库岸浸没范围评价方法与指标获取探究

库岸浸没范围评价方法与指标获取探究

自古以来，人类为了更好地生活，会建立起具有拦洪蓄水以及调节水流功能的建筑，即水库。但建立水库带来经济和环境收益的同时，往往同时伴随着一定的危害。水库虽然能用来灌溉、发电、防洪和供水，但也会给周围地区和环境带来各种危害。因此本文着重研究水库带来危害中的库岸浸没这一项，并对其影响范围和指标进行简单介绍和划分。同时对于库岸浸没的发生原因进行分析，并通过一些典型的库岸浸没实例来研究计算和评价方法。

计算浸没范围是水库建设的重要问题。而浸没范围是由多种条件和因素综合控制和作用的，其中有：库岸水文地质性质，库岸空间分布，库岸几何形态，库岸气候特征等等。

浸没范围预测简单地说主要就是计算水库蓄水后地下水位壅高，对比临界埋深，从而划出浸没的范围。

1.2水库的重要性

随着我国经济的高速发展，能源上的需求日益增大，因此对清洁高效的能源更加渴求。同时，中国虽然拥有长江黄河两大水源以及众多河流，但仍是一个干旱缺水国家，我国人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的四分之一。然而另一方面，我国又是世界上用水量最多的国家。而建立水库水坝既可以提供清洁的能源，又能为灌溉饮用提供便利。

如我国最大的水利水电工程，安装了32台单机容量为70万千瓦的水轮发电机组，外加两台5万千瓦水轮发电机组，总装机容量2250万千瓦，年发电量达1000亿度。其除了发电功能之外还有巨大的防洪效益，三峡水库运行时预留的防洪库容为221.5亿立方米，水库调洪可削减洪峰流量达33000立方米每秒。同时，一旦下游干旱，三峡也可以加大放水力度增大下泄流量使旱情得以缓解。

但正如之前说到的，不可能百利而无一弊。建立水坝带来的政治和社会问题暂且不谈，光是对环境可能造成的影响就够让人头疼的了。三峡工程地处长江中上游交界处，在干流上将长江拦腰截断，影响包括长江上游、中游、下游乃至河口，造成了整个水生态系统的变化。其造成的坝下侵蚀以及对气候、山地灾害的干扰是利是弊都需要长期观测。水库浸没是评价一个水库经济效益的重要因素之一。

1.3国内外对水库浸没的研究进展

1.3.1国外研究进展

国外的水电站水库研究要高于我国，并建立了完善的调度系统，研究了效率较高的方法，并将水库研究与计算机模拟相结合，减少了大量人力物力。 1.3.2国内研究进展

我国对水库的系统研究相对国外较晚，直到20世纪80年代才完善了我国的水库研究系统。但近年来发展极快，还建成了世界上数一数二的三峡大坝。同时，将数据与计算机模型模拟相结合的研究也在进行中。

第二章 发生库岸浸没的原因及影响

2.1发生库岸浸没的成因

形成水库浸没的因素很多，包括库岸地形、岩石组成结构、水文地质、水库运行方式等等。

2.1.1 水库蓄水造成地下水位上升

由于水库进行蓄水后库区的水位会上升，同时，周围地区的地下水会被库水顶托。特别是当库区周围的特殊地质条件导致地下谁排水不畅，又或者原本地下水的水位就很低，这样一来，水库周围地区的地下水潜水位就会有相当高几率大幅升高。于是发生了诸如房屋地基基础进水乃至农田盐碱化之类的问题。 2.1.2河床淤积造成地下水位升高

由于库岸上游河床淤积厚度的增加，河床地下水位升高，对两岸地下水的顶托作用加强，迫使地下水不断壅高，也是造成浸没的因素之一。 2.1.3其他原因

（1）地形平缓同时地下水埋藏较浅，地表或地下水补给量大于排出量

（2）与库岸间没有不透水岩层的阻隔，地面高程低于正常蓄水位的封闭洼地，或沼泽的边缘地带

（3）与水库向外渗透通道相关联的邻谷或下游地区 （4）盆地型水库边缘与山前洪积扇直接相接的地段

（5）矿井、矿坑和其他地下建筑物，与库岸间无不透水岩层阻隔 2.1.4国家水利部的定义

按照水利部水利水电规划设计总院2005年提出的中小型水利水电工程地质勘察规程中所规定，水库岸边的浸没只发生在土质库边的地形平缓区，由于水库蓄水后，引起库边地下水位壅高，土层中毛管水上升，使表层土沼泽化、盐碱化、库边稻田出现冷浸导致农作物减产，或使土基软化危害土基建筑物安全。

2.2发生库岸浸没造成的影响

2.2.1对周围地质的影响

库岸浸没会严重影响周围的土质，主要集中在造成区域性的土质软化，其中尤其以黄土最为严重。由于土质软化，承载力便会下降，而在边坡上则会造成水位上下变动引起土坡失稳。在西北黄土区发生的库岸浸没多会造成滑坡和崩岸。另一方面，浸没也会对水井造成影响，致其坍塌等。

2.2.2库岸浸没对农田造成的影响

按照标准GB50387-99的附录C中所规定，当潜水位被壅高至地表，排水条件又不畅时，可判为涝渍、湿地浸没区；对于气温较低地区，可判为沼泽浸没区；在干旱、半干旱地区，当潜水位被壅高至土壤盐渍化临界深度时，可判为次生盐渍化浸没区；对于干旱半干旱地区，地表蒸发强烈，且全年降雨量分布极不均衡，导致库水位变化较大，浸没区潜水位变化剧烈，农田更容易发生盐渍化。

2.2.3库岸浸没对居住区和建筑物造成的的影响

由于地下水位上升，导致毛细水的必然上升。因此空气会常年潮湿，地表低洼处可能会冒水。同时，长期生活在这种环境中的人易患上各种疾病，下雨时也可能会有排水不畅的问题。建筑物的地基长期处于这种环境必然会被浸润，造成地基强度降低，甚至墙壁潮湿进而发生墙皮脱落乃至墙壁倒塌。一般来说，在北方地区基础埋深为一米左右。因而潜水位低于一米就会对地基基础造成长期的影响，最终发生地基失稳。

第三章 针对水库浸没的主要防护措施

从本质上看，发生库岸浸没是因为库区水位上升引起的地下水位上升，进而由于排水不畅导致潜水位过高。常用的措施一般为先减少水库边缘渗漏，之后加强排水。由于库岸浸没会带来包括盐碱化和沼泽化在内的一系列问题。因而人们必须采取各种工程措施来对库岸浸没进行预防和处理。在此简单介绍几种使用率较高的防护措施。

3.1 排水井、修水渠

在地势低平的平原地区，浸没危害比较严重。如广东省的北江大堤、潮州水利枢纽的浸没问题尤其严重，其浸没处理费占用了全部工程造价的40%。由于在平原区建造防渗墙造价较高，因而一般采用建造渗水渠和排水井的措施比较多。

同时，在平原水库库外设置减压井和排渗沟联合排渗减压也是坚决和预防库岸浸没的另一种有效措施。因为在平原地区的水库地层分布一般比较复杂，很难准确的预测出发生浸没

的坝段。因此一般都会在前期设计中就列出此项费用，在水库运行之后，再根据浸没范围布置减压井，并设置在排渗沟一侧。除此之外，若是排渗沟排水不畅，还可以每隔一定距离设置排渗泵站，收集渗水抽入水库。

3.2 防渗墙和渗水井

在可能发生渗漏的区域建造防渗墙，同时集水井建立在防渗墙后，主要是收集经过了防渗墙渗透的水，并且同时还可以起到减压井的作用。相对其他的处理措施来说，这种方法工期短造价低，但容易造成对光缆的危害。同时，防渗墙的质量尤其重要。

3.3铺盖和减压井

简单来说，水平铺盖就是以粘土作为防渗材料，理论上延长了渗透路径，在铺盖后再配合设置减压井来收集渗水。这一方法相对于防渗墙来说防渗效果更好，有利于水体自身交换，但需要消耗大量的粘土或其他防渗材料。但如果库区本身就有粘土层或其他防渗材料自然是最好的方法。此方案主要缺点一是需要大量粘土，而是减压井的使用频率小，而且易发生堵塞老化的现象，需要经常对其进行维护。

3.4其他方法

库岸浸没可能会造成浸没区沼泽化，这一情况下并非百分百有害。通过开挖泄塘，建鱼池可以搞多种经营。包括开发湿地旅游，建鱼塘养鱼发展养殖业等方式都可以带来经济效益。如果坚持要防止浸没，也可以通过种植喜水性乔木或是种植水稻、豆类等蒸发能力较强的植物来进行生物排水。

第四章 库岸浸没分析与评价

4.1 有关参数

4.1.1水库水位及回水位

水库水位表示当时水库水面到基准面的高差，由于基准面可能为85基准，或是吴淞高程或是56黄海，并不确定，所以要根据实际来确定。

库区回水水位指水库的壅高作用导致回水的最上游水位。 4.1.2地下水位

浸没区需才用实际河水位与同时的地下水位为浸没计算的初始水位。

4.1.3渗透系数

水库周围土的渗透系数是必须测得的，只有测得这一数据，才能在之后的计算中得出所需要的结果。

4.1.4浸没地下水的临界深度

地下水位临界深度主要由土壤毛细水上升高度和植物根系深度两个基本因素控制。

4.2初步判断浸没区域

4.2.1分析前的准备

在水库浸没的分析开始之初就要进行工程地质勘察，对可能存在浸没的区域进行钻孔，了解地层岩性及其分布，尤其是要了解和判断黏土层的厚度和岩层倾斜情况。之后根据地质图和地形图以及水库水位来计算浸没区 4.2.2初判浸没区方法

（1）平原型库区的周边和水坝下游，顺水坝或围堤的外侧，地面高程低于水库水位的地区；

（2）盆地型库区边缘与山前洪积扇、洪积裙相连的地区；

（3）潜水位埋藏较浅，地表水或潜水排泄不畅，补给量大于排出量的库岸地区，封闭或半封闭的洼地，或沼泽的边缘地区。 4.2.3不易浸没区的判断方法

（1）库岸或渠道由相对不透水岩土层组成，或调查地区与库水间有相对不透水层阻隔 （2）不透水层的顶部高程高于水库设计正常蓄水位； （3）调查地区与库岸间有经常水流的溪沟 （4）水位等于或高于水库设计的正常蓄水位。

4.3 浸没的范围预测计算

一般来说，计算浸没范围都是通过地下水壅高计算，预测地下水回水位高程。当回水位高程高于了当地的临界地下水位时，就认为将会发生浸没的现象。而在初估地下水临界埋藏深度时，一般是按照植物根系的深度或是建筑物埋深再加上下面土的毛细水上升高度来考虑的。通过对比地下水壅高和建筑物或植物根系深度，我们可以划出将会发生浸没的地区。当确认确实会发生浸没后，就可以采取措施进行防护。