陳偉龍

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

柏葉口水庫龍門渠供水工程是為解決交城縣工業(yè)及城市生活用水短缺而擬建的引水工程。該工程從文峪河中游龍門口筑壩引水，采用隧洞結(jié)合輸水管線以自流的形式送水到交城縣，線路全長約32.5km。工程年供水量1919萬m3，設(shè)計引水流量1.0m3/s，供水保證率95%。

取水樞紐主要由漿砌石重力壩（溢流壩）、進(jìn)水閘、沖沙閘、消力池及沉沙池等組成。溢流壩壩高6.0m，壩軸線長55m，河床高程約874m，壩基高程868.20m，壩頂高程874.20m。進(jìn)水閘布置于左岸邊，長7.85m；沖砂閘布置于溢流壩與進(jìn)水閘之間，長9.25m；溢流壩下游設(shè)消力池、海漫、防沖槽。溢流壩建成后，回水長度約430m。

2 工程地質(zhì)條件

取水樞紐位于文峪河水庫庫尾上游約3km處，該段河流位于河谷左岸，河流由北西向南東方向流動。河谷平緩開闊，谷底寬280～320m，兩岸山體雄厚，呈“U”型谷。河床緊貼左岸山體，河床寬60m。河床與右岸山體之間為灘地及廠房。

地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）混合土卵石或卵石混合土，厚度6～11m，漂卵礫石主要成份為變質(zhì)巖和石英砂巖，呈次棱角狀～次圓狀，密實(shí)度中等，其下伏基巖及左岸岸坡為下太古界界河口群變質(zhì)巖，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度2～4m。地下水類型主要為松散巖類孔隙水，下伏基巖中貯存變質(zhì)巖類裂隙水。地下水位埋深0～7.8m，受河水及山區(qū)基巖裂隙水補(bǔ)給。

3 浸沒產(chǎn)生條件

3.1 地形

水庫蓄水位上下一定高程范圍內(nèi)，地形坡度平緩，特別是有封閉或半封閉的洼地順河或圍堤的外側(cè)，地面高程低于河床的庫岸地段。

3.2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

庫岸為松散體結(jié)構(gòu)，易透水，下部有相對不透水層，地表或地下水排泄不暢。

3.3 地下水位

蓄水前地下水位埋藏淺，蓄水后地下水位壅高。取水樞紐處地形及地質(zhì)條件滿足上述浸沒產(chǎn)生的條件，水庫蓄水后，庫區(qū)周圍地下水位相應(yīng)抬高，上升后的地下水可能接近或高出地面，導(dǎo)致地面鹽漬化、沼澤化及建筑物地基條件惡化。

4 浸沒計算

回水區(qū)內(nèi)河流左岸絕大部分為基巖邊坡，不存在浸沒問題。在上游回水線附近，右岸河漫灘地勢較平緩開闊，為第四系松散堆積物，表層為耕植土，下部為卵石混合土層?，F(xiàn)右岸多為農(nóng)田，壩體右側(cè)下游存在宏海水泥責(zé)任有限公司料場，主要由圍墻及少量房屋組成。

本次浸沒勘察在回水區(qū)河漫灘與公路附近布置了3條浸沒預(yù)測剖面。

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，浸沒地下水埋深臨界值按式（1）計算：

式中：HCR——浸沒地下水臨界埋深，m；

HK——土壤毛細(xì)水最大上升高度，m；

ΔH——安全超高值，農(nóng)業(yè)區(qū)（農(nóng)作物根系深度）取0.5m，建筑物基礎(chǔ)埋置深度取1.5m。

據(jù)觀測，卵石混合土層毛細(xì)水最大上升高度0.5m，浸沒地下水臨界埋深農(nóng)業(yè)區(qū)1.0m、建筑物2.0m。

根據(jù)庫尾地形地貌及地質(zhì)條件，卵石混合土層下伏混合花崗巖視為相對隔水層，各剖面隔水層頂板厚度按覆蓋層厚度推測得到。選具有代表性的地質(zhì)剖面進(jìn)行估算，該剖面含水層均一，隔水層傾斜，地下水壅高值按式（2）和式（3）進(jìn)行計算。

隔水層向河床傾斜時：

隔水層向岸內(nèi)傾斜時：

式中：y1——地下水壅高后在開始斷面處的含水層厚度，m；

yn——地下水壅高后在設(shè)計斷面處的含水層厚度，m；

h1——蓄水前在開始斷面處的地下水含水層厚度，m；

hn——蓄水前在設(shè)計斷面處的地下水含水層厚度，m；

d——開始斷面與設(shè)計斷面隔水層高差，m。浸沒臨界高程及浸沒寬度按以下原則確定：

農(nóng)業(yè)區(qū)：剖面中預(yù)測的地下水壅高水位加上浸沒地下水臨界埋深1.0m后與地形線交點(diǎn)處的地面高程即為農(nóng)業(yè)區(qū)的浸沒臨界高程，該交點(diǎn)與浸沒起點(diǎn)處的距離即為浸沒寬度。

建筑物：剖面中預(yù)測的地下水壅高水位加上浸沒地下水臨界埋深2.0m后與地形線交點(diǎn)處的地面高程即為建筑物的浸沒臨界高程，該交點(diǎn)與浸沒起點(diǎn)處的距離即為浸沒寬度。

代表性地質(zhì)剖面的參數(shù)選取及浸沒預(yù)測計算結(jié)果見表1。

表1 代表性地質(zhì)剖面參數(shù)選取及浸沒預(yù)測計算成果

受地形、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水位等因素影響，庫尾浸沒區(qū)各處的浸沒臨界高程有一定的差異。通過計算并在各剖面中查得：建筑物區(qū)地下水浸沒臨界高程為875.7～877.8m、農(nóng)田區(qū)為875.2～876.8m。當(dāng)?shù)孛娓叱痰陀谏鲜龈叱虝r，農(nóng)田及建筑物會遭受浸沒影響。據(jù)此可見，宏海水泥有限公司料場部分房屋及圍墻可能遭受浸沒；S320省道少量路段可能受到庫水浸沒的影響，段長約40m；漫灘及農(nóng)田浸沒范圍約為0.035km2。

5 結(jié)論與分析

第一，水位壅高至計算采用高程時，需要一個較長的過程，并非一蓄水就可達(dá)到，水庫蓄水后隨著水位的壅高，浸沒范圍會逐步擴(kuò)大，上述所估浸沒范圍為水庫使用期限內(nèi)可能的最大浸沒范圍。

第二，從工程區(qū)水文地質(zhì)條件分析，區(qū)內(nèi)覆蓋層孔隙水受河水及山區(qū)基巖裂隙水補(bǔ)給，使得在右岸形成了一個兩側(cè)高中間低的下凹形地下水面，地下水會通過凹槽帶向下游排泄。溢流壩蓄水后河水位抬高幅度很小，且覆蓋層滲透性強(qiáng)，排水條件良好，研究區(qū)內(nèi)地下水位可能不會超過2m，而上述剖面計算時最大抬升幅度在3m左右，分析剖面計算的水位壅高值偏大。此外，由于右岸中部地下水低于兩側(cè)，存在地下水凹槽為地下水強(qiáng)排泄帶，分析蓄水后右岸浸沒影響范圍最多在地下水凹槽帶附近，難以影響到凹槽帶右側(cè)的農(nóng)田及公路。

第三，據(jù)水文地質(zhì)條件分析，建議浸沒范圍按地下水凹槽帶以左（東側(cè)）的計算可能浸沒范圍考慮。據(jù)此，蓄水區(qū)右岸部分農(nóng)田可能遭受浸沒影響，范圍約0.021km2。區(qū)內(nèi)宏海水泥責(zé)任有限公司料場圍墻院內(nèi)可能受浸沒影響，右岸公路可不考慮浸沒影響。

第四，防洪堤內(nèi)側(cè)（靠右岸側(cè)）設(shè)置排水措施，可減少對右岸的浸沒影響，但需采取措施防止防洪堤產(chǎn)生滲透破壞，同時蓄水后應(yīng)加強(qiáng)水位觀測，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。