□宋婷婷（河南省豫北水利勘测设计院）

安阳洹河西湖闸工程渗漏分析

□宋婷婷（河南省豫北水利勘测设计院）

随着经济的快速发展和科学技术水平的持续提高,中国的水库项目建设获得了相对大程度上的进步,为中国国民经济的发展和人民生活水平的提升做出关键贡献。水闸在航运过程和水利工程建设中具有举足轻重的作用，其施工质量的好坏直接影响后期水流控制和排放的效果，因此，在水闸设计施工过程中，要严格按照水流排放量需要来操作，以提高水闸的使用寿命和运行效果。文章主要是介绍了安阳市引岳入安二期工程PPP项目洹河（蓄水）西湖闸工程的概况和渗漏原因分析。

洹河西湖闸；工程；渗漏原因；分析

1 安阳洹河西湖闸工程概况

安阳洹河西湖闸工程，位于安阳市区，洹河南士旺桥上游250 m处，洹河桩号18+120，河口宽度117 m。按50 a一遇洪水设计，设计流量2 300 m3/s，100 a一遇洪水校核，校核流量为3 600 m3/s。主要由节制闸及配套管理设施组成。节制闸布置共9孔，单孔净宽10 m，蓄水位为83 m，节制闸闸底板高程为75.40 m，闸前蓄水深7.60 m。最大过闸流量3 600 m3/s，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。闸室上部设工作桥一座，桥面净宽9 m，设计荷载标准采用公路Ⅱ级。施工导流采用明渠开挖，从河道右岸管理办公用房外侧布置，设计洪水标准确定为10 a一遇，导流流量按23.74 m3/s设计。

2 工程地质与水文地质条件

2.1 地形地貌

拟建闸址处于安阳市殷都区南士旺村东部，两岸地势较为平坦，左岸地面标高84.70～87.87 m，右岸地面标高81.60～82.64 m，河道范围内高程76.88～80.68 m。

2.2 区域地质构造

本区受新华夏系的活动性断裂构造控制，差异运动十分明显。存在近南北和近东西两组规模较大的断裂构造，主要为东西向的安阳南、北断裂和南北向的磁县断裂、韩陵山断裂所控制。

2.3 水文地质条件

2.3.1 地表水

闸址区河水主要补给来源为安阳河地表径流，其次为大气降水。勘探期间河流水面水位为76.44～77.14 m。

2.3.2 地下水

勘探期间，在30 m的勘探深度范围内，各钻孔均见地下水，地下水位埋深在0.80～9.60 m之间，水位高程在75.91～77.00 m之间。地下水类型属潜水，主要由河水下渗、侧渗补给，地下水变化幅度为1～4 m，多年动态变化主要受大气降水控制。2.4各单元土体的渗透性

本次勘察对所取原状土样作室内渗透性试验，并对部分钻孔作了现场注水试验，对砾岩和粘土岩进行了钻孔压水试验。渗透结果显示如表1所示。

表1 各单元土体渗透系数统计及建议值表

3 工程区渗漏分析

3.1 库区渗漏分析

闸址处位于安阳河冲洪积扇的西北部，从闸址处向南方向，含水层组由强渗透性的卵石和砂层组成，厚度9～40 m，下伏上第三系泥岩构成隔水底板，上覆粉质壤土和粉质粘土构成弱透水层，由于其与主要含水层组性质的差异，使其具有相对隔水顶板的性质，主要含水层组地下水则具有相对承压水的性质，上覆弱透水层本身也是一个较弱的潜水含水层。

闸址处向东偏南方向，近闸址处第三系泥岩出露10～15 m，其上砂卵石呈尖灭状态。再向前延伸，含水层组由强渗透性的卵石和砂层组成，厚度10～20 m，下伏上第三系泥岩，由于钢厂、电厂集中强烈开采地下水，使本区地下水形成了区域性下降漏斗，使得潜水被疏干，造成安阳河水体的强烈渗入补给。

3.1.1 库区底部渗漏分析

根据地质调查和钻探成果，现洹河河道底部从闸址处向上游至大正村蓄水范围内，河道内上部大部分为0.50～3 m厚的淤泥质土，下部为卵石，同时现场发现河道内分布有较多的鱼塘，鱼塘均为过去挖砂形成，从现场观测，鱼塘自水面向下地层均为卵石，卵石下部均分布有第三系粘土岩，为弱透水性，第三系粘土岩为隔水底板，可不考虑垂直向下渗漏问题。同时经现场观测，鱼塘内均有水且出露卵石，初步分析，现有水系统循环环境中，渗漏量较小。

3.1.2 库区左岸渗漏分析

库区左岸为安阳河冲洪积扇的北部边界，根据闸址上游1.20 km处南水北调总干渠洹河倒虹吸地质资料，洹河左岸高程69.02～78.60 m之间揭露第四系全新统和中更新统卵石，从洹河左岸向西北方向延伸约500 m后地层为第三系粘土岩，为弱透水性。

根据调查，南水北调总干渠洹河倒虹吸至大正村段，左岸岸坡为中粉质壤土，为弱透水性，岸坡底部均分布有卵石，强透水性，但洹河向北卵石逐渐消失，为第三系地层粘土岩，为弱透水性。

因此，河道蓄水后，可不考虑库区沿左岸卵石层向外渗漏问题。

3.1.3 库区右岸渗漏分析

库区右岸渗漏分两块进行分析，一是库水向南渗漏，二是库水向东偏南方向渗漏。

3.1.3.1 库水向南渗漏采用二种方法计算

一种方法是：采用河流现有状态下入渗补给量估算渗漏量

式中：q1—河流单位长度入渗补给系数（m3/d·m），取9.02；l—（m），取3 000 m。

第二种方法是：采用径流补给量估算渗漏量

式中：Q径—渗漏量（m3/d）；K—透水层渗透系数（m/d），取350；B—径流补给宽度（m），取2 500；M—含水层厚度（m），取10；i—水力坡度，取4.70×10-3。

比较以上两种方法计算的结果，具有较好的一致性，计算结果基本吻合。故这里采用第二种方法取得的成果。即库区右岸沿卵石层向南渗漏量为4.11×104m3/d。

3.1.3.2 库水向东偏南渗漏计算

由于钢厂、电厂强烈开采地下水，使地下水形成了区域性下降漏斗，使得潜水被疏干，造成水力坡度大大提高，但由于闸址区地层为弱透水性。因此

式中：Q径—渗漏量（m3/d）；K—透水层渗透系数（m/d），取0.30；B—径流补给宽度（m），取500；M—含水层厚度（m），取10；i—水力坡度，取0.10。

即库区右岸向东偏南渗漏量为1.50×103m3/d。

综上所述河道蓄水后，库区右岸存在向南、向东偏南渗漏问题。渗漏量为4.26×104m3/d。

3.2 闸址处渗漏分析

3.2.1 闸基渗透

河床下卵石属强透水层，渗流方式主要是坝基下卵石层的坝下渗流，主要是通过坝基从上游向下游绕基础底面渗流，属散状渗流型。渗流量采用下式进行估算（具体估算结果见表2）。

式中：Q—渗漏量（m3/d）；K—透水层渗透系数（m/d）；B—坝基计算长度（m）；M—透水层厚度（m）；H—上下游水头差（m）；2b—坝基宽度（m）。

表2 坝基渗漏估算表

3.2.2 坝肩绕坝渗漏

本次闸址处勘察结果表明，左岸高程66.90～77.65 m之间出露第四系全新统和中更新统卵石层；据调查，左岸沿闸轴线向外约130 m处的南士旺村梁石虎家水井资料，水井深度10.50～19 m之间（高程68.85～77.35 m）为卵石层，与河道左岸卵石出露地层高程基本一致。闸址左岸沿闸轴线方向约300 m为第三系粘土岩。

据钻孔水位和水井水位资料，洹河左岸地下水比河水位稍低，两者相差甚微，坡降很缓，属河水补给地下水。蓄水后，由于卵石渗透系数为3.46×10-2～1.81×10-1cm/s，属强透水，从河岸向外约300 m范围内存在河水沿洹河左岸向下游绕坝渗漏问题。本次闸址处勘察结果表明，右岸也出露卵石层，存在河水沿洹河右岸向下游绕坝渗漏问题。

绕坝渗漏量采用下式进行估算。估算结果见表3。

式中：k—透水层渗透系数；H—上下游水头差（m）；H1—上游透水层厚度（m）；h1—下游透水层厚度（m）；r—绕坝渗漏半径（m），r=坝肩轮廓周长/π，取24 m；b—渗漏长度（m）。

表3 绕坝渗漏估算表

通过以上计算结果，闸址处总渗漏量采用下式估算，估算结果见表4。

表4 总渗漏量估算表

从以上计算结果可以看出，在闸址处渗漏量为45 318 m3/d，渗漏量较大。

4 结论

第一，库区底部均分布有卵石，为强透水性，卵石下部均分布有第三系粘土岩，为弱透水性，第三系粘土岩为隔水底板，库区可不考虑垂直向下渗漏问题。

第二，库区左岸下部分布有卵石，强透水性，从洹河左岸向北方向延伸后地层变为第三系粘土岩，为弱透水性，因此，河道蓄水后，可不考虑库区沿左岸卵石层向外渗漏问题。

第三，库区右岸向南方向，含水层组由强渗透性的卵石和砂层组成，厚度9～40 m，下伏上第三系泥岩构成隔水底板，上覆粉质壤土和粉质粘土构成弱透水层；闸址处向东偏南方向，近闸址处第三系泥岩出露10～15 m，其上砂卵石呈尖灭状态。再向前延伸，含水层组由强渗透性的卵石和砂层组成，厚度10～20 m，下伏上第三系泥岩，由于钢厂、电厂集中强烈开采地下水，使本区地下水形成了区域性下降漏斗，使得潜水被疏干，造成安阳河水体的强烈渗入补给。河道蓄水后，库区右岸存在向南、向东偏南渗漏问题，估算渗漏量为4.26×104m3/d。

第四，闸址处左右岸及河床下均分布有卵石，属强透水层，闸址处存在通过坝基从上游向下游绕基础底面渗漏和左右坝肩绕坝渗漏问题。估算渗漏量45 318 m3/d。

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2017-04-07

编辑：刘青

宋婷婷（1983—），女，工程师，主要从事水利地质勘察工作。