樊艷云, 王雙龍, 賀皎皎

(1.云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,云南 昆明 650021; 2.昆明理工大學(xué),云南 昆明 650093)

清平水庫(kù)擴(kuò)建工程居民點(diǎn)浸沒(méi)影響及塌岸評(píng)價(jià)

樊艷云1, 王雙龍1, 賀皎皎2

(1.云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,云南 昆明 650021; 2.昆明理工大學(xué),云南 昆明 650093)

清平水庫(kù)在改擴(kuò)建之后,正常蓄水位抬高,岸坡上部的部分居民點(diǎn)將遭受浸沒(méi)及塌岸的威脅。為確定搬遷移民范圍,以典型的上納龍村為例,采用綜合調(diào)查分析的方法,預(yù)測(cè)該居民點(diǎn)浸沒(méi)影響情況,進(jìn)行浸沒(méi)影響程度分區(qū),并計(jì)算可能塌岸地段的最終塌岸寬度,為移民安置規(guī)劃提供依據(jù),同時(shí)為水庫(kù)區(qū)其它居民點(diǎn)的浸沒(méi)及塌岸的分析評(píng)價(jià)提供參考。

清平水庫(kù);浸沒(méi);地下水壅高;移民安置;塌岸寬度

1 工程概況

清平水庫(kù)位于文山州丘北縣錦屏鎮(zhèn)清平村的清平河上,位于珠江流域西江水系清水江上游,距縣城約13 km,水庫(kù)現(xiàn)狀總庫(kù)容109.50萬(wàn)m3,設(shè)計(jì)灌溉面積1.87 km2,鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水6.5萬(wàn)m3,工程等級(jí)為Ⅳ等,為一座小(1)型水庫(kù)。本次擴(kuò)建規(guī)模為:壩高43.0 m,壩頂高程1 468.00 m,正常高水位1 465.70 m,設(shè)計(jì)洪水位(P=2%)1 466.73 m,死水位1 448.00 m,總庫(kù)容1 345.3萬(wàn)m3(死庫(kù)容104.9萬(wàn)m3)。

2 工程區(qū)地質(zhì)概況

水庫(kù)區(qū)總體屬于構(gòu)造侵蝕低中山地貌,相對(duì)高差200～300 m。河床兩岸堆積物(階地)一般高出河床2 m左右,二級(jí)階地零星分布,比一級(jí)基地高出5 m左右,為基座式階地,較平坦。水庫(kù)徑流區(qū)內(nèi)下伏地層巖性為三疊系中統(tǒng)蘭木組(T2l)泥巖、鈣質(zhì)泥巖,粉砂巖、細(xì)砂巖、石英砂巖。庫(kù)區(qū)位于華南褶皺系滇東南褶皺帶之南嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶的西段與滇越巨型旋鈕構(gòu)造體系的復(fù)合部位,總體屬于單斜構(gòu)造,巖層走向NE-SW,傾向SE,傾角20°～61°。根據(jù)1∶400萬(wàn)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2001)[1],工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s,對(duì)應(yīng)的抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度,區(qū)域上屬于地殼相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。

水庫(kù)區(qū)地下水類(lèi)型主要有松散巖類(lèi)孔隙水和碎屑巖類(lèi)裂隙水。前者主要賦存于第四系(Q)松散巖地層的孔隙內(nèi),含水層由砂、砂卵礫石構(gòu)成,中等—強(qiáng)透水;后者主要賦存于三疊系中統(tǒng)蘭木組(T2l)的裂隙內(nèi),含水層由表淺層全強(qiáng)風(fēng)化巖體、弱風(fēng)化巖體構(gòu)成,中等—強(qiáng)透水。根據(jù)工程場(chǎng)區(qū)鉆孔資料,水庫(kù)區(qū)含水層均一,相對(duì)隔水層分布于河流及兩岸地表以下50～80 m處,由T2l弱風(fēng)化—新鮮巖體構(gòu)成連續(xù)、整體的隔水基底。

3 上納龍村地質(zhì)條件

水庫(kù)區(qū)可能發(fā)生浸沒(méi)及塌岸的各居民點(diǎn)地質(zhì)條件類(lèi)似,上納龍村位于庫(kù)尾左岸,分布高程在1 465～1 487.65 m之間,總體地形坡度5°～10°,表層為砂質(zhì)粘土、壤土、砂壤土夾碎石等,厚度一般<2.5 m,下伏基巖為T(mén)2l泥巖、鈣質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、石英砂巖,巖層傾向108°∠80°,上部全風(fēng)化層厚約1～2 m。村莊范圍內(nèi)無(wú)大型構(gòu)造通過(guò),發(fā)育3組節(jié)理:J1產(chǎn)狀265°∠67°,J2產(chǎn)狀242°∠39°,J3產(chǎn)狀348°∠27°,結(jié)構(gòu)面微張—閉合,延伸長(zhǎng)度一般<2 m。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)豎井揭露,地下水埋深在2.6 m左右,目前不良物理地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育,水庫(kù)擴(kuò)建后局部將遭受浸沒(méi)和塌岸影響。

4 浸沒(méi)評(píng)價(jià)

4.1 浸沒(méi)地下水埋深臨界值的確定

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50487—2008)[2],浸沒(méi)地下水埋深臨界值:

Hcr=Hk+ΔH

式中:Hcr——浸沒(méi)地下水埋深臨界值(m);Hk——土的毛細(xì)水上升高度(m),村莊范圍表層為砂質(zhì)粘土、壤土、砂壤土夾碎石,房屋基礎(chǔ)部分置于全風(fēng)化基巖上,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值(表1),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)情況,本次評(píng)價(jià)確定Hk=0.2 m;ΔH——安全超高值(m),對(duì)于村莊居民區(qū),結(jié)合水庫(kù)區(qū)村莊民宅房屋的基礎(chǔ)形式和砌置深度,確定該值為1.0 m。

表1 毛細(xì)水上升高度參考值[3]

由此,本次評(píng)價(jià)上納龍村浸沒(méi)地下水埋深臨界值為:Hcr=0.2+1.0=1.2 m。

4.2 地下水壅高值的確定

水庫(kù)區(qū)含水層均一,相對(duì)隔水層分布于河流及兩岸地表以下50～80 m處,村莊地形平緩,隔水層頂板近水平,選取兩個(gè)斷面(斷面1、斷面n)進(jìn)行地下水壅高值計(jì)算(如圖1)。“斷面1”為擴(kuò)建后正常蓄水位與岸坡交點(diǎn)處;“斷面n”為村莊內(nèi)某實(shí)測(cè)地下水位處,該處在蓄水后地下水含水層厚度yn近似[4]為:

式中:yn為斷面n處地下水壅高值(m);hn為擴(kuò)建前斷面n處的地下水含水層厚度(m);y1為擴(kuò)建后斷面1處地下水含水層厚度(m);h1為擴(kuò)建前斷面1處的地下水含水層厚度。

經(jīng)計(jì)算,yn=47.68 m,斷面n處地下水壅高值=yn-hn為4.01 m,以此可推測(cè)水庫(kù)擴(kuò)建后的地下水壅高水位線(圖1)。

圖1 地下水壅高值計(jì)算圖Fig.1 Calculation chart of the banked-up water levels of groundwater1.沖洪積層:砂卵礫石、碎塊石夾粉細(xì)砂;2.三疊系中統(tǒng)蘭木組石英砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖;3.砂卵礫石、碎塊石夾粉細(xì)砂;4.砂質(zhì)粘土;5.砂質(zhì)泥巖;6.巖層產(chǎn)狀;7.實(shí)測(cè)地層不整合界線;8.現(xiàn)狀下斷面河水位;9.正常蓄水位;10.實(shí)測(cè)地下水位;11.原地下水位線;12.地下水壅高水位。

4.3 浸沒(méi)影響分區(qū)

地下水埋深等于地下水臨界深度處的高程為1 469.04 m,以此,按擴(kuò)建后浸沒(méi)影響程度的大小將上納龍村分為三個(gè)區(qū):

(1) 浸沒(méi)影響區(qū) 該區(qū)在水庫(kù)擴(kuò)建后地下水埋深小于地下水埋深臨界值Hcr(1.2),浸沒(méi)影響嚴(yán)重,分布高程位于1 469.04 m以下的居民需進(jìn)行移民安置。

(2) 浸沒(méi)過(guò)渡區(qū) 該區(qū)在水庫(kù)擴(kuò)建后地下水埋深位于地下水埋深臨界值附近,總體上庫(kù)區(qū)居民點(diǎn)覆蓋層厚度小,取設(shè)計(jì)洪水位(P=2%)1 466.73 m與正常高水位(1 465.70 m)之差為警示深度即1.03 m,浸沒(méi)過(guò)渡區(qū)高程在1 469.04～1 470.07 m,該區(qū)理論上不遭受浸沒(méi)影響,但擴(kuò)建后在波浪及水位的變化影響下,可能產(chǎn)生浸沒(méi)影響,應(yīng)考慮移民安置或做好排水措施,防止其發(fā)展為浸沒(méi)影響區(qū)。

(3) 非浸沒(méi)區(qū) 該區(qū)在水庫(kù)擴(kuò)建后地下水埋深>Hcr+警示深度,分布高程>1 470.07 m,一般不會(huì)產(chǎn)生浸沒(méi)影響,可不必進(jìn)行移民安置,但應(yīng)做好相應(yīng)監(jiān)測(cè)工作。

5 塌岸預(yù)測(cè)

5.1 基巖岸坡穩(wěn)定性分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)綜合調(diào)查,上納龍村西側(cè)斜坡穩(wěn)定性差,水庫(kù)擴(kuò)建后蓄水位上升有塌岸的可能,斜坡總體傾向244°,坡度約25°,各結(jié)構(gòu)面及結(jié)構(gòu)面組合與斜坡的關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 岸坡結(jié)構(gòu)面赤平投影圖Fig.2 Stereographic projection for bank slope structural plane

分析可看出,與岸坡同向的組合結(jié)構(gòu)面(J1,J2)、(J2,J3)傾角小于坡角,對(duì)岸坡穩(wěn)定性影響較大,水庫(kù)蓄水后,在庫(kù)水沖刷和掏蝕作用下,可能發(fā)生塌岸,對(duì)村莊產(chǎn)生影響;此外,其余結(jié)構(gòu)面傾角大于坡角,對(duì)岸坡穩(wěn)定性影響較小。

5.2 塌岸寬度計(jì)算

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘查資料內(nèi)業(yè)整理規(guī)程》

(試行)(SDJ19—78)[4],利用卡丘金法計(jì)算其預(yù)測(cè)最終塌岸寬度(S)(圖3)。

計(jì)算公式為:

S=N[(A+hB+hp)cotα+(hs-hB)cotβ-(B+hp)cotγ]

式中:S——塌岸寬度,m;N——與土的顆粒有關(guān)的系數(shù),本次計(jì)算取N=1;A——水庫(kù)水位變化幅度,即保證率為10%～20%的最高水位與非結(jié)冰期間的最低水位之差,m;B——設(shè)計(jì)淹沒(méi)水位與最低水位之差,m;hB——浪擊高度或波浪爬升高度,m,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取hB=0.5 m;hp——波浪沖刷深度,m,本次計(jì)算取hp=1 m;hs——最高水位以上的岸高;β——水上岸坡的穩(wěn)定坡角,本次計(jì)算取參考值β=25°;α——邊坡浪蝕淺灘的穩(wěn)定坡角,本次計(jì)算取參考值α=8°;γ——原岸坡角,本次計(jì)算過(guò)程中取岸坡坡角最大值,10°。

本次計(jì)算最高水位取設(shè)計(jì)洪水位1 466.73 m,由于村莊處河道高于死水位,本次計(jì)算最低水位取岸坡下部現(xiàn)狀河水位1 463.00 m。經(jīng)計(jì)算預(yù)測(cè),上納龍村西側(cè)斜坡在水庫(kù)擴(kuò)建蓄水后的最終塌岸寬度(S)為27.12 m。

圖3 塌岸寬度計(jì)算圖Fig.3 Calculation chart of reservoir bank ruin width1.沖洪積層:砂卵礫石、碎塊石夾粉細(xì)砂;2.第四系殘坡積層:砂質(zhì)粘土、壤土、砂壤土夾碎石;3.三疊系中統(tǒng)蘭木組石英砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖;4.砂卵礫石、碎塊石夾粉細(xì)砂;5.砂質(zhì)粘土;6.砂質(zhì)泥巖;7.巖層產(chǎn)狀;8.實(shí)測(cè)地層不整合界線;9.探坑;10.實(shí)測(cè)地下水位;11.原地下水位線;12.地下水壅高水位。

6 結(jié)論

(1) 上納龍村分布高程位于1 469.04 m以下地區(qū)為浸沒(méi)影響區(qū),水庫(kù)擴(kuò)建后浸沒(méi)影響嚴(yán)重,該地段居民需進(jìn)行移民安置。

(2) 高程在1 469.04～1 470.07 m之間地段為浸沒(méi)過(guò)渡區(qū),擴(kuò)建后可能產(chǎn)生浸沒(méi)影響,應(yīng)考慮移民安置或做好排水措施,并調(diào)整該地段土地利用結(jié)構(gòu),防止其發(fā)展為浸沒(méi)影響區(qū)。

(3) 上納龍村高程在1 470.07 m以上居民可不必進(jìn)行移民安置,但應(yīng)做好相應(yīng)監(jiān)測(cè)工作。

(4) 上納龍村西側(cè)岸坡段在節(jié)理裂隙切割下,巖體完整性差,岸坡穩(wěn)定性差,預(yù)測(cè)塌岸寬度27.12 m,結(jié)合浸沒(méi)影響綜合分析,可考慮將岸坡塌岸寬度附近的居民進(jìn)行移民安置,并對(duì)該段岸坡進(jìn)行漿砌石護(hù)坡支護(hù),防止塌岸寬度進(jìn)一步增大。

(5) 清平水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)其余居民點(diǎn)移民安置范圍可參考借鑒本文計(jì)算分析方法。

[1] 全國(guó)地震區(qū)劃圖編制委員會(huì)．中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB/0306—2001)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001．

[2] 中華人民共和國(guó)水利部.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50487—2008)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

[3] 孫思淼,戴長(zhǎng)雷,劉春麗,等.水庫(kù)浸沒(méi)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)價(jià)方法研究:以大頂子山水庫(kù)上游浸沒(méi)區(qū)為例[J].人民長(zhǎng)江,2012(9):69-73.

[4] 中華人民共和國(guó)水利部.水利水電工程地質(zhì)勘查資料內(nèi)業(yè)整理規(guī)程》(試行)(SDJ19—78)[S].武漢:長(zhǎng)江委信息研究中心,1978.

(責(zé)任編輯：陳姣霞)

Immersion Effect and Bank Collapse Evaluation of ResidentialAreas in Qingping Reservoir Project

FAN Yanyun1, WANG Shuanglong1, HE Jiaojiao2

(1.YunnanInvestigation,Design&ResearchInstituteofWaterResources&Hydropower,Kunming,Yunnan650021; 2.KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650093 )

After reconstrution of Qingping reservoir project,some residential areas will be threatened by immersion and bank collapse problem because of normal pool level rising.In order to define the scope of reservoir resettlement,taking representative Shangnalong Village for example,the paper adopts the method of comprehensive investigation,predicts the effect of immersion,finishs influence degree of immersion regionalization,and also the final reservoir bank collapse width has been calculated.It provides useful methods for analysis of evaluation of immersion and bank collapse on other residential areas.

Qingping reservoir; immersion; the banked-up water levels of groundwater; resettlement; bank collapse width

2014-12-29;改回日期:2015-01-20

樊艷云(1986-),男,助理工程師,碩士,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè),從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作。E-mail:422314853@qq.com

TV697.2+5

A

1671-1211(2015)03-0319-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503017

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1105.019.html 數(shù)字出版日期:2015-04-22 11:05