林少川

(廣東省潮州供水樞紐管理處,廣東 潮州 521000)

廣東省潮州供水樞紐工程壩址位于韓江下游東、西溪兩溪口附近(見圖1),距潮州市區(qū) 4 km,壩前正常蓄水位為10.5m。樞紐水庫(kù)按地形地貌可分為二個(gè)地貌單元:竹竿山以上為山區(qū)峽谷型水庫(kù),竹竿山以下為三角洲平原河道型水庫(kù),兩岸堤圍作庫(kù)岸,兩岸地勢(shì)均由韓江向兩側(cè)略為傾斜,地表高程大部分為7～10m。潮州城區(qū)的防護(hù)堤圍自竹竿山以南至樞紐壩址主要由北堤、城堤、南堤組成,全長(zhǎng)約 8.2 km。當(dāng)壩前正常高蓄水位為10.5m時(shí),壩址至竹竿山河道的庫(kù)水位比兩岸堤后平原約高出 0～3m。

1 地質(zhì)狀況

潮州城區(qū)的防護(hù)堤圍庫(kù)岸的第四系地層很厚,約為 45～90m,且從北向南逐漸增厚。地層結(jié)構(gòu)多為“粘 -砂 -粘 -砂”雙透水層結(jié)構(gòu),在雜填土下為alQ43灰黃色粉質(zhì)粘土、粘土,基本上呈連續(xù)分布。該粘性土層的下面為 alQ43粗砂,局部為粉細(xì)砂層,基本上也是呈連續(xù)分布。穿過該砂層,則為 m+alQ42三角洲相灰黑色的淤質(zhì)土和淤泥質(zhì)土層,淤泥質(zhì)土層之下為深厚的 alQ41砂卵礫石層和 alQ33含卵礫砂層,其厚約 40～50m,呈中密 -密實(shí)狀。雙透水層結(jié)構(gòu)在各個(gè)堤段區(qū)域表現(xiàn)為不同的厚薄度。

圖1 潮州供水樞紐工程位置示意

2 采取工程措施的必要性

水庫(kù)在正常蓄水以后,由于庫(kù)水位要比堤內(nèi)的地面大約高出 0～3m,地下水位有可能會(huì)上升至接近地表,甚至?xí)牡屯萏幟俺?造成小范圍的浸沒。以下是對(duì)城區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)的浸沒影響進(jìn)行的分析。

(1)對(duì)于北堤區(qū),由于透水層埋深大,影響相對(duì)會(huì)較小。

(2)對(duì)于城堤區(qū)影響較大。在古決堤段堤后約200～800m的范圍內(nèi),地表為人工填土,其下的礫粗砂層與河床砂層相連通,厚度達(dá) 45 m左右,沿堤采用懸掛式高噴混凝土防滲措施不可能將砂層圍封。在水庫(kù)蓄水后,該范圍的地下水位勢(shì)必會(huì)升高直至接近地表,甚至?xí)诘乇淼屯萏幰绯?從而造成中度 -嚴(yán)重的浸沒影響。

(3)對(duì)于南堤區(qū),地層基本上為雙透水層結(jié)構(gòu)。上部以三角洲相粘性土為主,中間為夾厚約5～6 m的中細(xì)砂層,呈連續(xù)穩(wěn)定分布,局部與河床砂層連通,是上部的主要透水層。由于填土層之下普遍有厚度超過 3m以上的粘性土層相隔,沿堤實(shí)施防滲處理對(duì)上部透水砂層進(jìn)行截滲處理以后,庫(kù)水的入滲較小,但水會(huì)從上游潰堤段繞滲過來,導(dǎo)致局部地下水位上升,從而產(chǎn)生浸沒影響。

根據(jù)以上浸沒影響分析結(jié)果,認(rèn)為對(duì)城堤區(qū)和南堤區(qū)采取工程措施以解決浸沒影響問題非常必要。

3 工程措施及其效果分析

為避免因長(zhǎng)期蓄水引起堤內(nèi)地區(qū)的地下水位抬高而造成浸沒,通過充分論證,并考慮工程措施的可操作性,結(jié)合原有堤圍的達(dá)標(biāo)加固防滲處理狀況,對(duì)庫(kù)區(qū)兩岸城堤堤圍均采取了防滲工程措施,應(yīng)用效果基本能達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。

3.1 原有堤圍狀況

北堤長(zhǎng)2.8 km,城堤長(zhǎng)2.3 km,總長(zhǎng)為5.1 km,地方達(dá)標(biāo)加固中已采用高壓旋噴防滲墻進(jìn)行處理。北堤的高噴防滲墻全部進(jìn)入下臥相對(duì)隔水的淤泥層;城堤的大部分已缺失相對(duì)的隔水層,為懸掛式高噴防滲墻,該防滲墻延伸至堤基下25m,高程為 -13m。

3.2 防滲工程措施

3.2.1 上埔堤

上埔堤(樁號(hào):0+000～1+048.4)采用多軸深攪等厚薄墻防滲墻進(jìn)行垂直防滲。防滲墻最小厚度為200mm,深度為16.6～25.4 m。對(duì)于多軸深攪等厚防滲墻無法實(shí)施或施工深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的堤段,則結(jié)合采用高噴防滲墻進(jìn)行搭接處理。

3.2.2 南 堤

南堤(樁號(hào):南5+130～7+092.8)段采用高噴防滲墻進(jìn)行垂直防滲,防滲墻最小厚度為200mm,深度為14.7～23.5m。

3.2.3 城堤段

在堤后防汛路、古樹廟巷及南春路段布置了排水減壓井及井間集排水管,通過古樹廟排水泵站將水排入韓江。共設(shè)置有減壓井 68口,其直徑為1m(其中PVC塑料濾管為 ?315,外圍回填級(jí)配礫石反濾料),井深為24～25m,井間距離為25 m。井間集排水管為預(yù)制鋼筋混凝土管,直徑分別為:?600mm、?1000mm、?1200mm。古樹廟泵站安裝有5臺(tái)抽水泵進(jìn)行抽水(其中 4臺(tái)抽水泵的抽水量為0.433 m3/s,另有1臺(tái)的抽水量為0.3m3/s)。

3.3 實(shí)施效果數(shù)據(jù)分析

3.3.1 減壓井運(yùn)行狀況

減壓井于2006年下半年建成并投入使用,期間水庫(kù)蓄水位達(dá)到 9m。減壓井施工期間同步進(jìn)行了抽水試驗(yàn),試驗(yàn)以達(dá)到抽水量為控制標(biāo)準(zhǔn)。整理出的試驗(yàn)中各井的單位降深流量(出水量/降深)情況示于圖2。由圖2中可以看出各井的出水能力存在著較大的差異,68號(hào)的平均值為5.75 L/s。減壓井的出水由古樹廟泵站的開機(jī)時(shí)間粗略估計(jì)。泵站的單機(jī)抽水能力為0.43m3/s,5臺(tái)抽水機(jī)輪換著工作。根據(jù)2008年 4～7月的值班記錄統(tǒng)計(jì)出的日抽水量,其平均值為52068m3/d或0.6m3/s,此階段壩前水位基本穩(wěn)定在9.5 m。原設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)測(cè)在庫(kù)水位 9 m及10.5m時(shí)出水量分別為 0.33m3/s和0.81 m3/s時(shí),插值得庫(kù)水位 9.5 m時(shí)為 0.49 m3/s,說明已基本達(dá)到原設(shè)計(jì)的出水量。

圖2 古樹廟泵站出水量統(tǒng)計(jì)

3.3.2 地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

2005年 9月在庫(kù)區(qū)浸沒影響區(qū)的城區(qū)范圍內(nèi)建立了 42個(gè)監(jiān)測(cè)孔(井),以便對(duì)地下水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中城區(qū)臨江約 600m的范圍內(nèi),大部分屬于古潰決區(qū)或潰決區(qū)邊緣,是重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)?，F(xiàn)根據(jù)5 a的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)城區(qū)的浸沒影響進(jìn)行初步分析。

蓄水后對(duì)城區(qū)造成的影響范圍主要是在堤后600～1000m范圍內(nèi),減壓井對(duì)堤內(nèi)水頭的調(diào)節(jié)作用明顯,在庫(kù)水位超過8.7 m時(shí),JK01(管口高程7.15m)、JK11(管口高程7.23m)、JK13(管口高程7.67m)、JK15(管口高程7.72m)、JK22(管口高程7.39m)等監(jiān)測(cè)孔能夠承壓,且地下水位歷時(shí)曲線與庫(kù)水位歷時(shí)曲線呈同步變化,相關(guān)性很好;在庫(kù)水位發(fā)生變化時(shí),會(huì)出現(xiàn)較明顯的水位變化,但周邊并未見有地下水滲出現(xiàn)象,說明下部深厚砂層與外江連通性好,承壓水向西南方向消散緩慢,上部薄層粘土及人工雜填土層隔水效果良好,整個(gè)城區(qū)未出現(xiàn)浸沒現(xiàn)象,基本上確保了城區(qū)的安全。

當(dāng)庫(kù)水位達(dá)到9.5m高程以后,除原承壓孔的水位進(jìn)一步上升,JK06(管口高程8.84 m)、JK10(管口高程 8.77m)、JK18(管口高程 6.63 m)、JK19(管口高程6.13 m)、JK23(管口高程6.99m)等觀測(cè)點(diǎn)的水位高程上升至接近或溢出管口的高程,與庫(kù)水位同步發(fā)生變化。其余觀測(cè)點(diǎn)的水位與庫(kù)水位同時(shí)發(fā)生變化的輻度相對(duì)較小,均未出現(xiàn)溢出管口現(xiàn)象。這些測(cè)管的地表覆蓋層都較厚,屬于微承壓狀態(tài),測(cè)點(diǎn)附近的地表暫時(shí)未見有滲水等浸沒現(xiàn)象,其不利影響還有待進(jìn)一步的觀察。

圖3 觀測(cè)孔水位過程線(一)

圖4 觀測(cè)孔水位過程線(二)

圖3、4為典型的測(cè)壓管過程線。從圖中可以看出,在蓄水前期,各測(cè)點(diǎn)的水頭與庫(kù)水位的相關(guān)性很好,而在蓄水的后期,則與庫(kù)水位拉開了距離,這說明是減壓井在起作用。庫(kù)水位在 8 m以上時(shí),如果變化較大,只可能引起測(cè)壓管水位發(fā)生較小的變化,庫(kù)水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位10.5m時(shí),測(cè)壓管水位變化幅度很小。

經(jīng)過對(duì)比分析,結(jié)果表明,針對(duì)解決浸沒問題而采取的工程措施達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),對(duì)于下層砂層深厚的堤防工程,僅靠防滲墻截滲,效果并不理想;而防滲墻配合減壓井則可以取得較好的滲控效果。隨著庫(kù)水位的抬高并保持較高的水位運(yùn)行,位于南堤段(樁號(hào) 6+700～6+800)堤后的廈二村的個(gè)別地方出現(xiàn)了地面滲水現(xiàn)象,經(jīng)采取增加排滲溝等措施進(jìn)行處理后,滲水現(xiàn)象得到了緩解,但仍需繼續(xù)加強(qiáng)觀測(cè)。

4 結(jié) 語

(1)潮州供水樞紐工程采用前截后排工程措施進(jìn)行控制或減低庫(kù)區(qū)的浸沒影響,基于監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行了綜合分析,結(jié)果表明,采用這種工程措施的處理效果是比較經(jīng)濟(jì)有效的,特別是減壓井的運(yùn)行效果良好,基本上能夠達(dá)到保護(hù)潮州古城的要求。

(2)在水庫(kù)達(dá)到正常蓄水位以后,觀察發(fā)現(xiàn),部分觀測(cè)點(diǎn)處于冒水或者臨界冒水的狀況,局部區(qū)域出現(xiàn)有地面滲水現(xiàn)象,有待作進(jìn)一步地觀察以及進(jìn)行深入的研究,并對(duì)其不利影響及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

(3)應(yīng)將減壓井的出水視為資源進(jìn)行回收,目前僅僅是通過古樹廟泵站將其抽回至水庫(kù),應(yīng)當(dāng)考慮使其流入市政管道,以滿足排水管的清污或綠化管養(yǎng)用水的需要。這樣做既節(jié)能又可以清潔城市。