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广东河槽型水库浸没预测方法探讨 彭樊源 （中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 510610） 摘 要：本文通过对比广东某些已建成的河槽型水库预测浸没范围与实际浸没范围的差异，分析产生预测偏差的原因，并对水库浸没预测方法进行了探讨。 关键词：水库浸没；浸没标准；地下水临界深度；预测的可靠性 中图分类号： TV221.2 文献标识码：A 文章编号： 广东北江、东江、梅江干流中下游规划建设的水电站均为低水头河床式水电站，水库两岸存在大小、形态不同的一级阶地，阶地一般具有上部粘性土层，下部砂、砂卵砾石层的二元结构，早期勘察的项目地下水壅高多采用卡明斯基公式进行计算[1]，据此预测的水库浸没范围与水库建成后的实际浸没范围相比一般偏大；后期勘察项目的水库浸没范围预测部分采用了工程类比法，预测结果更为符合水库运行后实际情况。本文对此做了初步分析和总结，并对水库浸没标准和预测方法进行了探讨。 1 广东河槽型水库浸没的一些特点 1）北江、梅江阶地面相对保存较为完整，水库正常蓄水位一般低于阶地面高程，东江局部沿冲沟发育的阶地面冲涮严重，水库正常蓄水位高出阶地面高程。 2)一级阶地一般具有上部粘性土层，下部砂、砂卵砾石层的二元结构，粘性土的渗透系数一般在10-5～10-6 cm/s之间，砂、砂卵砾石层的渗透系数一般在10-2～10-3 cm/s之间，下伏基岩（非可溶岩）上部的渗透系数一般在10-3～10-5 cm/s之间。 3）阶地前缘地层结构较稳定，但沿冲方向及阶地后缘地层变化较大。 4）多年平均降雨量远大于蒸发量，不存在土壤盐渍化问题，浸没主要产生沼泽化问题。 5）库区农作物主要以水稻和果树为主。 6）采用双层结构的卡明斯基公式计算地下水壅高，壅高后地下水位线与原来的地下水线近于平行，壅高值等于或略小于河水位的涨幅，与实际壅高结果相比偏大。 2 公式计算存在的问题 1）公式的计算模型是简化了的模型，实际地层结构、边界条件更为复杂，如下伏基岩上部，特别是脆性岩石和可溶岩的渗透性往往较大（与上覆粘性土层相比），并不能当做相对不透水层对待。 2）根据袁宏利等人的研究，由于粘性土层存在起始水力坡度I0，粘性土中的实际地下水位总是低于下伏含水层测压水位所能达到的高度[2]。 3）水库回水翘高值的选择也直接影响到计算成果的准确性，《水利水电工程地质勘察规范》规定“水库蓄水后地下水壅高值可根据设计正常蓄水位采用地下水动力学方法计算；库尾地段应加水位翘高值[3]”，《水电工程水库淹没处理规划设计规范》也规定“预测浸没范围所依据的水库水位，可采用正常蓄水位或一年之内持续时间在两个月以上的运行水位[4]”。但水库回水翘高值与河水流量相关，具体选择多大流量的水库回水外包线也值得研究。 3 水库浸没标准 浸没标准，是指地下水对市镇建筑、工矿企业、道路和各种农作物的安全埋藏深度。《水利水电工程地质勘察规范》中规定: “浸没的临界地下水位埋深，应根据地区具体水文地质条件、农业科研单位的田间实验观测资料和当地生产实践经验确定。也可按下式计算求得： Hcr=Hk+ΔH （1）[3] 式中 Hcr——浸没的临界地下水位埋深（m）； Hk——地下水位以上，土壤毛管水上升带的高度（m）； ΔH——安全超高值（m）。对农业区，该值即根系层的厚度；城镇和居民区，该值取决于建筑物荷载，基础形式和砌置深度。” 土壤毛管水上升带的高度与土体结构、矿物组成、地下水的化学成分等有关，野外条件下与实验室测定的毛管水上升高度有较大差别。《水利水电工程地质勘察规范》中规定“地下水位以上，土壤毛管水上升带的高度，可根据作物在不同生长期土壤适宜含水量和野外实测的土壤含水量随深度变化曲线选取”。 一般农作物根系70%分布在地表30 cm土层范围内，90%分布在地表50 cm土层范围内，埋深大于50 cm的根系，只在作物生长过程中的某个时期及一定程度上可能构成产量影响因素，而不会对作物的成活构成威胁[2]。 4 水库浸没预测方法探讨 1）如前所述，由于采用双层结构的卡明斯基公式计算地下水壅高存在缺陷，袁宏利等人导出如下关系式： （2）[2] 式中 T——初见水位距下伏含水层顶板距离； H0——由含水层顶板起算的下伏含水层测压水位高度； I0——起始水力坡度。 通过勘探，取得上部粘性土层的含水带厚度T及下部承压含水层的测压水头H0，利用上式计算出起始水力坡度I0。水库蓄水后，下部承压含水层的测压水头相应抬高至H0’，再利用上式计算水库蓄水后粘性土层含水带厚度T’，得到库岸地下水壅高后的实际水位[2]，较好地解决了卡明