黄土地区水利枢纽水库区工程地质问题探讨——以咸阳市彬县红岩河水库为例

2016-04-14赵研

地球 2016年8期

关键词：河水库红岩砂砾

■赵研

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安712000）

黄土地区水利枢纽水库区工程地质问题探讨——以咸阳市彬县红岩河水库为例

■赵研

（陕西省水利电力勘测设计研究院陕西西安712000）

本文通过对黄土地区典型水利枢纽工程-红岩河水库工程地质问题进行分析探讨，分析认为黄土地区库区存在主要工程地质问题为水库渗漏、浸没、塌岸及水库淤积问题，由于黄土地区植被相对较少，其塌岸、淤积问题较基岩地区更为严重，而由于雨水冲刷等作用，水库淤积同时铺盖库区，可进一步减少水库渗漏情况，库区诱发地震问题应结合工程所处构造单元、地层岩性、人为影响等综合考虑分析，建议针对性的开展黄土地区水利枢纽库区工程地质问题的防治工作。

黄土地区库区工程地质问题

1　引言

咸阳市彬县红岩河水库工程位于泾河支流红岩河下游河段，水库枢纽距泾河口1.0km，水库设计总库容为8515万m3，属中型Ⅲ等工程。主要为城镇生活、工业供水和拦沙，供水范围为彬县县城和县城周围工业。

工程区构造单元位于工程区地处陕甘宁台坳（Ⅰ）陕北台坳（Ⅰ1）南部，太峪背斜以北的单斜构造区，没有区域性活动大断裂，对工程有影响的断裂构造主要为工程区南距渭河盆地北部边缘的乾县—三原—富平断裂（F1）75km左右，距五峰山—口镇断裂（F2）58km左右，属水利工程抗震有利地段。根据1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）标准及汶川地震后1号修改单，红岩河水库工程区地震动峰值加速度a=0.05g，地震动反应谱特征周期为T=0.45s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。

本次研究通过工程地质测绘、钻探、物探、坑探、野外试验、室内试验对工程区内主要工程地质问题进行了讨论分析。

2　水库区工程地质问题

库区出露地层较为简单，由砂砾岩互层（局部夹薄层页岩）、松散堆积物组成。岩层基本呈水平状，略倾向北偏西，倾角1～3°。工程区范围内未见大型不稳定滑坡体，河谷两岸冲沟较发育。

2.1水库渗漏问题

根据地质调查资料分析，库区按地貌特征分为两段，以闫子川村为界，以下为泾河四级阶地，以上为黄土塬区。底部砂岩及上部黄土状壤土均为微～弱透水层，四级阶地底部堆积有0.3～3.2m厚的砂砾石层为强透水层，为水库产生邻谷渗漏的通道。

其中闫子川村至库尾段库盆主要由Q2黄土状土和K1砂岩组成，库区两岸河间地块宽度≥2.0km，地下水位低于库水位设计高程（903.0m），水库蓄水后存在暂时性渗漏，对水库蓄水影响不大。

坝轴线至闫子川村段库盆由泾河四级阶地堆积的Q2黄土状土、砂砾石和K12砂岩组成，库段左岸受泾河岸边城背后黄土冲沟的影响，河间地块宽度800～1000m，城背后沟长1.0km，坝线以上沟段长700m，沟底高程低于903.0m段长约400m左右，，初步估算库区左岸砂砾石层渗漏量为Q=1035m3/d。

库段右岸受泾河左岸无名沟的影响，河间地块宽度600～700m，泾河右岸无名沟长约1.3km，沟底低于水库设计蓄水高程903.0m段长约100.0m左右，地质调查无名沟内Q2砂砾石层没有出露，证明砂砾石层呈透镜体分布而不连续，初步估算Q2砂砾石层渗漏量Q=326m3/d。

库区近坝段两岸都应进行防渗处理。建议采用砼截渗墙或粘土铺包库区两岸裸露砂砾石层，截渗处理范围自坝轴线算起左岸应≥2.0km，右岸应≥500m。

2.2水库岸坡稳定问题

水库岸坡主要由黄土、黄土状壤土和K1砂岩夹泥页岩地层组成。坡面倾角25°～40°，水库地质调查过程没有发现大滑坡和崩塌堆积体，自然条件下库岸边坡基本稳定，砂岩夹泥（页）岩岩层产状近似水平，局部塌落不会产生大的塌岸问题，砂岩夹泥（页）岩段库岸边坡基本稳定。水库蓄水后，库水位的升降必然导致库岸边坡黄土层物理力学性质的改变，使得库岸黄土边坡发生再造。

根据对库坝区黄土层试验资料，与同类工程比较，应用图解法预测塌岸宽度，库区塌岸量计算成果见表1，典型剖面示意图如图1。经计算塌岸方量为1373万方，主要集中于近坝段，建议进行局部砌护，减少塌岸发生。

2.3水库浸没与淹没

（1）水库淹没问题。水库蓄水至正常库水位时，可能淹没一级阶地及阶地后缘部分农村房舍。流域内无厂矿企业。经统计，淹没农田及农村房舍合计约3286亩。

（2）水库浸没问题。本工程水库区为“U”型峡谷，岸坡陡峻，近坝区正常蓄水位以上无大面积的平缓台地，浸没问题甚小，在库尾林家河村的缓坡地段，由于水库蓄水，地下水位壅高，将会产生不同程度的浸没问题，浸没典型断面示意如图2。

本次勘察浸没地下水埋深临界值取2m。预测浸没面积117亩。

2.4水库淤积问题

本水库工程建于黄土高原区，气候干燥，全年降雨量虽少，但汛期雨量较集中，特别是河道中段长约26.9km范围植被较差，故全河段水土流失仍然严重，土壤侵蚀模数为1500t/km2～1700t/km2。

地质灾害以滑塌和泥石流为主，滑塌已在水库塌岸中叙述；泥石流指每年7～9月的暴雨期，支沟下部的裸露土体及滑塌松动土体受上游瞬间洪水冲刷而形成夹带大量固体物质的泥水流，并进入库区。因此建议加强本工程地质环境的综合治理，以控制地质灾害的发生。水库的淤积源有三种：一是大暴雨冲刷岸坡产生土壤侵蚀，形成河道悬移质淤积；二是水库蓄水后，塌岸淤积；三是基岩风化残积物、经洪水搬运形成推移质。

2.5水库诱发地震问题

本区不可能因兴建红岩河水库而发生水库诱发地震。其理由主要有以下几点：（1）区域构造上，本区位于华北地台鄂尔多斯台地向斜的南缘地带，区域构造稳定，地震基本烈度仅为Ⅵ度。库坝区无大型断裂构造，更无活断层和发震构造，因此，不具备产生水库诱发地震的基本条件。（2）库坝区地层为水平状的砂（泥）岩，为相对隔水层，岩性较为单一，无可溶岩及喀斯特现象，因此，不存在非构造型喀斯特引发水库地震的条件。

（3）本区煤层埋深较大，由于库底煤层开采后形成废弃巷井，可能产生上部塌陷而诱发地震，但可通过事先协调煤源与水源的开发关系而解决。

（4）本工程规模小，水深浅，对区域地应力的影响甚微。