河口水電站尾水渠兩岸水田和魚塘滲漏淺析與防治

鄒永紅

（湖南水總水電建設集團有限公司 長沙市 410007）

1 工程概況

河口水電站位于新疆阿克蘇地區烏什縣境內，屬于托什干河右側秋格爾干渠上段梯級水電開發工程規劃中的第5個梯級電站。設計水頭25.2m,裝機容量15.2MW，多年平均發電量7 308萬kW·h。電站是一個以發電為主，兼顧灌溉等綜合效益的水利水電樞紐工程。主要建筑物由引水渠道、前池、排冰泄槽、壓力管道、廠房和尾水渠組成。

電站地處塔克拉瑪干大沙漠北部，歐亞大陸腹地，屬典型的北溫帶大陸性干旱半干旱荒漠性氣候。夏季酷暑，冬季嚴寒，春季溫度不穩，而秋季降溫迅速，降水量少，蒸發量大，多風沙且風向不定。多年平均氣溫9.11℃，極端最高氣溫35.5℃（1975年7月14日），極端最低氣溫-26.6℃（1967年1月5日），多年平均降水量92.0mm，最大一日降水量65.6mm（1976年6月16日），最大凍土深度103 cm，最大積雪深度13 cm。

工程區位于塔里木盆地西北邊緣，地貌輪廓大體為兩山夾一谷地貌，北部為天山南麓的闊克沙勒山嶺，南部為喀拉鐵克山，河口水電站位于托什干河右岸的Ⅰ、Ⅱ級階地上，兩岸階地呈不對稱，階面寬度Ⅰ級堆積階地右岸寬于左岸，Ⅱ級侵蝕階地左岸有數米厚的洪積物，而右岸大部地段無洪積物堆積或厚度較薄。地下水水位埋深（2.2～4.2）m，滲透系數 6.4×10-2cm/s，屬強透水，承載力值 350 kPa，變形模量30MPa，低壓縮性。河口水電站尾水渠開挖至地面以下22.6m深的砂石料沉積層，為避免渠道兩岸砂石地層滲漏可能對水田和養魚塘的地下水位造成影響，工程建設過程中專門對尾水渠滲漏情況進行了調查并采取了相應的防治措施。

2 尾水渠地質條件

尾水渠為新建渠道，依據地形地貌、地層巖性及物理力學性質，分為兩段：

（1）0+000～1+250 段：為挖方渠道，地下水水位埋深（2.2～4.2）m，地層具二元結構：第①層低液限粉土：厚度（0.4～0.63）m，中密，具孔隙性，天然密度（1.82～1.86）g/cm3，天然含水率 10.1%～12.3%，承載力值130 kPa，壓縮模量6.7MPa，具中等壓縮性，滲透系數3.2×10-5cm/s，弱透水性。第②層卵石，根據力學性質差異，卵石層可分為兩個亞層：第②-1層卵石，揭露厚度（5.72～6.10）m，稍密，顆粒磨圓度較好，級配不良，顆粒組成：＞60 mm粒徑組含量24.7%～25.8%，（2～60）mm 粒徑組含量 55.8%～58.7%，（0.075～2）mm 粒徑組含量 15.7%～17.3%，＜0.075 mm粒徑含量3.7%～4.3%。天然密度2.12 g/cm3，天然休止角40°，滲透系數 4.35×10-2cm/s，屬強透水。承載力值350 kPa，變形模量30MPa，低壓縮性。第②-2層卵石，最大揭露厚度10.48m，中密～密實，級配不良，骨架顆粒（20～60）mm，含量大于 70%，＜0.075mm粒徑組含量4.3%～5.3%，土粒比重2.68～2.71，孔隙比 0.55～0.64，天然休止角 40°，滲透系數4.35×10-2cm/s，屬強透水，承載力值 500 kPa，變形模量35 MPa，低壓縮性。在開挖時地下水水位埋深約4.2m，渠底處于地下水位以下，施工時沒有發現異常的滲漏現象。

（2）1+250～3+500段：挖方渠道，緊靠河岸邊，地層結構單一，巖性為卵石，揭露厚度（2.60～5.00）m，級配不良，顆粒組成：＞60mm粒徑組含量24.7%～25.3%，（2～60）mm 粒徑組含量 55.8%～63.6%，（0.075～2）mm 粒徑組含量 15.7%～17.4%，＜0.075 mm 粒徑組含量 3.7%～4.7%,天然密度（2.06～2.13）g/cm3，天然休止角 40°，滲透系數 6.4×10-2cm/s，屬強透水，承載力值 350 kPa，變形模量 30 MPa，低壓縮性。在開挖時地下水水位埋深約2.8m，渠底處于地下水位線變化范圍內，施工時沒有發現異常的滲漏現象。

3 尾水渠設計

尾水渠設計流量72m3/s，尾水渠長3.5 km，為梯形斷面，底寬4.0m，縱坡1／2 000，渠道一級邊坡1∶2，正常水深4.617m，一級邊坡設計鋪設300 g防滲土工膜并采取150mm厚素混凝土襯砌防滲。渠底高程為1 384.66m，最大開挖深度22.6m，設計分三級平臺開挖，各級平臺寬2.0m，坡比1/2 000。一級平臺與渠底高程相差4.76，一級邊坡系數為2；二級平臺與一級平臺高程相差5.57m，二級邊坡系數為1.5；三級平臺與二級平臺高程相差5.50，三級邊坡系數為1.5；四級邊坡系數為1.5。

4 尾水渠沿線水稻田和養魚塘現狀

尾水渠邊農田均分布在渠線樁號0+400～1+065兩側，距尾水渠邊線最近距離為10m，田間溝網密布。2012年下半年在尾水渠開挖后，稻谷已收獲。現大部分農田未發現供水，基本處于未種殖狀態。新魚塘于工程開挖期間修建，其底面高程為原地面高程，均分布在尾水渠樁號1+300～2+500右側。新魚塘距離尾水渠邊線最近距離55m，最遠距離320m，部分處于原設計尾水渠范圍內，目前暫未蓄水養殖。老魚塘主要分布在新魚塘右側，距離尾水渠開挖邊線最近距離280m，現處于正常養殖狀態，處于尾水渠線上魚塘、田地已被征收（征收面積大于施工占地面積）。

5 現狀分析

尾水渠旁邊水稻田是經過多年灌溉含泥量很大的河水在表面淤積了一層泥土改造而成，水稻屬于季節性農作物，水深一般保持（5～20）cm。尾水渠道旁水稻田取水于托什干河，托什干河汛期泥沙含量較大，經多年灌溉水田內已形成一層厚約5 cm的防滲泥膜，在用水季節能保持20 cm水深不滲漏。根據現有地質水文資料，工程區內地下水位埋深約為（2～3）m。尾水渠未開挖前就存在一定的滲漏現象，主要靠灌溉渠供水給予補給，使莊稼得到水分補充，尾水渠開挖后地下水位下降，滲漏量增大，原有供水量不能滿足莊稼往年所需水分補給。

魚塘供水同樣取自托什干河，老魚塘經過2～3年灌溉含泥砂量很高的河水，蓄水沉淀后其底面防滲泥膜層形成，老魚塘內基本不存在滲漏現象，且有塘間溝渠供水充沛，多年來老魚塘養殖正常。新開挖魚塘由于蓄水時間較短，魚塘底層尚未形成防滲泥膜，且塘底部未采取任何防滲措施，其魚塘底面為原戈壁地面，為砂卵石基礎，即便尾水渠不開挖，滲漏現象也不可避免。

6 尾水渠開挖后沿線地下水滲漏計算及灌溉需水量（表1～表4）

按上述滲透系數經驗值計算河口水電站尾水渠開挖后滲水量：Q=F1q1+F2q2

表1 各種土的滲透系數經驗值 cm/s

表2 土層滲透系數K的經驗值 m/d

表3 按土質顆粒大小的滲透系數K經驗值 m/d

式中F1——渠道基坑底面積（m2）；

q1——渠道基坑每平方米底面積平均滲水m3/h量（m3/h）；

表4 滲水量計算結果

F2——渠道基坑側面積（m2）；

q2——渠道基坑每平方米側面積平均滲水量（m3/h）；

q1——基坑每平方米底面積平均滲水量（m3/h）。

從上述經驗值查得尾水渠0+400～1+065段滲透系數4.35×10-2cm/s，屬礫砂土層，無地表水，q1取下限0.24，尾水渠基坑屬敞開放坡開挖，q2取25%。尾水渠1+300～2+500段段滲透系數6.4×10-2cm/s，屬礫石土層，無地表水，q1取下限0.8，尾水渠基坑屬敞開放坡開挖，q2取25%。

（1）尾水渠樁號0+400～1+065兩側農田及右側老魚塘地下水滲水量：

（2）尾水渠樁號1+300～2+500右側新魚塘地下水滲水量：

因此需要加大灌溉河水量為：∑Q=3.767m3/s

7 防滲處理措施

為解決新修魚塘的漏水問題，采取了以下處理措施：

（1）在塘底鋪設防滲塑料膜。

（2）在新建魚塘底部回填厚約10 cm粘土防滲層。

（3）加大灌溉含泥量高的河水，爭取早日在塘底形成防滲泥膜層。

（4）對尾水渠邊坡護坡混凝土進行專門設計，做反防滲層的特殊處理。

（5）河口水電站工程正常運行后，適當提高1+250～3+500段尾水渠內水深，增加尾水渠襯砌長度可降低尾水渠周邊至渠內滲透水頭，減少滲漏量。

8 結 論

河口水電站布局合理，無移民搬遷，占地較小，灌溉與水能充分結合，原農田對農作物保土、保肥、保水已具備條件，從現場觀察情況看，灌溉渠距離尾水渠邊線僅10余米，農田種植灌溉水滲漏不明顯。由于尾水渠開挖，地下水位下降，考慮到地下水溫度較低，理論上稻田水溫渠道開挖后較開挖前高，滲漏問題只需在水稻生長季節多灌水即可，且水費按規定是按面積收，對種植投入無影響，所以渠道開挖對稻田滲漏及保溫問題可忽略不計。

新魚塘灌水后滲漏快，說明新魚塘與托什干河地下連通性較好，靠近東邊魚塘雜草多，西邊魚塘較少，說明東邊魚塘泥土覆蓋層較厚，較西邊魚塘適合養殖。由于魚塘地基與托什干河連通性好，其地下水位也相應受河水影響大，汛期魚塘滲水少，枯水期魚塘滲水多。大部分魚塘受尾水渠開挖影響小，個別魚塘滲漏現象嚴重，是因為魚塘防滲膜不均勻，突出部位受枯水期地下水位下降而下沉。老魚塘養殖狀況良好，不需要采取進一步的處理措施，新魚塘開挖后灌水期較短，魚塘底面尚未形成防滲泥膜，存在一定滲漏現象，今后隨著灌水時間的增加，魚塘底面的泥沙厚度逐步加厚，防滲泥膜形成，滲漏問題可基本解決。

[1]毛昶熙.堤防工程手冊[M].北京：水利水電出版社，2009.