摘 要：通過(guò)對(duì)佛寺水庫(kù)庫(kù)區(qū)塌岸勘察及水庫(kù)運(yùn)行后的塌岸分析和最終塌岸寬度進(jìn)行預(yù)測(cè)，評(píng)價(jià)塌岸對(duì)工程、水庫(kù)運(yùn)行以及對(duì)塌岸區(qū)和周邊環(huán)境的影響。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)；塌岸；分析；預(yù)測(cè)

1 概述

佛寺水庫(kù)總庫(kù)容1.45億立方米，是一座具有防洪、供水、養(yǎng)魚(yú)等綜合效益的大（二）型水利工程。水庫(kù)庫(kù)區(qū)三面由丘陵環(huán)抱，北高南低，中間為一帶狀河谷，山脊走向大致是北東-南西向，其上第四系坡殘積覆蓋層較厚，沖溝發(fā)育，為剝蝕地形和侵蝕堆積地形。壩址上下游河谷開(kāi)闊，唯壩址兩岸岸坡較陡，壩址處河谷呈“U”字型，河床寬 530m。水庫(kù)庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)巖性主要由震旦系硅質(zhì)灰?guī)r及中生界侏羅系上統(tǒng)吐呼嚕組（J3t）噴出安山巖，角閃安山巖、集塊巖、角礫巖、凝灰?guī)r及灰色砂巖、礫巖、頁(yè)巖等組成，第四系沖積的壤土、砂壤土分布在兩岸臺(tái)地和山坡上，沖積砂卵石層和砂土主要分布在河床中。水庫(kù)四周為低山丘陵，雖然經(jīng)過(guò)幾十年的水庫(kù)運(yùn)行，但是正常蓄水位達(dá)到140m的機(jī)會(huì)不多，水庫(kù)四周還沒(méi)形成最終穩(wěn)定的岸坡，左岸近壩庫(kù)區(qū)邊坡的塌岸仍在繼續(xù)，隨著水庫(kù)的進(jìn)一步淤積，140m蓄水位到達(dá)的機(jī)會(huì)會(huì)逐漸加大，岸坡的再造進(jìn)一步發(fā)展，形成新的庫(kù)岸再造。庫(kù)岸穩(wěn)定成為影響水庫(kù)運(yùn)行和周邊環(huán)境的主要因素。

2 庫(kù)區(qū)塌岸勘察

根據(jù)勘察，水庫(kù)主壩左岸上游庫(kù)岸邊坡主要由粉質(zhì)黏土組成，高度2.5～6.5m，近直立，局部塌滑嚴(yán)重，邊坡未采取任何防護(hù)措施，邊坡后緣長(zhǎng)度約50m，上部植被茂盛，未見(jiàn)明顯拉裂縫，局部風(fēng)化程度較強(qiáng)烈，上不可見(jiàn)雜草叢生。當(dāng)遇連續(xù)強(qiáng)降雨或者暴雨、強(qiáng)地震、巨大風(fēng)浪淘刷等情況下，壩體左岸邊坡可能出現(xiàn)整體滑動(dòng)或局部崩塌。

3 庫(kù)岸穩(wěn)定及塌岸分析預(yù)測(cè)

（1）庫(kù)岸類(lèi)型：根據(jù)水庫(kù)四周的地層巖性特征和出露位置可將庫(kù)岸邊坡劃分為土質(zhì)岸坡、基巖+土質(zhì)岸坡、基巖岸坡。

（2）庫(kù)區(qū)塌岸分析預(yù)測(cè)：水庫(kù)四周為低山丘陵，幾十年的水庫(kù)運(yùn)行中，達(dá)到正常蓄水位140m的機(jī)會(huì)不多，水庫(kù)四周還沒(méi)形成最終穩(wěn)定的岸坡，左岸近壩庫(kù)區(qū)邊坡的塌岸仍在繼續(xù)，隨著水庫(kù)的進(jìn)一步淤積，140m蓄水位到達(dá)的機(jī)會(huì)會(huì)逐漸加大，岸坡的再造進(jìn)一步發(fā)展，有必要對(duì)水庫(kù)的塌岸進(jìn)一步分析預(yù)測(cè)。

水庫(kù)塌岸預(yù)測(cè)的目的是對(duì)水庫(kù)運(yùn)行后的最終塌岸寬度進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，評(píng)價(jià)塌岸對(duì)工程及水庫(kù)運(yùn)行以及對(duì)塌岸區(qū)和周邊環(huán)境的影響。本次選取長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的E.F.卡丘金公式法進(jìn)行岸坡塌岸的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，并結(jié)合工程類(lèi)比，最終確定塌岸的寬度。卡金秋公式法是水庫(kù)最終塌岸預(yù)測(cè)的常用方法。

E.F.卡丘金計(jì)算公式如下：

St=N[（A+hp+hB）ctgα+（H-hB）ctgβ-（A+hp）ctgγ]

式中：St-塌岸寬度（m）；A-庫(kù)水位變化幅度（m）；H-正常蓄水位以上岸坡高度（m）；γ-原始岸坡坡角（度）；α-水下淺灘坡角（度）；β-水上穩(wěn)定坡角（度）；hB-波浪爬高（m），取0.1～0.8倍浪高；hp-波浪影響深度（m），相當(dāng)于1～2倍浪高；N-與組成岸坡的土粒有關(guān)的系數(shù)，N值的大小是根據(jù)組成岸坡的物質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)確定的，根據(jù)佛寺水庫(kù)岸坡黃土，N取0.8。

a.水下淺灘穩(wěn)定坡角（α）：α的大小不僅與巖性有關(guān)，還與浪高有關(guān)。據(jù)E.F卡金丘提出的不同種類(lèi)濱海淺灘水下穩(wěn)定坡角關(guān)系曲線(xiàn)圖查得：粉土為2.0°～4.5°，粉質(zhì)粘土3.5°～6.7°，半膠結(jié)粘土6°～8°。佛寺水庫(kù)塌岸影響地層主要為壤土（Q4al），巖性以中粉質(zhì)壤土為主，考慮水庫(kù)供水情況，按照常規(guī)情況計(jì)算塌岸量偏大，據(jù)蔣改山等人研究（見(jiàn)人民黃河2009年03期《無(wú)定河流域水庫(kù)塌岸預(yù)測(cè)研究》），新橋、王圪堵水庫(kù)低液限粘土調(diào)查值為16～17.5°，對(duì)比佛寺水庫(kù)地質(zhì)資料，佛寺水庫(kù)岸坡巖性為更新統(tǒng)中粉質(zhì)壤土，水下坡角取12°比較適合。

b.水上穩(wěn)定坡角（β）：水庫(kù)區(qū)岸坡下部基巖穩(wěn)定性較好，上部黃土強(qiáng)度較高，自然坡度可達(dá)60°以上。綜合庫(kù)區(qū)黃土特征，參考其他水庫(kù)塌岸資料，佛寺水庫(kù)壤土β取50°～60°。根據(jù)調(diào)查，137m高程以下已經(jīng)形成比較穩(wěn)定的水下坡角，按正常蓄水位140m考慮，水位變幅3m。采用作圖法預(yù)測(cè)水庫(kù)塌岸寬度，根據(jù)不同斷面計(jì)算結(jié)果，水庫(kù)塌岸寬度5-20m。根據(jù)公式法計(jì)算結(jié)果為10-18m。

水庫(kù)庫(kù)區(qū)及周邊無(wú)大的區(qū)域性斷裂，基巖地震動(dòng)峰值加速度為0.1g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。水庫(kù)正常蓄水位以上，多為土質(zhì)邊坡，現(xiàn)狀條件下部分較陡邊坡仍存在塌岸現(xiàn)象，隨著正常蓄水位的抬升，塌岸將進(jìn)一步發(fā)展，范圍擴(kuò)大，近壩庫(kù)區(qū)左岸邊坡會(huì)受到明顯的影響，塌岸寬度按5～20m考慮。塌岸影響范圍約600m。

（3）庫(kù)岸邊坡的塌岸破壞。經(jīng)調(diào)查，水庫(kù)四周大部分為土質(zhì)邊坡，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，在137m高程以下已經(jīng)形成相對(duì)穩(wěn)定的邊坡和水下坡角，在水庫(kù)左岸上游距大壩200～1000m約800m范圍內(nèi)仍存在塌岸現(xiàn)象，庫(kù)岸再造仍在進(jìn)行中，近壩區(qū)已防護(hù)地段未見(jiàn)進(jìn)一步的破壞，由此看來(lái)，塊石護(hù)坡起到了較好的防護(hù)作用。隨著水庫(kù)淤積的增加，正常蓄水位到達(dá)140m高程的機(jī)會(huì)逐步增加，環(huán)境地質(zhì)條件發(fā)生改變，水庫(kù)塌岸的范圍必然進(jìn)一步擴(kuò)大。根據(jù)岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地形條件，塌岸嚴(yán)重的區(qū)域仍然集中在左岸上游邊坡，根據(jù)E.F.卡丘金公式法和作圖法對(duì)塌岸的范圍初步預(yù)測(cè)，經(jīng)計(jì)算，水位抬高后，塌岸的寬度在5～20m。由于塌岸的發(fā)生是漸進(jìn)的，靠近大壩的岸坡已采取防護(hù)措施，因此，塌岸不會(huì)對(duì)大壩安全造成影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

佛寺水庫(kù)四周為低山丘陵，雖經(jīng)幾十年的水庫(kù)運(yùn)行，但蓄水位達(dá)到140m的機(jī)會(huì)不多，水庫(kù)四周還沒(méi)形成最終穩(wěn)定的岸坡，左岸近壩庫(kù)區(qū)邊坡的塌岸仍在繼續(xù)，隨著水庫(kù)的進(jìn)一步淤積，140m蓄水位到達(dá)的機(jī)會(huì)會(huì)逐漸加大，岸坡的再造進(jìn)一步發(fā)展，形成新的庫(kù)岸再造。水庫(kù)塌岸主要發(fā)生在土質(zhì)邊坡和基巖+黃土岸坡。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，137m高程以下已經(jīng)形成比較穩(wěn)定的水下坡角，按正常蓄水位140m考慮，水位變幅3m。采用作圖法預(yù)測(cè)的水庫(kù)塌岸寬度，根據(jù)不同斷面計(jì)算結(jié)果，水庫(kù)塌岸寬度5-20m。根據(jù)公式法計(jì)算結(jié)果為10-18m。由于塌岸的發(fā)生是漸進(jìn)的，靠近大壩200m的岸坡已采取防護(hù)措施，因此，塌岸不會(huì)對(duì)大壩安全造成影響。但水庫(kù)管理部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)庫(kù)岸巡視檢查，加強(qiáng)塊石護(hù)坡維修加固，有條件情況下對(duì)上游200～1000m約800m岸坡進(jìn)行全面防護(hù)治理，以消除庫(kù)區(qū)塌岸對(duì)水庫(kù)運(yùn)行及塌岸區(qū)和周邊環(huán)境影響。

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