江蘇慶安水庫成庫條件分析

邵明星

(沈陽市鐵西區農業技術推廣與行政執法中心水利服務部，遼寧 沈陽 110027)

1 引言

在我國西南地區，通常存在著巖溶滲漏、塌陷等問題[1]，嚴重影響著大中型水庫的建設。許多學者就巖溶滲漏問題進行了深入研究，取得了許多成果。裴建國等[2]劃分了西南巖溶石山地區巖溶地下水系統并統計了其主要特征值。盧耀如[3]概述了巖溶地區主要水利工程地質問題與水庫類型及其防滲處理途徑。費英烈等[4]論述了巖溶地區水庫滲漏的基本地質因素，總結了巖溶地區水庫滲漏的地質規律。鄒成杰[5]將巖溶滲漏型式劃分為八組二十八種類型，將滲漏程度分為五級。趙瑞等[6]概述了水庫巖溶滲漏類型。

關于水庫滲漏模式和防滲技術，目前的研究成果頗豐。白永年[7]介紹了一些堤壩防滲加固技術。肖萬春[8]研究了水庫巖溶滲漏勘察技術的要點與方法。范玉龍等[9]分析了湖北宣恩縣境內巖溶巖溶水系統的特征及巖溶水流動子系統的空間展布規律。杜毓超等[10]詳細分析了湖南新田水浸窩水庫的滲漏類型并提出了治理方案。盧曉鵬等[11]研究了清華洞暗河堵洞成庫與防滲技術。黃順濤[12]研究了斷裂構造發育對貴州兩岔河水庫巖溶滲漏的影響。李擇衛[13]分析了龍潭河水庫右岸巖溶滲漏問題。尹紅蓮等[14]研究了尼山水庫巖溶壩基的防滲處理。羅長軍[15]分析了帷幕灌漿技術在既有土壩可溶巖壩基中的應用。

本文以江蘇慶安水庫為例，通過現場地質調查，從工程地質條件、水文地質條件、水庫滲漏量等方面，分析論證其成庫條件。

2 工程概況

2.1 地形地貌

工程區地形相對高差100 m～150 m，岸坡多見懸崖陡壁。馬蹄河主要沿北北東向發育，河谷基本上屬“V”字型谷。庫區右岸以侵蝕堆積的低中山為主，嵐光山高程12 m～180 m，構成馬蹄河與賈龍河之間的地形分水嶺。庫區左岸上游有面積不大的夷平面零星殘留于山地頂部，地貌形態以侵蝕溶蝕的低中山為主。庫區左岸下游，僅可見一相對較為寬闊的剝蝕面以及馬蹄河與明月河之間的地形分水嶺。

2.2 地層巖性

庫區主要出露地層有下寒武統龍王廟組、中寒武統陡坡寺組與雙龍潭組，巖性主要為白云巖、灰巖、石英砂巖、頁巖。

2.3 地質構造

庫區位于黃花塘向斜東翼的近向斜軸部地帶，小江斷裂從庫區西部約20 km通過。受區域構造的影響和控制，庫區地質構造線方向以近南北向為主。庫區內巖層呈平緩的單斜產出，局部軟弱巖層中見有小褶曲，規模很小。節理裂隙較為發育，多為“X”型共軛出現，傾角較陡，多被巖層面切割。

3 滲流計算與分析

3.1 計算模型設計

為進一步預測水庫蓄水前后庫壩區各工況下的滲漏量，對比分析帷幕防滲方案的防滲效果，最終推薦防滲方案。采用Modflow軟件對不同工況下的滲漏量進行估算。

圖1 計算區網格剖分圖

圖2 計算區模型結構圖

在模型區范圍內，分別取不同的降水入滲系數值0.15、0.25，得到的年降雨入滲量見圖3。同樣，根據平面、垂向上滲透性的差異，對模型進行分區、分層。滲透性分區見圖4。

圖3 年降雨入滲量分區

圖4 滲透性分區

本次數值模擬主要針對推薦的上壩址預測設定蓄水后無帷幕和設置帷幕兩種工況下的水庫壩基及繞壩滲漏量。蓄水水位分別為29 m和25 m。

無帷幕方案：壩址區和庫區均不設置防滲帷幕，計算水庫蓄水后的滲漏量與地下水流場分布情況。

防滲方案：在壩址區壩基壩肩設置防滲帷幕，其中帷幕線的長度分為兩種情況，即帷幕線長度約為1435 m(長線)和860 m(短線)。根據已建水庫資料，對防滲帷幕段的滲透系數取0.05 m/d。

3.2 計算結果及分析

計算結果見表1、表2。

表1 不同工況滲漏量一覽表(蓄水位29 m)

表2 不同工況下滲漏量一覽表(蓄水位25 m)

由計算結果可知：

(1)正常蓄水位為29 m時，庫壩區不設置防滲帷幕的情況下，水庫年滲漏量達到了930.75×104m3/a，為馬蹄河多年平均入庫徑流量(6690×104m3/a)的13.91%，滲漏量較大，屬于嚴重滲漏，須采取工程防滲處理措施；其中防滲處理措施的模擬分為兩種方案：①長線方案，該工況條件下，水庫年滲漏量約為273.75×104m3/a，占多年平均徑流量的4.09%，庫壩區采取防滲處理后的水庫滲漏量減小明顯，采取防滲措施后屬中等滲漏；②短線方案，該工況條件下，水庫滲漏量約為306.6×104m3/a，占多年平均徑流量的4.58%，屬于中等滲漏。

(2)正常蓄水位為25 m時，庫壩區不設置防滲帷幕的情況下，水庫年滲漏量達861.4×104m3/a，為馬蹄河多年平均入庫徑流量(6690×104m3/a)的12.88%，滲漏量較大，屬于嚴重滲漏，須采取工程防滲處理措施；其中防滲處理措施的模擬分為兩種方案：①長線方案，該工況條件下，水庫年滲漏量約為256.96×104m3/a，占多年平均徑流量的3.84%，庫壩區采取防滲處理后的水庫滲漏量減小明顯，采取防滲措施后屬中等滲漏；②短線方案，該工況條件下，水庫滲漏量約為284.7×104m3/a，占多年平均徑流量的4.26%，屬于中等滲漏。

4 結論

本次研究主要結論如下：

(1)在正常蓄水位為29 m時，慶安水庫基本不存在鄰谷滲漏及庫區滲漏問題，基本具備成庫條件；

(2)通過綜合分析對比，選擇上壩址為推薦壩址，上壩址在采取防滲措施后，壩址區滲漏量基本可控；

(3)根據滲漏量綜合估算，在水庫正常蓄水位29 m和25 m時，水庫須采取工程防滲處理措施。