資水桃花江航電樞紐建設(shè)對(duì)桃江縣城建筑物影響探討

摘""要：針對(duì)桃江縣城建筑物現(xiàn)狀、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、城市給排水系統(tǒng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的調(diào)研，根據(jù)縣城堤防防滲情況，引用相關(guān)學(xué)者研究成果，預(yù)測(cè)了資水桃花江航電樞紐庫區(qū)蓄水后桃江縣城地下水位上升幅度，分析探討了地下水位上升對(duì)桃江縣城建筑物、道路、給排水系統(tǒng)影響若干問題，初步統(tǒng)計(jì)了浸沒影響處理區(qū)建筑物的數(shù)量，提出了對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：水庫浸沒""臨界地下水位""飲用水源保護(hù)區(qū)""內(nèi)澇

中圖分類號(hào)：TV7;TV6

Discussion"on"the"Impact"of"Zishui"Taohuajiang"Navigation"and"Hydropower"Hub"Construction"on"Buildings"in"Taojiang"County

ZENG"Xishi

School"of"Architecture"and"Art，"Central"South"University，"Changsha，"Hu’nan"Province，"410075"China

Abstract：A"detailed"investigation"into"the"current"state"of"buildings，"engineering"geology，"hydrogeology，"and"water"supply"and"drainage"systems"in"Taojiang"County"has"been"conducted."Based"on"the"anti-seepage"situation"of"the"county's"embankments"and"the"research"results"of"relevant"scholars，"the"increase"in"groundwater"level"in"Taojiang"County"after"the"water"storage"of"the"Zishui"Taohua"Jiang"Navigation"and"Hydropower"Hub"is"predicted."Several"issues"related"to"the"impact"of"groundwater"level"rise"on"buildings，"roads，"and"water"supply"and"drainage"in"Taojiang"County"are"analyzed"and"discussed."The"number"of"buildings"in"the"submerged"impact"treatment"area"is"preliminarily"counted，"and"countermeasures"and"suggestions"are"proposed.

Key"Words："Reservoir"immersion;"Critical"groundwater"level;"Conservation"areas"of"drinking"water;"Waterlogging

資水是湖南四大水系之一，資水桃花江航電樞紐項(xiàng)目位于益陽市桃江縣和資陽區(qū)交界的伏古橋，是一座以航運(yùn)為主，結(jié)合發(fā)電，兼顧供水、灌溉等綜合利用的大Ⅱ型工程，是資水流域水電梯級(jí)開發(fā)中柘溪下游第七級(jí)，屬于低水頭河床式電站，正常蓄水位34.00"m。2024年5月湖南省交通運(yùn)輸廳在官網(wǎng)就資水桃花江航電樞紐項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)公眾參與第一次公示征求意見和建議。桃花江航電樞紐的建成后，庫區(qū)常年水位有較大提升，庫區(qū)周邊地下水位上漲，對(duì)桃江縣城建筑物和防洪[1]的影響引發(fā)了廣泛的社會(huì)輿論和學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴。

本文從建筑師角度，分析了資水桃花江樞紐建設(shè)對(duì)縣城建筑物基礎(chǔ)、道路、給排水的負(fù)面影響，提出了解決問題的對(duì)策建議。

1""縣城地質(zhì)條件及建筑物現(xiàn)狀

1.1""地質(zhì)條件

縣城所處地貌單元屬河流沖積平原和低山丘陵，主城區(qū)多位于沖積平原之上，地勢(shì)較平坦，一般地面高程35～40"m。

資水、桃花江兩岸堤防：主要素填土、雜填土、砼、塊石等，厚度一般2～8"m；資水和桃花江兩岸階地：上部粉質(zhì)黏土，厚3～6"m，中部為粉土、粉土質(zhì)砂、粉細(xì)砂，厚2～3"m，下部為砂卵礫石，粒徑3～10"cm，厚度4～10"m；資水牛潭河、花果山一帶：上部為粉質(zhì)黏土，厚3～5"m，下部為砂卵礫石，粒徑一般3～8"cm，厚3～9"m。

1.2""水文條件

資水常年枯水位（桃江水文站）為31.66～32.20"m；城區(qū)基巖裂隙水埋深為5～10"m，受大氣降水和河水位的影響，水位動(dòng)態(tài)變化較大；孔隙潛水賦存于第四系松散層上部，與地表水呈季節(jié)性互補(bǔ)關(guān)系，水位動(dòng)態(tài)變化較大，水位埋深一般2～5"m，水量一般；孔隙承壓水賦存于第四系下部強(qiáng)透水的粉細(xì)砂和砂卵礫石層中，上覆相對(duì)透水性較弱的黏性土層，具有承壓性質(zhì)，含水層頂板埋深一般5～9"m，水動(dòng)態(tài)變化不明顯，水量豐富。

1.3""建筑物基礎(chǔ)

縣城建筑按基礎(chǔ)大致可分為兩類：一類是近年來成片開發(fā)的小區(qū)和商住建筑，采用樁基礎(chǔ)；另一類是條形基礎(chǔ)建筑，臺(tái)面多為人工堆積層，均勻性差、透水性較強(qiáng)，下部為低液限黏土、粉土、粉細(xì)砂等。按建筑物基礎(chǔ)寬度、埋深以及地基持力層特征等參數(shù)整理后，基礎(chǔ)主要參數(shù)見下表。

1.4"nbsp;給水現(xiàn)狀

有給水廠2個(gè)，設(shè)計(jì)日供水量5萬m3，"2023年供水量1"700多萬m3；源水從資江取水，水質(zhì)較好，直徑100"mm以上給水管道近210"km，供水面積14"km2，用戶5.3萬余戶，服務(wù)人口約15萬，供水普及率達(dá)95％，水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB"5749—2022）.

1.5""排水現(xiàn)狀

1.5.1""污水

有污水廠3個(gè)，一污、二污、三污設(shè)計(jì)日處理分別為3萬t、1萬t、0.5萬t，排污口位于取水口下游2"000"m，排水出口標(biāo)高為38.00"m。直接300"mm以上污水管道約90"km，新建的管道經(jīng)過了閉水試驗(yàn)密閉性較好，部分老舊管道密閉性較差。

1.5.2""雨水

根據(jù)縣城自然地形地勢(shì)及水系分布，城區(qū)分為以下幾個(gè)大的自然排水分區(qū)，具體如表2所示。

城區(qū)現(xiàn)有直接300"mm以上雨水管渠近270"km，新建的管道經(jīng)過了閉水試驗(yàn)密閉性較好，部分老舊管道密閉性較差。

1.5.3""雨污分流

縣城經(jīng)過多年漸進(jìn)性的雨污分流改造，大部分區(qū)域已經(jīng)雨污分流，但仍有不徹底的區(qū)域，主要是資水南岸匯水區(qū)和資水北岸匯水區(qū)。

2""對(duì)桃江縣城建筑物影響探討

2.1""庫區(qū)高地下水位對(duì)建筑物基礎(chǔ)的影響

庫區(qū)地下水位的上升對(duì)建筑物基礎(chǔ)影響十分復(fù)雜，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究。張一[2]認(rèn)為，水庫蓄水運(yùn)行后，最直接的變化就是庫區(qū)地下水位普遍出現(xiàn)一定幅度的抬升，對(duì)建筑物的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）地下水位抬升后居住環(huán)境惡化，可稱為直接影響；（2）地下水位抬升后地基土層強(qiáng)度降低，影響建筑物安全，可稱為間接影響。喻振林等人[3]根據(jù)對(duì)水庫浸沒建筑物地基土體物理力學(xué)特性試驗(yàn)，建立了地基彈塑體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，研究了水庫淹沒導(dǎo)致的地下水位上升對(duì)建筑物基礎(chǔ)安全的影響。喻振林認(rèn)為水庫蓄水對(duì)庫區(qū)建筑影響是一個(gè)全面長(zhǎng)期的過程，地下水位提升對(duì)淺埋基礎(chǔ)影響明顯，對(duì)筏板基礎(chǔ)危害更大，對(duì)樁基建筑物，特別是端承摩擦樁和摩擦力樁基有一定影響，以低液限黏土為地基的淺埋基礎(chǔ)建筑物，浸沒將影響地基承載力，危及建筑物安全。喻振林的研究結(jié)果表明，持力層為低液限黏土區(qū)域建筑基礎(chǔ)地下水位上升至離基礎(chǔ)底部的距離（定義為安全超高Z值）安全數(shù)值為0.4～0.7"m，Z值小于該值，建筑物的穩(wěn)定性差，建筑物安全有影響，Z值大于該值，地下水位的上升對(duì)建筑物的安全性影響較小。趙健[4]認(rèn)為，在水庫淹沒區(qū)范圍內(nèi)，當(dāng)建筑物超過4層且地表高程距地下水位不足2"m時(shí)，受影響較大，因此對(duì)自重較大的房屋及石拱橋要加強(qiáng)觀測(cè)，以避免不必要的損失。賀春暉[5]發(fā)現(xiàn)，三峽水庫蓄水完成后，庫水位的上升及循環(huán)升降將對(duì)庫區(qū)沿岸的房屋、橋梁、路基等建筑物的安全性造成極大影響。汪斌[6]證實(shí)，對(duì)建筑物基礎(chǔ)產(chǎn)生影響的地下水臨界埋深=安全超高Z值+地下水位以上土壤毛管水上升高度。

綜上，地下水位上升值是評(píng)估樞紐建設(shè)對(duì)建筑物基礎(chǔ)造成影響大小的重要參數(shù)。

地下水位主要受地表徑流和地下滲流的影響，地表徑流主要受大氣降雨的影響，地下滲流主要受外江水位的影響。通常而言，地下水與江水相互補(bǔ)給的關(guān)系表現(xiàn)為：枯水期堤內(nèi)地下水補(bǔ)給江水，汛期江水補(bǔ)給堤內(nèi)地下水。外江水位上升后，堤內(nèi)地下水位的上升值隨城市堤防的防滲結(jié)構(gòu)體系的不同而不同。徐衛(wèi)軍[7]證實(shí)，在堤防采取懸掛式防滲墻時(shí)，堤內(nèi)地下水位與外江水位呈線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.951，堤內(nèi)地下水與外江水位變化趨勢(shì)基本一致，在外江水位上升或下降階段，堤內(nèi)地下水位的變幅略小于外江水位的變幅；邱亞婷[8]根據(jù)降水?dāng)?shù)據(jù)、代表性河段的河水位數(shù)據(jù)以及相鄰地下水位觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用偏相關(guān)分析法，對(duì)松花江河水位與相鄰地下水位進(jìn)行相關(guān)性分析，得出二者相關(guān)系數(shù)為0.880；胥明[9]根據(jù)南昌地下水位長(zhǎng)觀資料，選取贛江附近南昌城區(qū)監(jiān)測(cè)地下水位數(shù)據(jù)與贛江的距離擬合，從擬合得到的對(duì)數(shù)曲線可知，贛江對(duì)南昌地下水補(bǔ)給影響半徑為1.5"km，在距贛江400"m的城區(qū)地下水位與贛江水位差僅為0.2～1.5"m。

筆者針對(duì)資水桃花江航電樞紐項(xiàng)目對(duì)桃江縣城建筑物基礎(chǔ)的影響探討如下。樞紐正常蓄水位34.00"m，縣城回水位達(dá)到34.50"m，根據(jù)前述堤內(nèi)地下水位與外江水位的相關(guān)性研究成果，綜合桃江縣城現(xiàn)有堤防的懸掛式防滲情況，預(yù)測(cè)城區(qū)離防洪堤400"m范圍內(nèi)地下水位將達(dá)到約34.00"m。前面已經(jīng)提及，堤內(nèi)地下水位上升至離建筑物基礎(chǔ)底部的距離（Z值）安全數(shù)值為0.4～0.7"m，Z值小于該值，建筑物的穩(wěn)定性差，建筑物安全有影響，毛管水上升高度，參考前述學(xué)者研究成果取1.30"m，得出結(jié)論：桃花江航電樞紐建設(shè)將對(duì)地面標(biāo)高低于36.50"m（34.00+0.80+0.40+1.30=36.50）的1—3層的建筑物基礎(chǔ)安全產(chǎn)生影響，存在安全隱患，4—6層和7—9層依此類推。具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示。

事實(shí)上，水庫浸沒對(duì)建筑物基礎(chǔ)的影響在資水修山電站和資水白竹洲電站建設(shè)中有先例，水庫浸沒造成了周邊部分民房開裂、基礎(chǔ)下沉，出現(xiàn)過受影響群眾上訪事件。

2.2""影響縣城供水安全

第一，航電樞紐建設(shè)對(duì)庫區(qū)水環(huán)境的影響[10-13]包括建設(shè)期污染物排放對(duì)庫區(qū)水環(huán)境的影響和樞紐建成后河流變成庫區(qū)帶來的水體自凈功能減弱及水體富營(yíng)養(yǎng)化等問題；第二，還存在排污口位于飲用水源保護(hù)區(qū)的問題：縣城現(xiàn)有污水處理廠排污口位于自來水廠取水口下游2"000"m，位于飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍以外，樞紐建成后，根據(jù)《飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》[14]（HJ"338—2018第6.3.1.1規(guī)定，小型湖泊、中小型水庫一級(jí)保護(hù)區(qū)邊界外的水域面積設(shè)定為二級(jí)保護(hù)區(qū)）整個(gè)庫區(qū)為飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)，縣城排污口位于飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)；《中華人民共和國水污染防治法》第六十六條規(guī)定，禁止在飲用水水源二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建排放污染物的建設(shè)項(xiàng)目，已建成的排放污染物的建設(shè)項(xiàng)目，由縣級(jí)以上人民政府責(zé)令拆除或者關(guān)閉。未建樞紐之前，飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)沒有排污口；樞紐建成后，資水桃江段變成中型水庫，污水廠排污口位于飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)，出現(xiàn)了與法規(guī)沖突問題，影響縣城供水安全。

2.3""增加泵站常年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用

現(xiàn)有情況下雨水排除只有在洪水季節(jié)需要排漬泵站抽排，大部分情況下可以自排。航電樞紐建成后，縣城外江常年蓄水位達(dá)到34.50"m，自排涵出水流道標(biāo)高淹沒在常水位以下，每天需要抽排，加長(zhǎng)了雨水泵站抽排時(shí)間，增加了泵站常年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

2.4""產(chǎn)生重大的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)

樞紐建成后，縣城庫區(qū)常年維持高水位，滲流會(huì)導(dǎo)致城區(qū)地下水位提高，密閉性不好的雨污水管渠將因滲流增大排水流量，原有管渠排水?dāng)嗝婵赡懿荒軡M足要求，同時(shí)因地下水位升高，排水管渠的排水水力坡度降低，將導(dǎo)致流速降低，容易產(chǎn)生淤積，堵塞排水管網(wǎng)，在不利因素作用下，城區(qū)極易產(chǎn)生內(nèi)澇。

2.5""降低城區(qū)道路使用壽命

方明[15]利用SIGMA／W分析庫區(qū)高水位對(duì)路基沉降影響，證實(shí)穿越水庫等庫區(qū)地段的道路，因地下水位較高、含水量大、土質(zhì)松軟、孔隙比大，抗剪強(qiáng)度較低，在荷載的剪切作用下，會(huì)造成路基不均勻沉降，出現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)早期破壞。

資水桃花江航電樞紐建成后，滲流帶來的縣城地下水位提高，將導(dǎo)致部分城區(qū)道路路基浸泡在地下水中，影響道路的使用壽命。

3""對(duì)策建議

資水桃花江航電樞紐建設(shè)對(duì)桃江縣城的綜合影響受到人們的高度關(guān)注，務(wù)必采取切實(shí)措施加以解決。

3.1""縣城建筑物基礎(chǔ)浸沒的處理方案

經(jīng)過對(duì)浸沒影響區(qū)房屋結(jié)構(gòu)形式、建筑物使用功能、基礎(chǔ)形式、地基基礎(chǔ)持力層及以下土層分布、場(chǎng)區(qū)地下水及水文、房屋建成年代等重要對(duì)象的調(diào)查，為劃定浸沒建筑物處理區(qū)提供有力依據(jù)。

建議對(duì)地面標(biāo)高低于36.50"m以下的1—3層、38.00"m以下的4—6層、38.50"m以下的7—9層建筑物基礎(chǔ)開展調(diào)查核實(shí)，以城關(guān)垸為例，由桃花路—獺溪路—芙蓉路—資江路—文化路封閉的區(qū)域，占地面積60"ha，高程較大部分在35.00～36.50"m之間，該區(qū)域靠近資水支流桃花江，高洪水位防汛期間出現(xiàn)過管涌險(xiǎn)情，劃分為浸沒影響處理區(qū)；牛潭河垸、花果山垸、花橋保護(hù)圈、文家渡保護(hù)圈依此類推；對(duì)浸沒影響處理區(qū)的房屋，待水庫蓄水后，需對(duì)其進(jìn)行巡視，并配合適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)，以保證其安全；再根據(jù)建筑物基礎(chǔ)型式、房屋建成年代、地基持力層及以下土層分布，逐一核實(shí)確定處理方案，對(duì)浸沒區(qū)老舊建筑及低矮建筑予以拆除，并統(tǒng)一納入搬遷安置規(guī)劃中。

根據(jù)徐衛(wèi)軍實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證實(shí)，堤防采用懸掛式防滲墻時(shí)，堤內(nèi)地下水位略低于外江水位，幅度小于0.5"m；采用半封閉防滲墻時(shí)，汛期堤內(nèi)地下水位可比外江水位降低1～3"m；采用全封閉防滲墻時(shí)，汛期堤內(nèi)地下水位可比外江水位降低5"m，防滲效果明顯。建議對(duì)桃江縣城堤防防滲性能開展評(píng)估，再根據(jù)評(píng)估結(jié)果決定是否對(duì)現(xiàn)有堤防采取防滲措施。

3.2""飲用水源保護(hù)區(qū)問題的解決

方案一是選擇第二水源，建設(shè)第三水廠。庫區(qū)因水流相對(duì)靜止，水體自凈功能減小，周邊仍有污水排入，水體可能產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化問題，影響縣城供水安全，即使對(duì)原有的水處理工藝升級(jí)改造，增大供水企業(yè)水處理成本，排污口位于飲用水源二級(jí)保護(hù)區(qū)違規(guī)問題仍然無法解決。興建桃江縣第三水廠，水源從桃花江水庫取水，可以有效規(guī)避航電樞紐建設(shè)帶來的飲用水源保護(hù)問題。

方案二是進(jìn)行水污染防治與水質(zhì)保護(hù)，將污水處理廠的排污口遷建至桃花江航電樞紐庫區(qū)下游，同時(shí)分別從生活污水、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)面源污染控制和防治多方面綜合施策。

經(jīng)比選，推薦采用選擇第二水源，建設(shè)第三水廠方案。新建取水、水處理建構(gòu)筑物及源水輸水管線，并對(duì)縣城輸配水管線進(jìn)行提質(zhì)擴(kuò)容。

3.3""對(duì)排水系統(tǒng)改造升級(jí)

動(dòng)態(tài)更新縣城雨污管線數(shù)據(jù)庫，對(duì)易澇點(diǎn)位、密閉性差和雨污分流不徹底地段的雨污水管道開展安全排查，精確研判風(fēng)險(xiǎn)隱患，適當(dāng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，結(jié)合城市更新積極推進(jìn)排水系統(tǒng)改造升級(jí)，通過智慧管理手段，構(gòu)建安全、高效的城市排水系統(tǒng)。

3.4""對(duì)受影響道路進(jìn)行提質(zhì)改造

對(duì)地下水提升影響路基的路段進(jìn)行提質(zhì)改造，適當(dāng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在允許情況下提高道路設(shè)計(jì)高程，對(duì)遇水承載力降低的道路地下土層采取換填砂礫、沿道路兩側(cè)設(shè)置地下水導(dǎo)排盲溝等工程措施，延長(zhǎng)道路使用壽命。

4""結(jié)論

（1）桃花江航電樞紐庫區(qū)蓄水帶來的桃江縣城地下水位上升對(duì)建筑物基礎(chǔ)影響問題突出，經(jīng)過對(duì)縣城建筑物使用功能、基礎(chǔ)型式、持力層分布、房屋建成年代等的調(diào)查和地下水位上升幅度的預(yù)測(cè)，劃分了浸沒影響處理區(qū)、初步統(tǒng)計(jì)了受影響建筑物數(shù)量，待樞紐蓄水后，需要加強(qiáng)巡視監(jiān)測(cè)工作。

（2）地下水位的上升對(duì)桃江縣城給排水系統(tǒng)、道路的影響不容忽視，本文提出了改建城市給水廠和提質(zhì)改造縣城排水系統(tǒng)、受影響道路的建議意見。

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