淺談山丘區小型水庫“臺地型”滲漏的認識

程守金

（山東省臨沂市水利勘測設計院，山東 臨沂 276001）

1 引言

臺地是一種山丘區溝谷兩岸隆起的呈帶狀分布的階梯狀地貌，山丘區臺地往往一面順山坡、嶺坡，坡度平緩，其余三面較陡，直立于周圍的低地。以往許多土質臺地多被小型水庫作為天然防滲體加以利用，一般建壩于此，或作為筑壩取土料場，從經濟學角度來說，省時省力，有一定的普遍性。近幾年來，隨著小型水庫除險加固、抗旱提升等地質勘察工作開展，發現有些臺地巖土組成性質垂向有明顯差異，臺地存在透水層，水庫發生不同程度滲漏問題，此種滲漏形式稱之為“臺地型”滲漏。

2 基本情況

魯東南山丘區分布面積較大，沿山丘溝谷兩岸多分布有土質臺地，構成山間臺地地貌。這些土質臺地多發育山丘溝谷前沿，微傾向于溝谷，臺地多呈階梯型，頂部較為規則平整，寬度20 m～50 m，個別寬度大于100 m，上下階梯之間相對高度3 m～5 m，個別高度大于10 m，臨近溝谷側陡立，臺地下伏基巖多為花崗質侵入巖。

山丘區小型水庫壩型多以土石壩為主，壩殼填筑料比較豐富，防滲體土料一般比較匱乏，土質臺地因其多由弱透水性壤土組成，成為筑壩壩址首選，許多小型水庫大壩沿土質臺地走勢修筑而成，這些水庫建成后，壩后出現滲漏水現象，如陳家莊水庫、黃崖水庫、金斗水庫等，由于勘測經費不足，多年來滲漏原因沒有進一步查明，滲漏水現象未得到有效處理。

3 臺地巖土組成及滲透性

以往對臺地認識不足，臺地一般由巨厚層壤土組成，當地老百姓俗稱“黃土臺”“黃土梁”，一般認為是均質的天然防滲體。小型水庫筑壩前未進行地質勘察工作，未能查清臺地的巖土組成及性質，蓄水后，壩后腳出現滲漏水，一般根據當地經驗認為壩體填土質量差。近幾年，隨著小型水庫除險加固、抗旱提升等工作開展，陸續對全市200 多座小型水庫進行了地質勘察，發現有64 座修筑于土質臺地，其中巖性由單一壤土組成的臺地約占1/3，如東近臺水庫、皇臺水庫等，巖性由巨厚層壤土中夾碎石土、中粗砂、砂質壤土、黃土質壤土其中一種或兩種組成的臺地約占2/3，如陳家莊水庫、黃崖水庫等，特別是壤土夾中粗砂比較普遍，臺地巖土性質不均一，具有垂向異性。典型均質臺地見圖1，典型非均質臺地見圖2，臺地巖土組成統計見表1。

圖1 東近臺水庫均質臺地

圖2 姜莊水庫非均質臺地

表1 臺地巖土組成統計表

根據臺地巖土條件，通過現場分段分層注水試驗，查明碎石土、中粗砂、砂質壤土、黃土質壤土滲透系數3.1E-04 cm/s～3.5E-02 cm/s，具強～中等透水性，是臺地中的相對透水層，壤土滲透系數3.0E-05 cm/s～7.7E-05 cm/s，具弱透水性，是臺地中的相對隔水層。臺地巖土滲透性統計表見表2。

表2 臺地巖土滲透性統計表

4 滲漏分析

均質的單一壤土組成的臺地一般不存在滲漏問題，滲漏往往發生在非均質臺地中。非均質臺地存在強～中等性透水層是發生滲漏的內部條件；另外大壩填筑時，壩前相對隔水的壤土層被取土用作筑壩料，透水層被揭穿，與庫水連通，這是發生滲漏的外部條件。以上因素共同作用，形成了滲漏通道，從而發生“臺地型”滲漏，表現為壩后腳出現片狀滲水匯成明流，近壩地面飽和軟化等。

通常小型水庫除險加固勘察設計一般需要對滲漏量做出定量評價，滲漏量的估算一般在劃分臺地巖土體結構類型、確定計算邊界條件基礎上，根據運行水位條件，分區、分段進行。滲漏量計算采用簡化單層滲漏或雙層滲漏公式。

式中：B 為計算分段長度；H 為上下游水位差；K 為土層滲透系數；T 為土層厚度；2b 為壩底寬。

年滲漏量計算水位按一年中8 個月（6 月至次年1 月）245 天采用現狀興利水位計算、4 個月（2 月～5 月）120 天采用興利水位與死水位的中值確定。根據43 座“臺地型”滲漏小型水庫滲漏程度統計結果，有24 座為中等滲漏，約占55.8%；14 座為嚴重滲漏，約占32.6%。客觀上由于水文地質條件的復雜性，對滲漏量計算結果進行合理分析，結合調查運行周期內水位降落推算滲漏量，有條件的水庫應進行現場實測滲漏量，互相印證，以保證計算結果科學合理性。43 座小型水庫滲漏程度分類統計見表3。

表3 滲漏程度分類統計表

5 滲漏引起的地質問題

水庫大壩滲漏通常引起的地質問題為滲透穩定及壩后腳近壩地面浸沒。

小型水庫“臺地型”滲漏的滲透路徑較長，水頭不大，通常興利水位條件下實際滲透的水力比降為0.10～0.16，小于允許水力比降，故滲透穩定問題一般不大。個別水庫壩前、壩后臺地表層無隔水層，透水層直接出露貫通，特殊條件下存在滲透穩定問題。

小型水庫管理程度低，部分水庫壩后腳滲漏水流未能有效疏導、排泄，常常引起的近壩地面飽和軟化，出現浸沒，甚至淹沒現象。多發生在距離壩腳30 m 范圍內，呈片狀分布，有的地面常年不干，造成楊樹等枯死，蘆葦、柳樹等親水作物生長茂盛。

6 滲漏的處理

“臺地型”水庫滲漏的處理應在地質勘察詳細查明臺地滲漏層分布、性質等基礎上，結合滲漏量的大小及引起的地質問題，科學合理選擇處理方法。地質勘察是設計采取滲漏處理措施的基本依據，以往小型水庫除險加固工程中，許多未進行地質勘察的“臺地型”水庫設計采用了壩體灌漿、壩后坡貼坡排水、壩基帷幕灌漿等技術措施，收效甚微。近幾年來，根據地質勘察成果，有針對性地采取了相應工程措施，取得了良好效果。

一般來說，對于壩后臺地完整，頂部寬闊，表層有厚層相對隔水層，滲漏量輕微，可不采取工程措施處理，如陳家莊水庫0+000～0+450 段；對于壩后臺地不太完整，表層相對隔水層局部被剝離，滲漏量中等，不存在滲透變形問題，僅壩后出現浸沒現象，可采取開挖截滲溝等一般工程措施處理，如金斗水庫等；對于壩后臺地不完整，表層相對隔水層被剝離，滲漏量嚴重，局部存在滲透變形問題及浸沒問題，可采取高壓噴射混凝土連續墻等工程措施處理，如黃崖水庫等。

7 結語

山丘區“臺地型”滲漏屬于壩基第四系土層滲漏，易于壩體滲漏混淆，地質勘察應詳細查明。

“臺地型”滲漏的原因為臺地存在與庫水相貫通的透水層，其中壤土夾中粗砂臺地結構比較常見，滲漏的處理應在地質勘察基礎上，科學合理選定。

魯東南黃土質壤土比較少見，只零星分布于山間臺地上部，對其滲透性有了一定的認識，其它工程特性有待于進一步研究。