仙洞沟水库渗漏分析及防渗处理措施

仙洞沟水库渗漏分析及防渗处理措施

内容提要：对于新建水库来说，能不能蓄住水、能蓄住多少水，关系到水库建成以后运行效益的好坏。本文以拟建仙洞沟水库为例，结合工程情况及现场水文地质试验成果，详细介绍了库区、基坝、基肩渗漏量的估算方法，并根据实际情况提出对应的防渗处理措施。［1］

关键词：水库；渗漏分析；防渗处理

1、概况

拟建仙洞沟水库位于山西省临汾市尧都区，是一座以农业灌溉为主，兼顾防洪、旅游和景区供水的综合利用小（1）型水利工程。

库区位于仙洞沟河中游山区，河谷呈“U”型，谷底宽15～30m。河流侵蚀作用强烈，河床下切较深，切割深度达90.0～110.0m，河床纵坡38‰，阶地不发育。两岸山势险峻，危崖高耸，山体雄厚。

正常蓄水位以下库岸地层岩性为寒武系上统凤山阶（∈3f）厚层白云岩、奥陶系下统（O1）厚层细晶含燧石结核白云岩；库底地层岩性为寒武系上统凤山阶（∈3f）厚层白云岩。∈3f与O1为整合接触关系，岩层产状近水平。根据地质勘察资料，正常蓄水位以下分布的白云岩强度高，岩体完整，抗化学溶蚀能力较强，未见大规模连通性溶洞，多以溶孔、溶隙形式发育，河谷岸坡局部可见小规模孤立溶洞（长轴一般小于2m），顺层发育。［2］

库区地质构造简单，未见断层分布，节理裂隙发育中等。

本区地表水接受大气降水及基岩裂隙水的补给，向下游排泄至汾河。库区范围内地下水位低于谷底，地表水补给地下水。［3］

2库区渗漏分析及防渗处理

2.1库区渗漏分析

库区回水范围内未见断层，节理裂隙发育中等，从岩体表面到岩体内部有明显减弱的趋势。可排除构造渗漏问题。

库区两岸分水岭远高于水库正常蓄水位，两侧山体雄厚，邻谷不发育。库区距离右岸分水岭约1.2km，距离右岸正常蓄水位以下的邻谷约3.5km；距离左岸分水岭约1.0km，距离左岸正常蓄水位以下的邻谷约4.7km。分水岭高、邻谷远，

山体内部构造相对不发育，邻谷渗漏轻微。

根据钻孔压（注）水试验成果，库底以下2～22m深度范围内岩体透水率介于5Lu～10Lu，22～31m深度范围内岩体透水率小于5Lu，库底有稳定隔水层存在。

综上所述，库区封闭条件相对较好，不发育断裂构造。基本排除库区管道型岩溶渗漏，为裂隙、溶隙型渗漏。［4］

2.2库区渗漏估算

估算时采用《水利水电工程水文地质勘察规范》（SL373-2007）附录C提供的公式。假定下部为水平隔水层，潜水透水层均一。计算公式如下：

式1

式中：──水库估算渗漏量（m3/s）；

──渗透系数，取值0.05m/d（根据水文地质试验成果结合经验取值）；

──渗漏总宽度，取值1000m；

──相对隔水层以上的水库水头，783-733=50m，考虑到水头下降的变化趋势，该值取45m；

──相对隔水层以上的邻谷水头，取30m；

──平均渗径，取值左岸4700m、右岸3500m。

库区估算渗漏量见下表。

表1 库区渗漏量估算表

2.3库区防渗处理措施

设计时，通过对库区估算渗漏量进一步分析、比较，确定是否需要对库区进行防渗处理。根据本工程的实际情况，提出两点地质方面的防渗处理建议。

⑴表面封闭处理

在岸坡局部发育的顺层溶洞内填充混凝土或砂浆，阻止其进一步发育。

⑵内部帷幕灌浆

经过详查后，找到库区渗漏量相对较大的区段，在对应部位布置帷幕灌浆孔，是解决渗漏问题的有效方法。［5］

3坝址区渗漏分析及防渗处理

3.1坝基渗漏量估算

从钻孔压水试验看，坝基岩体透水性相差悬殊，具微透水性～中等透水性。根据公式2对坝基渗漏量进行估算。

式2

式中：──坝基估算渗漏量（m3/d）

──坝基宽度，取值25m；

──渗透系数，取值0.5m/d（根据水文地质试验成果结合经验取值）；

──大坝上、下游水位差，取值53m；

──渗透层厚度，取值43.5m；

──坝底宽，取值60m。

经计算，在正常蓄水位783m时，坝基渗漏量为278m3/d。［6］

3.2绕坝渗漏量估算

两侧坝肩岩体受风化卸荷影响，发育有节理裂隙，具中等透水性。左、右坝肩钻孔压水试验成果存在差异，且绕坝渗漏宽度不同。因边界条件不完全相同，采用公式3对左、右坝肩绕坝渗漏量分别进行估算。

式3

式中：──估算绕坝渗漏量（m3/d）

──渗透系数，左坝肩取值0.86m/d、右坝肩取值0.5m/d（根据水文地质试验成果结合经验取值）；

──大坝上、下游水位差，取值53m；

──上游含水层厚度，取63m；

──下游含水层厚度，取10m；

──绕坝渗漏宽度，左坝肩取值50m、右坝肩取值100m；

──绕坝渗漏最小半圆半径，取15m。

经计算，在正常蓄水位783m时，左坝肩渗漏估算量为636.8 m3/d 、右坝肩渗漏估算量为583.3m3/d，渗漏量较大。［7］

3.3坝址区防渗处理措施

通过渗漏量估算可知，坝基、坝肩的渗漏量较大，建议设计时采取帷幕灌浆防渗处理措施。防渗帷幕的范围以q≤5Lu为防渗标准确定。

从地形来看，左岸为凸岸、右坝肩下游发育冲沟，不利于坝肩防渗，建议防渗帷幕适当延长。［8］

4.结语

在区域地质调查的基础上，结合现场勘察，以水文地质试验成果为依据，对库区、坝址区的渗漏情况进行了详细分析，并有针对性地提出防渗处理措施的相关建议，为后期的设计工作提供了相关地质依据。

参考文献：

［1］常士骠，张苏民.工程地质手册（第四版）［K］.北京.中国建筑工业出版社，2007

［2］孙钊.大坝基岩灌浆［M］.北京：中国水利水电出版社，2004

［3］SL55-2005.中小型水利水电工程地质勘察规范［S］

［4］SL373-2007.水利水电工程水文地质勘察规范［S］