天水曲溪城鄉供水工程調蓄水庫庫區浸沒評價

張遠峰

（慶陽市鹽環定揚黃續建工程建設管理局，甘肅慶陽745000）

天水曲溪城鄉供水工程位于天水市秦州區和麥積區境內。工程由攔河樞紐及調蓄水庫、引水線路、水處理廠及城鄉管網4 部分組成。攔河樞紐位于長江流域嘉陵江二級支流白家河冷水河口與曲溪景區之間的河段（見圖1）。水庫區位于白家河中游河谷內，設計總庫容7 782 萬m3，正常蓄水位1 432 m，壩高約80 m，回水長度（沿河道）約15 km。工程等級為中型Ⅲ等工程，主要建筑物級別為3 級，次要建筑物為 4 級，臨時建筑物為 5 級[1，2]。

圖1 攔河樞紐及水庫區位置

1 水庫區工程地質條件

1.1 地形地貌

白家河兩岸山體雄厚高聳，岸坡陡峻，局部基巖裸露，植被發育，森林密布。兩岸大小沖溝發育，規模較大的沖溝有15 條（見圖1），溝底常年有流水，切割深度150～300 m。左岸有冷水河、大溝、關嶺河、石陽溝、土狼溝、松川溝等，其中以冷水河及關嶺河規模最大，延伸長度大于10 km，溝底比降1.5%～2.0%，其余沖溝延伸長度1.5～5 km。右岸有木其灘溝、水泉溝、安山溝、黃寺溝、陶家灣溝、黑響溝、長河溝、寬溝、小溝、對窩溝等，其中陶家灣溝規模最大，延伸長度達18 km，溝底比降0.5%～1.0%，其余沖溝延伸長度2～6 km。

水庫區位于白家河中游河段上，河谷多呈“V”字形，為典型的峽谷型水庫。河道蜿蜒曲折，呈蛇形展布，多處可見“Ω”形河道，白家河中游比降0.4%～0.6%。自上游向下游河谷逐漸變窄，谷底寬度變化較大。兩岸Ⅰ、Ⅱ級堆積階地較發育，Ⅰ、Ⅱ級階地階面分別高出河床2～5 m、8～10 m，局部殘留有Ⅲ、Ⅳ級侵蝕基座階地，Ⅲ、Ⅳ級階地基座分別高出河床15～20 m、60～70 m，階面多為坡積物覆蓋。對窩溝—長溝門河段谷底寬180～350 m，局部寬120～150 m，Ⅰ、Ⅱ級階地階面寬闊且連續，多開墾為農田，有6 處較集中的農村居民點分布（見圖1）。長溝門—張家莊（石明溝）河段谷底寬窄相間，較寬處150～300 m，較窄處50～100 m，Ⅰ、Ⅱ級階地多數階面較窄且不對稱，個別較寬闊，多開墾為農田，有3 處較集中的農村居民點分布。張家莊—壩址河段谷底寬50～80 m，局部寬80～150 m，Ⅰ、Ⅱ級階地階面較窄且不對稱，農田稀少，有零散的農村居民點分布。

1.2 地層巖性

水庫區出露基巖主要為中泥盆統舒家壩組（D2s1）混合巖化片巖、云母角閃片巖、角閃斜長片巖、角閃綠泥片巖等。混合巖化片巖主要分布于壩址—張家莊庫段，受后期巖漿活動影響，圍巖與侵入巖相互混雜，變質程度深淺不等，巖性組合復雜，混合巖化強烈，出現大量眼球狀及條帶狀混合巖類，片理較發育，巖體強度差異性顯著，以中硬巖為主，局部為較軟巖或堅硬巖，差異風化現象明顯。云母角閃片巖、角閃斜長片巖、角閃綠泥片巖等主要分布于張家莊—對窩溝門庫段，主要礦物成分有角閃石、斜長石、云母、綠泥石等，片理發育，巖石強度各向異性明顯，以中硬巖為主，局部為堅硬巖。

白家河河道及庫尾左右岸Ⅰ、Ⅱ級階地和庫尾兩岸支溝（陶家灣溝、關嶺河、冷水河）Ⅰ、Ⅱ級階地的全新統（Q4）巖性組成為沖洪積砂卵礫石、沖洪積粉質壤土。沖洪積砂卵礫石分布于現代河床、漫灘、Ⅰ—Ⅱ級階地及各大沖溝中，厚度2～10 m，主要由卵礫石及砂組成，含少量漂石，磨圓較好，分選差。沖洪積粉質壤土分布于Ⅰ、Ⅱ級階地表層，厚度1～5 m，松軟，潮濕，含零星礫石，多開墾為農田，局部為農村居民點。

1.3 水文地質條件

白家河平時流量較小且穩定，逢暴雨河水暴漲，水流渾濁。兩岸支流及支溝呈羽狀分布，常年多有流水，其中以冷水河、關嶺河及陶家灣溝規模最大，向下游白家河流量逐漸增大。庫區基巖主要為泥盆系變質巖類，較堅硬完整，巖體透水性較弱，不同成因的覆蓋層結構松散，透水性較強。

水庫區地下水按成因類型可分為第四系孔隙性潛水和基巖裂隙水。孔隙性潛水主要賦存于現代河床、階地及溝谷中各種成因的覆蓋層內，接受大氣降水、基巖裂隙水及明流入滲補給，向河道及其下游排泄，與河水呈互補關系，水量變化較大，地下水位與相應河水位基本持平。基巖裂隙水以脈狀形式賦存于基巖裂隙和斷層破碎帶中，接受大氣降水、地表徑流及孔隙性潛水補給，以泉水形式向白家河及其支流、支溝排泄，地下水位高于相應河水位。地下水動態變化受氣候變化影響較大，隨著降雨量的增大地下水位升高，同時也是地下水的豐水期。

圖2 庫尾兩岸Ⅰ、Ⅱ級階地農田及民宅浸沒計算典型剖面

水庫區河水、沖溝水及孔隙性潛水的水化學類型為HCO3-SO4-Ca 型，SO42-離子含量 25.97～77.62 mg/L，Cl-離子含量16.88～32.09 mg/L，礦化度為0.21～0.55 g/L，pH 值為8.27～8.42；基巖裂隙水的水化學類型為 HCO3-SO4-Ca 型，SO42-離子含量 19.06 ～41.50 mg/L，Cl-離子含量 12.57～18.71 mg/L，礦化度為 0.37 g/L，pH 值為 7.8。

2 庫區浸沒評價

庫區浸沒主要發生在庫尾及庫尾支溝兩岸的Ⅰ、Ⅱ級階地上，階地堆積物具二元結構，上部為粉質壤土，厚度1～3 m，下部為砂卵礫石，厚度5～8 m，地表多為農田，部分地段建有民宅。庫尾兩岸Ⅰ、Ⅱ級階地農田及民宅浸沒計算典型剖面如圖2 所示。

根據浸沒區土樣物理性質試驗結果（見表1）可知，粉質壤土毛細上升高度0.9～1.0 m，結合土壤含鹽量、地下水的礦化度及庫區自然氣候條件，綜合確定粉質壤土的毛細水最大上升高度為1.0 m。庫內主要農作物根系層的深度及民宅基礎埋深根據實際調查獲得，分別取值為0.5 m、1.5 m。

庫區最終臨界浸沒深度按《水利水電工程地質勘察規范》[3]推薦的公式進行了計算：

式中，Hcr為浸沒地下水埋深臨界值（m）；Hk為土的毛管水上升高度（m）；△H 為安全超高值（m）。

經計算，浸沒農田的臨界深度為1.3 m，民宅為2.5 m。浸沒計算采用水庫正常蓄水位1432m，即農田、民宅的浸沒臨界高程分別為1433.5m、1434.5 m，庫尾段浸沒計算采用正常蓄水位翹高后的水位值。

根據庫區浸沒剖面地質測繪及浸沒面積計算，庫區浸沒總面積140 640 m2，其中農田101 090 m2,居民區39 550 m2（見表2）。

表1 水庫區土樣物理性質試驗結果

表2 庫區浸沒損失統計

3 結論

水庫蓄水后侵沒主要發生在白家河庫尾左右岸Ⅰ、Ⅱ級階地和庫尾兩岸支溝（陶家灣溝、關嶺河、冷水河）Ⅰ、Ⅱ級階地上的農田和居民區。浸沒總面積140 640 m2，其中農田 101 090 m2,居民區 39 550 m2。