亭口水库水库渗漏问题分析评价

【摘要】库区渗漏问题是控制水库工程成败的重要工程地质问题之一，工程前期勘察设计阶段对库区渗漏问题的认识深度及渗漏量准确计算直接决定工程效益的发挥。本文通过对咸阳市亭口水库库区渗漏问题勘察过程的总结，论述了库区渗漏问题勘察中的一些工作方法及思路，阐明了科学合理的工作流程对库区渗漏勘察的重要性。 【关键词】水库渗漏 渗透系数 渗漏段 渗漏量1工程概况 亭口水库工程区水系主要有泾河、黑河

①

陕西省咸阳市亭口水库工程位于陕西及黑河支流南河，水系分布如图1。水库区省咸阳市长武县亭口镇以北泾河一级支流地下水按含水层性质地下水可分上层滞水，黑河之上，坝址距离泾河干流与黑河交汇处潜水和承压水三个类型。其中上层滞水分布上游2.0km，距长武县城18km，距咸阳市于黄土地层或砂砾石层，受大气降水补给，160km。水库建设的主要任务是给彬长矿区以下部的红粘土或较致密的砂页岩为相对企业工业供水及彬县、长武两县县城生活供隔水层，而形成上层滞水，在河谷两岸及冲水，同时兼有减淤、发电等作用。水库控制沟内以下降泉的形式出露；潜水分为：第四

23

流域面积4235 km，总库容2.427亿m，电系孔隙潜水及基岩裂隙潜水，第四系孔隙潜站装机1.8MW，属综合利用的大（二）型Ⅱ水分布于河床砂砾石层中，以河流补给，潜等工程。拦河大坝坝型为压坡式均质土坝，水位随河水位变化，基岩裂隙水分布于砂页正常蓄水位高程893.00m，最大坝高48.6m。 岩岩层中，受大气降水及上层滞水入渗补2水库区地质条件 给；承压水：分布于河床以下的侏罗纪砂页

亭口水库位于华北地台陕甘宁台坳，属岩地层中，为大气降水，河水或潜水补给。 陕北黄土高塬南缘残塬沟壑区。燕山期后3水库渗漏问题分析 期，由于新构造运动，本区受渭河断陷盆地3.1地下水位 的影响，泾河、黑河先后形成，后期河流间水库区河谷两岸冲沟内地下水以泉或歇性下切，形成了由黄土覆盖的多级基座阶径流形式补给河水，出水点均高于水库正常地。水库区地貌形态以黄土梁（塬）为主，设计水位，不具备产生水库渗漏的水文条次为河流一、二、三、四级阶地，地貌单元件。 相对简单。水库周边长武塬、巨家塬、枣园 3.2水库区各岩土层透水性

a.基岩：水库区砂（砾）泥岩产状平

泾杏坡缓，裂隙不发育，一般透水性很小，其中冉店黑北坡868.0m高程以下砂砾岩透水率为2～3Lu，河川口谢家河南为弱透水岩层；以上砂泥岩互层透水率为河河碾子坡龚坡寺30～35 Lu，为中等透水岩层。基岩顶部由

河姚家湾坝址1214于风化卸荷作用，节理裂隙较为发育，具一岭后亭口定透水性，但其厚度有限。

12221225常家路家b.黄土：据室内试验，黄土层渗透系

-5-5

数K=5.010～7.26×10cm/s，属弱透水性。

图1 亭口水库水系图

c.砂砾石层：根据坝区河床（卵）砾

塬等黄土塬分布高程为1100～1400m，

石层抽水试验及同类工程资料类比，阶地下

泾河四级阶地阶面高程约1000m左右。水库

部的（卵）砾石层渗透系数K=34.5～

工程区出露地层主要为中生界三迭系、侏罗

40.5m/d，属强透水层。

系、白垩系浅海相、河湖相沉积砂泥岩及砂

3.3阶地卵石层的连通性

砾岩和新生界第三系经粘土及第四系松散

水库区河床、漫滩及一级阶地砂砾石层

堆积层，岩相较稳定，地层较单一。据鸭儿

与高阶地砂砾石层不连通，与基岩直接接

沟出露剖面观测，上覆黄土厚度100m左右，

触，而基岩为相对不透水层，裂隙不发育，

下伏地层为第三系红粘土和白垩系砂砾岩。

1023西路公兰公路原沟中磨子沟 1

故不能构成渗漏通道。二、三级阶地又为侵蚀性基座阶地，阶地底部砂砾石也不连续，顺河向大多处被Q3、Q2黄土所覆盖，无渗漏条件。故认为沿各级阶地底部的砂卵石层不能形成集中渗漏通道。水库区河谷阶地岸坡结构如图2所示。

950T950NN900水库设计水位900K8500+0000+1008500+200图2 阶地对渗漏影响示意图 3.4水库渗漏的可能性分析

根据亭口水库库区不同地貌单元地层结构的差异及产生渗漏的地质条件，将库区自上而下分为三段进行渗漏的可能性分析如下：

a． 河川口以上段

该段为南河与黑河干流汇合处上游库岸，基岩出露标高900～950m，两岸地下水位高程高于水库正常设计水位893.00m，故不会产生水库渗漏。

b．河川口至碾子坡下游段

左岸基岩出露高程888～900m，正常库水位高出基岩顶板5.0m，基岩顶面分布有厚度约1.5～2.0m的（卵）砾石分布。该段一、二级阶地普遍发育，基岩及（卵）砾石层大部分被表层黄土覆盖，仅在两岸一些冲沟两侧可见（卵）砾石分布。该段河谷与泾河的分水岭最小宽度约为5000m，渗径较长，故认为该段左岸不会产生大的渗漏。右岸为黄土塬，基岩出露高程为888.0～921.0m，最近邻谷塬面宽度大于10.0Km。基岩上覆第三系（卵）砾石层多为半胶结状，透水率较低，卵石层沿河谷出露范围大部分被阶级表层黄土覆盖，基本无渗漏途径，故不会产生渗漏。

c.碾子坡下游至坝址段

左岸杨家场村为泾河与黑河的河间地块，山梁宽550.0 m～801.0m，较为单薄，基岩出露高程为890.0m，稍低于正常蓄水位893.0m，其上覆盖有厚度约2.0～3.5m的卵

2

（砾）石层，故存在渗漏问题。右岸宇家山

山梁宽1440m，在姚家湾上游～坝址段长500m范围内，基岩出露高程861～881m，顶面有0.8～1.5m卵（砾）石层分布，泉水出露高程865.0m，中原沟沟底高程为861.2m，因此，存在邻谷渗漏问题。

综上所述，亭口水库库区渗漏主要集中在龚坡寺下游至坝址段，库区渗漏途径有两处：一是通过左岸杨家场单薄山梁经互层砂泥岩及基岩顶部（卵）砾石层向泾河渗漏；二是通过右岸宇家山经卵（砾）石层及强风化互层砂泥岩向中原沟渗漏。 4渗漏量计算

4.1左岸杨家场单薄山梁渗漏量计算

杨家场单薄山梁地层由下白垩系（K1）砂（砾）泥岩、第三系(N2 2)红粘土及第四系中更新统(Qeol+pl )卵（砾）石、黄土状壤土组2

成，各层均为假整合接触，基岩分布高程890.0m，分水岭过水部分平均距离为505.0～802.0m，分水岭可能产生渗漏段总长度为700.0m～1300.0m。根据勘察资料：第四系黄土状壤土的水平Kh=5.0×10-5cm/s，为弱透水层；第四系弱胶结卵（砾）石层，渗透系数Kh=5.0×10-2 cm/s，为强透水层；白垩系互层砂泥岩渗透系数Kh=5.0×10-4cm/s，为中等透水层，砂砾岩透水率q=2～3Lu，为弱透水层，第三系红粘土小于1.0×10-6cm/s，为相对隔水层。以第三系红粘土为计算下限，采用《水利水

②

电工程地质手册》临谷渗漏量计算公式：

HKKTHTL

图3临谷渗漏计算简图

qKcpH1H2(T1T2)L及QqB进行渗漏量计算，计算简图如图3。经计算，

该段渗漏总量为4115m³/d。［式中q—分水岭单宽剖面的渗漏量（㎡/d）；Kcp—分水岭岩土的综合渗透系数（m/d）；H1—水库水位

（m）；H2—邻谷水位（m）；L—分水岭过水部分的平均距离（m）；Q—分水岭渗漏量（m³/d）；B—分水岭漏水段总长（m）；

KcpK1T1K2T2K3T3T1T2T3 ；

T2H1T12H2T12；

T1——下层透水层的厚度（m）；T2——上层透水层过水部分平均厚度（m）；］ 库区临谷渗漏量

计算结果如表3。分水岭过

表3 水部分的渗透系数

库（坝）区邻谷渗平均距离Kh (cm/s) 漏计算评价表 L(m)

位置

1段 801.74 砂泥岩互层：左岸

-4

(杨家厂) 2段 K1=5.0×10cm/s 550

（卵）砾石层：

-2

K2=4.0×10cm/s 右岸

1440 黄土状壤土：(宇家山) -5

K3=5.0×10cm/s 合计

由库区渗漏计算结果可见：两岸总渗漏

3

量为4431.9m/d，黑河多年平均径流量

33

8.21m/s，约占日来水量70.93万m的0.62%，渗漏量较小。如果能在渗漏段采取相应的防渗措施，水库的经济效益会更加显著。 5结语

水库区渗漏问题是水库工程重要地质问题之一，合理、科学的工作方案是库区渗漏问题勘察工作的先决条件。实际工作中，应该遵循科学的工作流程，首先从库区周边的地形、地貌及地层分布特征着手，分析可能存在的渗漏段位置，然后根据地质测绘确定准确计算长度及宽度，并配合室内及原位试验确定渗漏段岩土的水文参数，最后计算渗漏量，对库区渗漏的危害程度及防治措施做出评价及处理建议。

参考文献:①陕西省水利电力勘测设计研究院《咸阳市亭口水库地质勘察报告》；

②工程地质手册编委会常士骠等：≤工程地质手册≥，第四版，中国建筑工业出版社，2007年。

4.2右岸宇家山单薄山梁渗漏量计算

右岸姚宇家山单薄山梁渗径长1440m，地层为下白垩统（K1）砂（砾）泥岩、第四

eol+pl

系更新统卵（砾）石、黄土状壤土(Q )、2黄土组成。砂砾岩透水率q=2～3Lu，为弱透水层，属相对隔水层。以砂砾岩透为计算下限，基岩分布高程861.0m，分水岭过水部分平均距离为1440m，分水岭可能产生渗漏段总长度为500m。经计算，该段渗漏总量为316.9m³/d。

渗漏层 平均 厚度 T（m） T1=11.75 T2=1.5 T1=2.0 T2=1.5 T3=30.8

分水岭漏水段总长B(m) 700 1300 500

分水岭 渗漏量 3

Q(m/d) 1809.5 2305.5 316.9

小计3

(m/d)

4115.0

316.9 4431.9

3