水利工程險(xiǎn)情的地質(zhì)因素探析

周智慧+姚燕+唐波

【摘 要】文章以南京市2016年汛期為例，在分析總結(jié)汛期洪水特點(diǎn)、險(xiǎn)情類型的基礎(chǔ)上，從堤防、水庫及涵、閘站水工建筑物等水利工程的典型險(xiǎn)情入手，探析地質(zhì)因素與險(xiǎn)情的相關(guān)聯(lián)系。

【關(guān)鍵詞】水利工程；險(xiǎn)情；地質(zhì)因素；影響

Analysis on the geological factors of water conservancy projects

——taking the 2016 flood season in nanjing as an example.

Zhou Zhi-hui1，Yao Yan2，Tang Bo1

（1.Nanjing Water Conservancy Planning and Design Institute Co.， Ltd Nanjing Jiangsu 210000；

2.Jiangsu Poly Lee Ning Hyun Real Estate Development Co.， Ltd Nanjing Jiangsu 210000）

【Abstract】Taking the flood season in Nanjing City in 2016 as an example， based on the analysis of flood characteristics and types of dangerous floods in Nanjing City， this paper starts with the typical dangerous situations of water conservancy projects such as embankments， reservoirs， hydraulic structures of culverts and gates， and analyzes the geological factors and dangerous conditions Related links.

【Key words】Water conservancy project；Danger situation；Geological factors；Influence

1. 引言

（1）南京市地處長江中下游，區(qū)域內(nèi)河流、水庫、湖泊眾多。水利工程中的堤防（土堤、防洪墻）、水庫大壩以及與之配套的涵、閘、泵站等穿堤建筑物和岸坡防護(hù)等在城市及農(nóng)田防洪防澇災(zāi)害中發(fā)揮了重要作用。近年來，南京市水利部門對長江、滁河、秦淮河、水陽江、石臼湖、固城湖、中山水庫、金牛湖水庫等等防洪體系實(shí)施了除險(xiǎn)加固或防洪能力提升工程，使其具備一定防洪能力。但2015、2016南京市連續(xù)兩年特大洪水，特別是2016年汛期，降水量超同期歷史極值，引發(fā)大小險(xiǎn)情上百起，給人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大威脅。

（2）特大降雨、洪水超限是水利工程出險(xiǎn)的部分原因，險(xiǎn)情出現(xiàn)的主要原因還與地質(zhì)因素息息相關(guān)。文章對2016年南京市汛期洪水特點(diǎn)，水利工程出險(xiǎn)類型進(jìn)行分析與總結(jié)，進(jìn)而探析與險(xiǎn)情有關(guān)的各種地質(zhì)因素。

2. 洪水總體特點(diǎn)

（1）2016年入汛以來，南京市降水呈強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)、持續(xù)時間長等特點(diǎn)。特別是入梅以來，南京市出現(xiàn)5次強(qiáng)降水過程，溧水、高淳、江寧、南京城區(qū)降水量均超同期歷史極值。

（2）在6月末至7月初，南京市發(fā)生一次強(qiáng)降雨過程。同期，長江流域受降雨影響，大通（安徽省銅陵市大通水文站）來水流量持續(xù)提高；又恰逢農(nóng)歷初三天文大潮。多重不利因素共同影響，導(dǎo)致南京市江河湖庫水位快速上漲，全面超警戒（汛限）水位；特別是秦淮河、石臼湖、固城湖區(qū)域主要站點(diǎn)水位不斷超歷史記錄，對防洪安全形成很大壓力。

3. 水利工程險(xiǎn)情類型分析

受降雨量和主要江河湖水位雙超歷史影響，2016年汛期，南京市河湖堤防、水庫大壩、涵閘及泵站等水利工程發(fā)生的險(xiǎn)情主要類型包括：堤身滲水、散浸，堤基流土與管涌，迎、背水坡滑坡，堤頂漫溢以及泵站出水池?fù)p壞、拍門失效，配電房地面高程不足等等問題。詳見“南京市2016年汛期出險(xiǎn)情況匯總簡表（表1）”。

4. 險(xiǎn)情的地質(zhì)因素探析

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)分析及工程實(shí)踐，水利工程險(xiǎn)情受地質(zhì)方面影響主要表現(xiàn)在以下方面：

4.1 堤身填土質(zhì)量不合格。

（1）由于歷史原因，出于老的堤防筑堤取土的局限性和隨意性，堤身填土具有極大的不均勻性，土質(zhì)較差，滲透性較大，或存在白蟻、蛇洞或鼠窩等。堤身填土質(zhì)量不合格包括兩方面：填筑土料本身質(zhì)量不合格和填筑質(zhì)量不合格。

（2）以清溪河2016年汛期險(xiǎn)工段堤身填土為例。堤身填土不甚均勻，存在一定厚度粉土層，塑性指數(shù)平均值Ip=6.1，塑性指數(shù)不滿足規(guī)范要求（7～17）；干重度γd=13.7～16.9KN/m3，整體偏低；抗剪強(qiáng)度直接快剪指標(biāo)較小，c=18KPa，=150；室內(nèi)滲透試驗(yàn)水平滲透系數(shù)平均值kh=59×10-6cm/s，注水試驗(yàn)平均值214×10-6cm/s，達(dá)中等透水。總之，險(xiǎn)工段堤身總體質(zhì)量較差，當(dāng)汛期高水位，堤防浸潤線和出逸點(diǎn)高，易發(fā)生堤后散浸、滲水，堤頂或迎水坡裂縫、變形，甚至滑動等險(xiǎn)情。

4.2 堤基工程地質(zhì)條件差。

堤防對地基的要求是安全穩(wěn)定、能滿足堤防及建筑物承載力、抗滑和滲透穩(wěn)定要求。當(dāng)?shù)鼗嬖跐B透性較強(qiáng)的粉土、砂層及砂礫石層，表層無相對不透水層或相對不透水層厚度較薄，極易造成堤防滲透變形和滑坡等險(xiǎn)情。2016年汛期，溧水開發(fā)區(qū)柘塘生田圩王家村段溧水河右岸主堤防背水坡滑坡，橫向?qū)捈s16m，縱向長約50m，滑坡平面均呈不規(guī)則扇形，滑坡后緣位于堤頂肩部，可見高約0.5m左右裂縫，前緣位于坡腳藕塘，側(cè)邊可見明顯的滑坡周邊裂縫。經(jīng)勘察，引起本次滑坡的因素主要包括兩個方面：一方面雨水作用：2016年7月1日起溧水連續(xù)暴雨，在滲水作用下邊坡土體將承受動、靜水壓力的作用，同時雨水對邊坡土質(zhì)產(chǎn)生的軟化作用，使影響范圍內(nèi)的土體的抗剪強(qiáng)度降低，較陡的邊坡很容易產(chǎn)生滑動；另一方面與巖土性質(zhì)有關(guān)：滑坡體土質(zhì)不均，堤防背水坡主要由粉土構(gòu)成，其力學(xué)指標(biāo)較低，抗剪強(qiáng)度不高，易形成滑坡。endprint