平遙惠濟(jì)河河道治理工程1號壩滲漏計算方法

高 峰

（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

平遙縣惠濟(jì)河河道治理段位于惠濟(jì)河中游，治理范圍南（上游）起尹回水庫下游，北（下游）至鐵路橋下游600 m，總長7 211.7 m。主要工程有：防洪河道的整治疏浚工程、河道護(hù)坡工程、河床防滲工程、墻防工程及河道蓄水美化工程。主要建筑物包括鋼壩閘、蓄水防滲墻等。擬設(shè)計左、右兩條蓄水防滲墻，蓄水主槽寬約50 m，在蓄水槽內(nèi)修建3條鋼壩閘，攔河蓄水，并對惠濟(jì)河兩岸進(jìn)行整治。

1號鋼壩閘位于平遙縣東城村西北惠濟(jì)橋北130 m處。該處河流流向N11°W，河床寬55 m，地面高程749.6 m，地勢平坦，兩岸岸坡較陡，高于河床5 m，設(shè)計壩長50 m，壩軸線走向N79°E，壩頂與蓄水位高程753.0 m，壩底高程747.9 m，順河向壩底寬（包括消力池）22.3 m。

2 地質(zhì)概況

1號鋼壩閘壩址左岸為惠濟(jì)河Ⅰ級階地，地層巖性為第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）第2層低液限粉土，結(jié)構(gòu)松散—稍密，表層覆蓋有厚度約1 m、由建筑垃圾與生活垃圾組成的雜填土層。壩址右岸由第1層磚、石塊等人工堆積（Qs）建筑垃圾組成，結(jié)構(gòu)松散。

壩基地層巖性為第四系全新統(tǒng)（Q4）物，由上而下分別為：淤積（Q4l）低液限粉土，褐色，軟塑—流塑，含較多植物根系，具臭味，厚1.7 m；洪沖積（Q4pal）第3層粉土質(zhì)砂，松散—稍密，飽和，滲透系數(shù)為（2.32～4.60）×10-4cm/s，平均值 3.48×10-4cm/s，具中等透水性，厚7.5～8.0 m；洪沖積（Q4pal）第4層低液限黏土，褐黃色，可塑—硬塑，具中等壓縮性，水平滲透系數(shù)1.28×10-6cm/s，垂直滲透系數(shù) 2.29×10-5cm/s，屬微—弱透水層，局部夾有低液限粉土，層厚3.7～4.3 m；洪沖積（Q4pal）第5層粉土質(zhì)砂，粉細(xì)粒。

壩址區(qū)地下水類型為松散巖類孔隙潛水，主要接受大氣降水垂直補(bǔ)給。含水層主要為全新統(tǒng)洪沖積粉土質(zhì)砂，勘察階段地下水位埋深2.7 m，水位高程744.6～744.9 m，低于河水位。地下水由上游向下游徑流排泄，同時接受河水補(bǔ)給。

3 滲漏計算

3.1 繞壩滲漏

3.1.1 左壩肩

壩址左壩肩為第四系全新統(tǒng)洪沖積物，巖性上部為低液限黏土，下部為粉土質(zhì)砂，低液限黏土，具微—弱透水性，屬相對隔水層，粉土質(zhì)砂滲透系數(shù)為0.30 m/d，具中等透水性。

左壩肩蓄水后具承壓性，屬承壓流，繞壩滲漏量可按式（1）進(jìn)行計算：

式中：Q——繞壩滲漏量，m3/d；

k——滲透系數(shù)，取0.3 m/d；

H——上下游水頭差，取8.5 m；

M——透水層厚度，取9.0 m；

B——滲漏帶寬度，取100 m；

r0——滲漏帶半徑，取11.15 m。

經(jīng)計算，左壩肩繞壩滲漏量為16 m3/d。

3.1.2 右壩肩

壩址右壩肩為以建筑垃圾為主的人工堆積物，結(jié)構(gòu)松散，局部架空，根據(jù)現(xiàn)場鉆孔注水試驗，當(dāng)采用較大泵量的水泵進(jìn)行鉆孔灌水時，孔內(nèi)水位抬升較小，表明該土層具極強(qiáng)透水性，右壩肩繞壩滲漏主要通過該層進(jìn)行滲漏。

右壩肩人工堆積物具極強(qiáng)透水性，其繞壩滲漏主要通過該層進(jìn)行，下部粉土質(zhì)砂的繞壩滲漏可忽略不計。右壩肩滲流屬無壓流，繞壩滲漏量可按式（2）進(jìn)行計算：

式中：Q——繞壩滲漏量，m3/d；

k——滲透系數(shù)，取30 m/d；

H——上下游水頭差，取8.5 m；

H1，H2——蓄水后、蓄水前的水位相對隔水層頂?shù)母叨龋謩e取12.8 m，6.0 m；

B——滲漏帶寬度，按右岸雜填土層寬度計算，取30 m；

r0——滲漏帶半徑，取11.15 m。

經(jīng)計算，右壩肩繞壩滲漏量為754 m3/d。

3.2 壩基滲漏

勘探深度范圍內(nèi)地層巖性主要為全新統(tǒng)粉土質(zhì)砂，相對隔水層埋深9.5 m，1號壩基粉土質(zhì)砂滲透系數(shù)平均值為0.30 m/d，屬中等透水層，蓄水后將通過該層產(chǎn)生滲漏，根據(jù)壩基地層結(jié)構(gòu)，按單層透水層考慮，正常蓄水位753.0m，地下水位按河道內(nèi)最低值744.5m考慮。計算公式為：

式中：B——滲漏帶寬度，取50 m；

q——岸基單寬滲透量，取0.66 m3/d·m；

kcp——滲透帶平均滲透系數(shù)，取0.3 m/d；

H——岸前后水位差，取8.5 m；

2 b——墻基寬，取22.3 m；

T——滲透層厚度，取7.8 m。

經(jīng)估算，壩基滲漏量為33 m3/d。

4 結(jié)語

根據(jù)1號鋼壩閘工程地質(zhì)條件和存在的滲漏問題，建議對壩基、壩肩進(jìn)行相應(yīng)防滲處理，并與蓄水區(qū)的防滲統(tǒng)一考慮，防止壩基滲漏、繞壩滲漏，確保工程長期發(fā)揮效益。