咸陽(yáng)湖湖區(qū)水文地質(zhì)特征及滲漏問(wèn)題分析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 【摘要】：本文作者通過(guò)對(duì)咸陽(yáng)湖湖區(qū)基本水文地質(zhì)條件及影響湖區(qū)蓄水的幾個(gè)主要水文地質(zhì)問(wèn)題的闡述和分析，表明了作者對(duì)于城市景觀湖工程中主要水文地質(zhì)問(wèn)題的觀點(diǎn)及解決平原型河流蓄水工程滲漏問(wèn)題的一些基本思路，提出了針對(duì)城市景觀湖工程的一些勘察設(shè)計(jì)及水文計(jì)算方面的行之有效的基本方法，希望能在同類工程的勘察設(shè)計(jì)工作中有所借鑒。 【關(guān)鍵詞】：咸陽(yáng)湖 ；滲漏；滲漏天窗；滲漏量 TV697.3 A 1 工程概況 渭河咸陽(yáng)城區(qū)段綜合治理工程，內(nèi)容為對(duì)包括 “ 咸陽(yáng)湖 ” 在內(nèi)的城區(qū)段上下游河段進(jìn)行綜合治理，工程范圍左岸上起西橡南營(yíng)村下至上林大橋以下 1.0m，右岸上起西安咸陽(yáng)交界下至上林大橋下游 1.0km 的渭河河道，治理河段長(zhǎng)約17.6km，南北兩岸以堤線為界。工程區(qū)渭河 3#橋以上現(xiàn)為農(nóng)業(yè)區(qū)， 3#橋以下至下游末端為咸陽(yáng)市城區(qū)段。工程初步規(guī)劃有濱河生態(tài)公園及河道蓄水景觀區(qū)，主要建筑物有左右岸堤防、 2 座橡膠壩及 2 座泵站工程。 咸陽(yáng)湖共布置三座橡膠壩， 1#橡膠壩壩址位于 1 號(hào)橋上游約 800m 的渭河河道，壩線全長(zhǎng)約 508m，壩高 3.8m，壩頂高程 384.00m，正常蓄水位 384.00m，蓄水回水長(zhǎng) 3.8km； 2#橡膠壩壩址位于 2 號(hào)橋下游，壩線全長(zhǎng)約 486m，壩高3.8m，壩頂高程 382.5m，正常蓄水位 382.5m，蓄水回水長(zhǎng)4.7km。 3#橡膠壩壩址位于西寶高速橋下游 0.3Km 的渭河河道，壩線全長(zhǎng)約 562m，壩高 3.0m，壩頂高程 387.0m，正常蓄水位 387.0m，蓄水回水長(zhǎng) 3.8km。 2 湖區(qū)工程地質(zhì)條件 2.1 地形地貌 工程區(qū)地勢(shì)北高南低，地面高程 378.0 397.5m，地貌屬河谷堆積地貌。渭河二級(jí)階地、一級(jí)階地及河漫灘均呈東西條帶狀展布。河漫灘高出河床 0.5 3.5m，寬度約 450760m，灘面高程 371 388.5m。一級(jí)階地階面高出河床 46m，階面寬度 200 1500m，高程 383.0 390.7m，具二元結(jié)構(gòu)，上部為壤土、粉質(zhì)粘土及黑壚土等，下部粉細(xì)砂、含礫中粗砂。二級(jí)階地階面高出河床 8 12m，階面高程 393.5397.5m，上部由黃土及一層古土壤組成，下部為砂、含礫中砂等。河道地貌及地層結(jié)構(gòu)如圖 1。 2.2 地層巖性 工程區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)（ Q4）及上更新統(tǒng)（ Q3）松散堆積物，在勘探深度 25m 內(nèi)的地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)（河漫灘及一級(jí)階地）沖積粉土、細(xì)砂、礫石、粉質(zhì)粘土、含礫中砂及第四系全新統(tǒng)（二級(jí)階地）堆積的黃土狀土、古土壤及中砂層。 2.3 水文地質(zhì)條件 1）地下水埋藏特征 工程區(qū)出露的地層主要為第四系松散堆積層，地下水類型有第四系孔隙潛水及由相對(duì)隔水層延伸形成的層間弱承壓水。治理河段孔隙潛水可分為如下幾個(gè)水文地質(zhì)分區(qū)： （ 1）渭河河 漫灘區(qū)：地下水埋深一般 4.6 5.6m，含水層為全新統(tǒng)沖積的中粗砂、礫砂等粗粒土，巖性松散，顆粒粗，透水性好。含水層厚度穩(wěn)定，達(dá) 50 60m。滲透系數(shù)k=40 74m/d，屬?gòu)?qiáng)富水區(qū)，潛水埋深一般小于 10m。 （ 2）渭河一級(jí)階地區(qū)：地下水埋深南岸 7.2 13.0m，北岸 8.6 11.6m，含水層為全新統(tǒng)下部沖積的中、粗砂和含礫中粗砂層以及粉質(zhì)粘土。含水砂層較松散，顆粒較粗，透水性能較好。含水層厚度為 35 45m，且比較穩(wěn)定。滲透系數(shù)k=17 60m/d，為強(qiáng)富水區(qū)。潛水埋深一般在 10 20m 之間。 （ 3）渭河二級(jí)階地地區(qū)：地下水埋深一般大于14.0m，含水層為上更新統(tǒng)沖積的中粗砂、含礫中粗砂及粉質(zhì)粘土層。含水砂層較松散，顆粒較粗。透水性能較好，滲透系數(shù) k=13 47m/d，含水層厚度 40m，一般為較強(qiáng)富水區(qū)。從階地前緣向后緣，賦水性逐漸變?nèi)?。潛水埋深一般?1020m，強(qiáng)開(kāi)采地段潛水埋深為 20 30m。 2）潛水的補(bǔ)給、徑流和排泄 （ 1）潛水補(bǔ)給水源主要為大氣降水，臨近河流地段有地表水的補(bǔ)給，承壓水的頂托補(bǔ)給，北部和南部的區(qū)域徑流的補(bǔ)給以及灌溉回歸水的補(bǔ)給等。 （ 2）潛水流向，渭河以北總體上由北向南流向渭河，其坡度也由北向南逐漸變??；一、二級(jí)階地局部地段，由于地下水開(kāi)采引起的潛水位下降，局部形成了水位降深漏斗，使地下水流向轉(zhuǎn)變，水力坡度劇增，形成了人為作用下的徑流態(tài)勢(shì)。渭河南岸潛水總體有西南向東北，近渭河和灃河處，受河水高低水位的影響以及附近水源地開(kāi)采形成的迫降漏斗作用，引起潛水徑流方向的局部變化。 （ 3）潛水排泄方式，主要有開(kāi)采和區(qū)外的徑流排泄，其次為蒸發(fā)和向承壓水的越流排泄。 3）潛水動(dòng)態(tài)特征 （ 1）區(qū)內(nèi)潛水動(dòng)態(tài)受大氣降水、河流 側(cè)滲、人工開(kāi)采及灌溉因素的影響。大致可分為降水開(kāi)采型、降水渠灌溉型及分布與河流沿岸的水文型。渭河南岸潛水年變化為 2 3m，渭河北岸年變幅一般為 1 2m，局部小于 1m。北部三級(jí)階地年變幅一般為 2 3m，咸陽(yáng)城區(qū)段西郊局部為強(qiáng)開(kāi)采區(qū)，年變幅大于 3m，渭河一、二級(jí)階地年變幅一般為 1 2m。 （ 2）潛水位變化趨勢(shì) 根據(jù)省水文一隊(duì) 1991 年的咸陽(yáng)城區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合勘察報(bào)告，咸陽(yáng)城區(qū)段潛水位埋深遠(yuǎn)大于 1999 年 8月的埋深值。如城區(qū)東部高漫灘，潛水位由小于 5m變?yōu)樾∮?0m 埋深；西部二級(jí)階地 由 10 20m，大都改變?yōu)?20 30m 埋深。反映了咸陽(yáng)城區(qū)段潛水從 1980 年 1999 年間，九年內(nèi)潛水位下降了數(shù)米到十余米。 根據(jù)咸陽(yáng)市水資源管理辦公室 1996 1999 年 3 年的觀測(cè)資料，潛水位的變化趨勢(shì)可分為上升區(qū)、下降區(qū)和平穩(wěn)區(qū)。下降區(qū)分布于北部三級(jí)階地和臺(tái)塬區(qū)以及西部強(qiáng)開(kāi)采區(qū)、渭河南部地區(qū)。上升區(qū)分布于舊城區(qū)和東部的高漫灘區(qū)，由于潛水開(kāi)采量減少所致。平穩(wěn)區(qū)分布于西部和西南部以及處于上升區(qū)和下降區(qū)之間的過(guò)渡地帶。 3 蓄水區(qū)主要水文地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià) 3.1 蓄水區(qū)地層滲透性及相對(duì)隔水 層確定 蓄水區(qū)各地層滲透性統(tǒng)計(jì)如表 1。由表可見(jiàn)，蓄水區(qū)主要以微透水的粉質(zhì)粘土，中等透水性粉土、粉細(xì)砂和強(qiáng)透水性的含礫粗砂及礫石層構(gòu)成，高漫灘表層的粉土層及一級(jí)階地表層壤土分布高程較高，分布不連續(xù)，不能作為湖底隔水層。根據(jù)蓄水區(qū)鉆孔揭示，漫灘及一級(jí)階地下部的粉質(zhì)粘土層呈微透水性、分布連續(xù)、層位穩(wěn)定，可作為湖底相對(duì)隔水層。 3.2 不防滲條件下滲漏量計(jì)算 本工程蓄水區(qū)分布在河漫灘，湖盆底部有呈微透水性的連續(xù)的粉質(zhì)粘土層分布，湖底向下不會(huì)產(chǎn)生滲漏，湖區(qū)滲漏的主要通道為側(cè)向滲漏。河漫灘 產(chǎn)生側(cè)向滲漏的通道主要為分布于粉質(zhì)粘土層以上呈中等 強(qiáng)透水性 的細(xì)砂和礫石層。湖盆向兩側(cè)滲漏主要取決于各地貌單元接觸帶相對(duì)隔水層搭接連續(xù)性：當(dāng)兩側(cè)一級(jí)階地的粉質(zhì)粘土層 與河漫灘粉質(zhì)粘土層 搭接連續(xù)時(shí)，湖區(qū)兩側(cè)滲漏只局限于河漫灘范圍之內(nèi)，而不會(huì)向湖區(qū)以外的階地透水地層產(chǎn)生滲漏；當(dāng)河漫灘粉質(zhì)粘土層 與外側(cè)一級(jí)階地的粉質(zhì)粘土層 或二級(jí)階地黃土狀土層 #9323；不能連續(xù)搭接，形成如圖 2 或圖 3 所示的 “ 天窗 ”時(shí)，湖區(qū)兩側(cè)滲漏便會(huì)沿 “ 天窗 ” 形成的帶狀滲漏通道向兩側(cè)產(chǎn)生滲漏。 表 1 蓄水區(qū)地層滲透 特性表 圖 2 一級(jí)階地與河漫灘接觸帶 “ 天窗 ” 圖 3 二級(jí)階地與河漫灘接觸帶 “ 天窗 ” 根據(jù)勘察成果及咸陽(yáng)市堤防勘察資料綜合分析后可見(jiàn)： 1） 2#湖區(qū)（咸陽(yáng)湖南槽）南側(cè)一級(jí)階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接良好，不會(huì)形成滲漏“ 天窗 ” ，湖區(qū)側(cè)向滲漏只局限于河漫灘表層。 2） 1#湖區(qū)北側(cè)南安村以上段二級(jí)階地黃土狀土層 #9323；及一級(jí)階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 不能連續(xù)搭接，形成滲漏 “ 天窗 ” ，預(yù)計(jì)湖區(qū)會(huì)形成側(cè)向滲漏；南安村以下 段一級(jí)階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接良好，不會(huì)形成滲漏 “ 天窗 ” ，湖區(qū)側(cè)向滲漏只局限于河漫灘表層。 1#湖區(qū)南側(cè) 3 號(hào)橋以上段一級(jí)階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接不連續(xù)，形成滲漏 “ 天窗 ” ，預(yù)計(jì)湖區(qū)會(huì)形成側(cè)向越流滲漏； 3 號(hào)橋以下段一級(jí)階地下部粉質(zhì)粘土層 與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 搭接良好，不會(huì)形成滲漏 “ 天窗 ” ，湖區(qū)側(cè)向滲漏只局限于河漫灘表層。 3） 3#湖區(qū)北側(cè)二級(jí)階地黃土狀土層 #9323；與河漫灘下部粉質(zhì)粘土層 不能連續(xù)搭接，形成滲漏 “ 天窗 ” ，預(yù)計(jì)湖區(qū)會(huì)形成側(cè)向滲漏； 3#湖區(qū)南側(cè)一級(jí)階地后緣距離和床約 1.5km，預(yù)計(jì)會(huì)沿河漫灘 層細(xì)砂及 層含礫中砂形成全斷面?zhèn)认驖B漏。 根據(jù)以上分析，采用采用水力學(xué)計(jì)算手冊(cè)推薦公式： 計(jì)算各湖區(qū)滲漏量如表 2。 式中： Q 滲漏量（ m sup3；/d） K 滲透系數(shù)（ m/d） H 水位差（ m） M 含水層厚度（ m） 2b 滲漏長(zhǎng)度（ m）（取堤基寬度） 表 2 各湖區(qū)滲漏量計(jì)算表 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)， 2#湖區(qū)南岸基本不存在滲漏問(wèn)題； 1#湖區(qū)和 3#湖區(qū) 南北岸均存在側(cè)向滲漏問(wèn)題：其中 1#湖區(qū)北岸南安村以上段及南側(cè) 3 號(hào)橋以上段存在滲漏天窗， 3#湖區(qū)北岸存在滲漏天窗，南岸全部為河漫灘中等 強(qiáng)透水地層，滲漏量較大?？傮w而言，在不防滲條件下各湖區(qū)日滲漏量總和為 56525.5m3/d，年滲漏量約為 2063.8 萬(wàn) m sup3；。 3.3 蓄水區(qū)蓄水后地下水位變化對(duì)兩岸環(huán)境的影響 依據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄 D 規(guī)定的浸沒(méi)地下水臨界埋深計(jì)算公式 Hcr=Hk+H 進(jìn)行計(jì)算后確定，式中： Hcr：浸沒(méi)地下水臨界埋深（ m）； Hk：土壤毛細(xì)上升高度 (m)，粉土取 1.0m，粉質(zhì)粘土取1.5m； H 安全超高值（ m），對(duì)農(nóng)業(yè)區(qū)，該值即根系層的厚度；城鎮(zhèn)和居民區(qū)，該值取決于建筑物荷載、基礎(chǔ)形式和砌置深度。 渭河北岸 3 號(hào)橋以上堤內(nèi)為農(nóng)業(yè)區(qū)， 3 號(hào)橋以下為城市建筑區(qū)。渭河南岸陳陽(yáng)寨以上為農(nóng)業(yè)區(qū)，陳陽(yáng)寨以下為城市建筑區(qū)。城市建筑區(qū)建筑物多為中高層建筑，特別是現(xiàn)代高層建筑，其基礎(chǔ)埋置深度一般大于 3.0m，基礎(chǔ)多為樁基，均進(jìn)行防滲處理，其浸沒(méi)地下水臨界埋深確定為 4.5m。農(nóng)業(yè)區(qū)內(nèi)主要為農(nóng)田、苗圃和農(nóng)村居民住宅，考慮到毛細(xì)上升高 度和耕作層厚度，農(nóng)業(yè)區(qū)臨界地下水位臨界埋深確定為 2.5m。 1） 2#湖區(qū)（蓄水位 382.5m） 南岸堤內(nèi)一級(jí)階地階面高程 384.8 386.7m，下水埋深一般 9.50 11.5m，地下水位 374.9375.7m。咸陽(yáng)湖南側(cè)河南街、郭圍墻村、牛家村、段村一帶，原為農(nóng)業(yè)區(qū)，近年來(lái)城市發(fā)展已經(jīng)形成新的開(kāi)發(fā)區(qū)，故該段臨界水位按城市建筑區(qū)考慮。湖盆蓄水后河水位較蓄水前抬升 3.54.7m，南岸地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù) K=2.5010 -7cm/s，呈微 透水性，故湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大，堤內(nèi)地下水位上升幅度有限。根據(jù)堤內(nèi)地面高程、地層透水性及現(xiàn)狀地下水位等因素綜合分析認(rèn)為： 2#湖區(qū)蓄水后，不會(huì)對(duì)堤內(nèi)建筑物產(chǎn)生浸沒(méi)影響。 2） 1#湖區(qū)（蓄水位 384.0m） 左岸堤內(nèi)南安村以東為渭河一級(jí)階地，高程 387.6389.5m，地下水埋深一般 8.7 9.0m，地下水位378.9380.5m。湖盆蓄水后河水位抬升約 3.0m，兩岸地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù) K=2.5010 -7cm/s，呈微透水性，湖 水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大，堤內(nèi)地下水位上升幅度有限，故不會(huì)出現(xiàn)浸沒(méi)影響。南安村上游堤內(nèi)為渭河二級(jí)階地，地面高程392.3397.3m，遠(yuǎn)高于湖區(qū)正常蓄水位 384.0m，不會(huì)出現(xiàn)浸沒(méi)影響。 右岸釣魚臺(tái)村以東約 2.3km 范圍內(nèi)堤內(nèi)地貌單元為渭河一級(jí)階地，地面高程 387.4388.5m，地下水埋深一般9.09.3m，地下水位 378.4379.2m。湖盆蓄水后河水位抬升約 3.5m，兩岸地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層粉質(zhì)粘土，滲透系數(shù) K=2.5010 -7cm/s，呈微透水性， 湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大，堤內(nèi)地下水位上升幅度有限，故不會(huì)出現(xiàn)浸沒(méi)影響。釣魚臺(tái)上游至西寶高速橋下游段地貌單元為渭河河漫灘，地面高程 387.2388.2m，地下水埋深一般 9.09.5m，地下水位 378.4378.7m。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為呈微透水性的 層粉質(zhì)粘土、及中等 強(qiáng)透水性的 層礫石和 層細(xì)砂，湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性較大，預(yù)測(cè)堤內(nèi)地下水位上升幅度明顯，但地面高程高出正常蓄水位 3.44.5m，該段又為農(nóng)業(yè)區(qū)，故不會(huì)出現(xiàn)浸沒(méi)影響。 根據(jù)以上分析認(rèn)為： 1#湖區(qū)蓄水后，對(duì)兩岸堤內(nèi)不會(huì)對(duì)堤內(nèi)建筑物產(chǎn)生浸沒(méi)影響。 3） 3#湖區(qū)（蓄水位 387.0m） 左岸堤內(nèi)南營(yíng)村以東為渭河二級(jí)階地，地面高程397.1398.9m，遠(yuǎn)高于湖區(qū)正常蓄水位 387.0m，不會(huì)出現(xiàn)浸沒(méi)影響。南營(yíng)村以西為渭河一級(jí)階地，高程 390.6 392.4m，地下水埋深一般 6.8 8.0m，地下水位 383.8.9384.4m。湖盆蓄水后河水位抬升約 3.29.0m，堤內(nèi)地下水位相應(yīng)有所抬升。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為 層壤土，滲透系數(shù)K=3.4610 -4cm/s，呈弱透水性，湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性不大， 堤內(nèi)地下水位上升幅度有限，故不會(huì)出現(xiàn)浸沒(méi)影響。 右岸地貌單元全部為渭河河漫灘，地面高程387.5389.5m，地下水埋深一般 9.59.6m，地下水位378.0379.9m。堤內(nèi)水位抬升范圍內(nèi)地層為呈中等 強(qiáng)透水性的 層礫石和 層細(xì)砂，湖水向堤內(nèi)滲透水位可能性大，預(yù)測(cè)堤內(nèi)地下水位上升幅度明顯。預(yù)測(cè)右岸堤內(nèi)會(huì)在新河河口兩岸曹家灘、和興堡以北，王道村、馬家寨以西形成浸沒(méi)影響區(qū)，該區(qū)域自壩址起長(zhǎng)度約 2.0km，寬度約 1.5km。曹家灘以西段地面高程均大于 389.5m，按農(nóng)業(yè)區(qū)臨界水位埋深判別，不會(huì)發(fā) 生浸沒(méi)影響。 根據(jù)以上分析認(rèn)為： 3#湖區(qū)蓄水后，對(duì)左岸堤內(nèi)不會(huì)對(duì)堤內(nèi)建筑物產(chǎn)生浸沒(méi)影響。右岸自壩址起長(zhǎng)度約 2.0km，寬度約 1.5km 范圍內(nèi)可能發(fā)生浸沒(méi)影響。 3.4 蓄水區(qū)防滲方案確定 根據(jù)以上對(duì)各蓄水區(qū)地層的滲漏特征、側(cè)向滲漏量及蓄水區(qū)兩側(cè)堤內(nèi)可能產(chǎn)生的浸沒(méi)范圍的分析可見(jiàn)，各蓄水區(qū)湖底 層粉質(zhì)粘土分布連續(xù)，可以形成底部相對(duì)隔水層。根據(jù)前節(jié)分析計(jì)算結(jié)果，對(duì)各湖區(qū)防滲方案作如下建議： 2#湖區(qū)左側(cè)為中隔墻，不考慮防滲問(wèn)題，右側(cè)為南岸大堤，堤內(nèi)不存在滲漏及浸沒(méi)問(wèn)題，考慮到 蓄水后湖水可能會(huì)沿堤外河漫灘表層細(xì)砂層向下游滲漏建議對(duì)壩基截滲延長(zhǎng)至一級(jí)階地前沿。 1#湖區(qū)北岸南安村以上對(duì)應(yīng)對(duì)二級(jí)階地與漫灘接觸帶形成的滲漏天窗進(jìn)行截滲；南岸 3 號(hào)橋以上段應(yīng)對(duì)一級(jí)階地與漫灘接觸帶形成的滲漏天窗進(jìn)行截滲。 3#湖區(qū)北岸應(yīng)對(duì)南營(yíng)村以東二級(jí)階