存在河水沿洹河左岸向下游繞壩滲漏問題。本次閘址處勘察結果表明，右岸也出露卵石層，存在河水沿洹河右岸向下游繞壩滲漏問題。

繞壩滲漏量采用下式進行估算。估算結果見表3。

式中：k—透水層滲透系數；H—上下游水頭差（m）；H1—上游透水層厚度（m）；h1—下游透水層厚度（m）；r—繞壩滲漏半徑（m），r=壩肩輪廓周長/π，取24 m；b—滲漏長度（m）。

表3 繞壩滲漏估算表

通過以上計算結果，閘址處總滲漏量采用下式估算，估算結果見表4。

表4 總滲漏量估算表

從以上計算結果可以看出，在閘址處滲漏量為45 318 m3/d，滲漏量較大。

4 結論

第一，庫區底部均分布有卵石，為強透水性，卵石下部均分布有第三系粘土巖，為弱透水性，第三系粘土巖為隔水底板，庫區可不考慮垂直向下滲漏問題。

第二，庫區左岸下部分布有卵石，強透水性，從洹河左岸向北方向延伸后地層變為第三系粘土巖，為弱透水性，因此，河道蓄水后，可不考慮庫區沿左岸卵石層向外滲漏問題。

第三，庫區右岸向南方向，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度9～40 m，下伏上第三系泥巖構成隔水底板，上覆粉質壤土和粉質粘土構成弱透水層；閘址處向東偏南方向，近閘址處第三系泥巖出露10～15 m，其上砂卵石呈尖滅狀態。再向前延伸，含水層組由強滲透性的卵石和砂層組成，厚度10～20 m，下伏上第三系泥巖，由于鋼廠、電廠集中強烈開采地下水，使本區地下水形成了區域性下降漏斗，使得潛水被疏干，造成安陽河水體的強烈滲入補給。河道蓄水后，庫區右岸存在向南、向東偏南滲漏問題，估算滲漏量為4.26×104m3/d。

第四，閘址處左右岸及河床下均分布有卵石，屬強透水層，閘址處存在通過壩基從上游向下游繞基礎底面滲漏和左右壩肩繞壩滲漏問題。估算滲漏量45 318 m3/d。

［1］李華林.淺談水庫工程防滲施工技術要點［J］.建筑工程技術與設計，2016（13）.

［2］夏旭光，徐國中.某水閘滲漏處理方案的探討［J］.小水電，2014（2）.

［3］李濤.某水閘工程底板廊道局部滲漏的成因分析及其處理［J］.廣東水利水電，2013（1）.

［4］楊曰峰.基于水閘設計中淺淡水閘防滲處理方法［J］.建筑工程技術與設計，2015（16）.

［5］張娟.淺析水閘的防滲及排水處理［J］.科技創新與應用，2014（24）.

［6］王永慶.水庫大堤不均勻沉降導致排水閘漏水的處理措施［J］.水利技術監督，2015（1）.

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1673-8853（2017）06-0051-03

2017-04-07

編輯：劉青

宋婷婷（1983—），女，工程師，主要從事水利地質勘察工作。