天水曲溪城鄉(xiāng)供水工程壩址區(qū)環(huán)境水腐蝕性評價

魏相翠

（蘭州市大砂溝電力提灌工程管理處，甘肅蘭州730046）

1 工程概況

天水曲溪城鄉(xiāng)供水工程取水口位于長江流域嘉陵江二級支流白家河左岸[1-3]。擬在白家河建攔河大壩蓄水，設(shè)計總庫容7 782萬m3，正常蓄水位1 432 m，壩高約80 m。工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，主要、次要、臨時水工建筑物級別為3級、4級、5級。工程攔河大壩距天水市約80 km，天水市至麥積山有柏油公路相連，沿麥積山—曲溪盤山鄉(xiāng)村公路可至壩址區(qū)（見圖1）。

2 壩址區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

壩址區(qū)地形地貌如圖1所示。壩址區(qū)河曲發(fā)育，呈蛇形展布。河床寬30～80 m，河道比降0.4%～5%。壩址區(qū)河段兩岸Ⅰ、Ⅱ級堆積階地較發(fā)育，階地斷續(xù)分布且不對稱，局部殘留有Ⅲ、Ⅳ級侵蝕基座階地。Ⅰ級階地分布于冷水河口，階面寬50～120 m，高出河床4～6 m。Ⅱ級階地兩岸均有發(fā)育，左岸Ⅱ級階地分布于魏家臺子，階面寬60～120 m，高出河床8～10 m，后緣附近為坡洪積物覆蓋，階地前緣局部可見基巖零星出露[1-3]；右岸Ⅱ級階地分布于木其灘溝口與魏家溝口之間，階面寬40～80 m，高出河床8～9 m，階面多為坡洪積物覆蓋。Ⅲ級階地殘留于左岸魏家臺子岸里側(cè)，階面寬15～20 m，基座高出河床15～20 m，階面為坡洪積物覆蓋。Ⅳ級階地殘留于右岸山梁頂部，基座高出河床60～70 m，受后期侵蝕切割，階地面不明顯。

圖1 壩址區(qū)水工建筑物布置示意及地形地貌

壩址區(qū)左岸為冷水河口與界溝之間的山體，臨河岸坡向岸外弧形突出，坡面較連續(xù)。1 435 m高程以上多為坡積物覆蓋，1435m高程以下基巖斷續(xù)出露，其余坡段多為(崩)坡積物覆蓋，坡度32°～45°。壩軸線上游無沖溝發(fā)育。

壩址區(qū)右岸發(fā)育有木其灘溝、魏家溝、小灣溝及1條規(guī)模較大的坡槽，溝與梁相間。山梁臨河岸坡及溝坡多為坡積物覆蓋，局部基巖裸露，一般坡度35°～50°，山梁頂部為坡積物覆蓋，坡度5°～15°，山梁后緣以里山體多為坡積物覆蓋，基巖零星裸露，坡度35°～55°。木其灘溝延伸長度約2.3 km，走向與白家河近垂直，切割深度50～200m，溝底寬20～30 m，溝道比降6%～15%，常年有流水，溝口有小型洪積扇堆積。魏家溝延伸長度約300 m，走向與白家河大角度相交，切割深度25～65 m，溝底寬5～10 m，縱坡降20%～30%，無常年流水，局部有泉水溢出，溝口有少量洪積物。小灣溝延伸長度約350 m，總體呈弧形延伸，沖溝下段走向與白家河近垂直，切割深度15～30 m，溝底寬3～8 m，比降13%～25%，無常年流水，溝口有少量洪積物。

2.2 地層巖性

壩址區(qū)出露地層為中泥盆統(tǒng)舒家壩組地層及第四系不同成因的堆積物。

中泥盆統(tǒng)舒家壩組（D2s）的巖性組成為混合巖化片巖（D2smis）c、云母角閃片巖（D2ss）c、綠泥云母片巖（D2smcs）c。

第四系（Q）為中更新統(tǒng)（Q2）、上更新統(tǒng)（Q3）的粉質(zhì)黏土、砂碎石，全新統(tǒng)（Q4）的沖洪積砂卵礫石（aplQ4spg）r、洪積塊石碎石土、坡洪積粉質(zhì)黏土、坡積碎石土、崩坡積塊石碎石土。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)巖層呈單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀NW280°～305°SW∠45°～65°，走向與壩軸線夾角為45°～55°但陡傾下游。

巖體中無規(guī)模較大的構(gòu)造破碎帶通過，次級小斷層及裂隙較發(fā)育，以擠壓性斷裂為主。壩址區(qū)發(fā)育次級小斷層27條，按其走向可分為NWW-NW向、NEE向、NNE向及NE向4組。

壩址區(qū)裂隙較發(fā)育。根據(jù)地質(zhì)測繪及平硐勘探，壩址區(qū)優(yōu)勢裂隙可歸為NWW-NW向、NNE向、NNW向、NEE向4組。

2.4 水文地質(zhì)條件

白家河平時流量較小且穩(wěn)定，逢暴雨河水暴漲，水流渾濁[1-3]。兩岸支流及支溝主要有冷水河、木其灘溝及界溝，多常年有流水，逢暴雨有短時洪流。壩址區(qū)地表水（溝、河水）取水樣2組，水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果見表1、表2，水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca型，pH值8.27～8.42。

壩址區(qū)地下水類型可分為孔隙性潛水、基巖裂隙水[1-5]。孔隙性潛水主要賦存于現(xiàn)代河床、階地及溝谷中各種成因的覆蓋層內(nèi)，接受大氣降水、基巖裂隙水及地表水（溝道水）的入滲補(bǔ)給，向河道及下游排泄，與河水呈互補(bǔ)關(guān)系，水量變化較大，地下水位與相應(yīng)河水位基本持平[1-4]。基巖裂隙水以脈狀形式賦存于基巖的斷層、裂隙中，接受大氣降水、地表徑流及孔隙性潛水補(bǔ)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(yīng)河水位，水力坡度18%～32%。地下水動態(tài)受降水影響較大，降水量的增大，地下水位升高，同時也是地下水的豐水期[1-4]。

壩址區(qū)河床及Ⅰ、Ⅱ級階地砂卵礫石厚2～10 m，透水性和富水性良好，屬強(qiáng)透水；（坡）洪積（塊）碎石土厚3～8 m，透水性及富水性不均一，屬中等—強(qiáng)透水。壩址區(qū)孔隙性潛水取水樣5組，水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果見表1、表2，水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca型，pH值7.66～8.03。

表1 壩址區(qū)水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果

壩址區(qū)14個鉆孔166段壓水試驗(yàn)結(jié)果表明：壩址區(qū)巖體透水性主要受風(fēng)化卸荷、構(gòu)造等因素控制。壩址區(qū)巖體以中等和弱透水為主，微透水帶分布在壩址區(qū)深部的微風(fēng)化巖體或及局部完整巖體中，局部發(fā)育的強(qiáng)透水帶一般分布在強(qiáng)風(fēng)化巖體或強(qiáng)卸荷巖體中，中等透水帶發(fā)育在河床弱風(fēng)化巖體中。壩址區(qū)基巖裂隙水取水樣7組，水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果見表1、表2，水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca型，pH值7.65～7.93。

表2 壩址區(qū)水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果

3 環(huán)境水腐蝕性評價

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》[6]，結(jié)合表1、表2的水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果，地表水（溝、河水）、孔隙性潛水、基巖裂隙水的腐蝕性評價如下。

3.1 地表水

地表水水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca型，pH值8.27～8.42；侵蝕性CO2未檢出；HCO3-含量2.79～3.49mmol/L＞1.07 mmol/L；Mg2+含量6.09～10.31 mg/L＜1 000 mg/L；SO42-離子含量29.66～33.35 mg/L＜250 mg/L；Cl-離子含量21.24～17.81 mg/L＜100 mg/L；Cl-+SO42-含量11.69～31.51 mg/L＜500 mg/L，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕[4－6]。

3.2 孔隙性潛水

地表水水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca型，pH值7.66～8.03，侵蝕性CO2含量0～1.54 mg/L＜15 mg/L；HCO3-含 量2.59～4.97 mmol/L＞1.07 mmol/L；Mg2+含量7.03～15.93 mg/L＜1 000 mg/L；SO42-離子含量28.70～60.04mg/L＜250mg/L；Cl-離子含量17.45～18.86 mg/L＜100mg/L；Cl-+SO42-含量54.91～68.55mg/L＜500 mg/L，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕[4－6]。

3.3 基巖裂隙水

地表水水化學(xué)類型為HCO3-SO4-Ca型，pH值7.65～7.93，侵蝕性CO2含量0～9.61 mg/L＜15 mg/L；HCO3-含 量2.65～5.55 mmol/L＞1.07 mmol/L；Mg2+含量0.23～30.97 mg/L＜1 000 mg/L；SO42-離子含量28.34～52.83 mg/L＜250 mg/L；Cl-離子含量11.81～21.72mg/L＜100mg/L；Cl-+SO42-含量33.1～61.4 mg/L＜500 mg/L，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕[4－6]。

4 結(jié)語

壩址區(qū)水質(zhì)化學(xué)分析結(jié)果表明：地表水、孔隙性潛水、基巖裂隙水對混凝土無硫酸鹽腐蝕，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無腐蝕，對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕。

水庫蓄水后，溝、河水匯聚為庫水，補(bǔ)給、稀釋孔隙性潛水和基巖裂隙水，水庫蓄水條件下環(huán)境水水質(zhì)逐漸與地表水水質(zhì)趨于一致，故環(huán)境水僅對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕。