平遥惠济河河道治理工程1号坝渗漏计算方法

高 峰

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

平遥县惠济河河道治理段位于惠济河中游，治理范围南（上游）起尹回水库下游，北（下游）至铁路桥下游600 m，总长7 211.7 m。主要工程有：防洪河道的整治疏浚工程、河道护坡工程、河床防渗工程、墙防工程及河道蓄水美化工程。主要建筑物包括钢坝闸、蓄水防渗墙等。拟设计左、右两条蓄水防渗墙，蓄水主槽宽约50 m，在蓄水槽内修建3条钢坝闸，拦河蓄水，并对惠济河两岸进行整治。

1号钢坝闸位于平遥县东城村西北惠济桥北130 m处。该处河流流向N11°W，河床宽55 m，地面高程749.6 m，地势平坦，两岸岸坡较陡，高于河床5 m，设计坝长50 m，坝轴线走向N79°E，坝顶与蓄水位高程753.0 m，坝底高程747.9 m，顺河向坝底宽（包括消力池）22.3 m。

2 地质概况

1号钢坝闸坝址左岸为惠济河Ⅰ级阶地，地层岩性为第四系全新统洪冲积（Q4pal）第2层低液限粉土，结构松散—稍密，表层覆盖有厚度约1 m、由建筑垃圾与生活垃圾组成的杂填土层。坝址右岸由第1层砖、石块等人工堆积（Qs）建筑垃圾组成，结构松散。

坝基地层岩性为第四系全新统（Q4）物，由上而下分别为：淤积（Q4l）低液限粉土，褐色，软塑—流塑，含较多植物根系，具臭味，厚1.7 m；洪冲积（Q4pal）第3层粉土质砂，松散—稍密，饱和，渗透系数为（2.32～4.60）×10-4cm/s，平均值 3.48×10-4cm/s，具中等透水性，厚7.5～8.0 m；洪冲积（Q4pal）第4层低液限黏土，褐黄色，可塑—硬塑，具中等压缩性，水平渗透系数1.28×10-6cm/s，垂直渗透系数 2.29×10-5cm/s，属微—弱透水层，局部夹有低液限粉土，层厚3.7～4.3 m；洪冲积（Q4pal）第5层粉土质砂，粉细粒。

坝址区地下水类型为松散岩类孔隙潜水，主要接受大气降水垂直补给。含水层主要为全新统洪冲积粉土质砂，勘察阶段地下水位埋深2.7 m，水位高程744.6～744.9 m，低于河水位。地下水由上游向下游径流排泄，同时接受河水补给。

3 渗漏计算

3.1 绕坝渗漏

3.1.1 左坝肩

坝址左坝肩为第四系全新统洪冲积物，岩性上部为低液限黏土，下部为粉土质砂，低液限黏土，具微—弱透水性，属相对隔水层，粉土质砂渗透系数为0.30 m/d，具中等透水性。

左坝肩蓄水后具承压性，属承压流，绕坝渗漏量可按式（1）进行计算：

式中：Q——绕坝渗漏量，m3/d；

k——渗透系数，取0.3 m/d；

H——上下游水头差，取8.5 m；

M——透水层厚度，取9.0 m；

B——渗漏带宽度，取100 m；

r0——渗漏带半径，取11.15 m。

经计算，左坝肩绕坝渗漏量为16 m3/d。

3.1.2 右坝肩

坝址右坝肩为以建筑垃圾为主的人工堆积物，结构松散，局部架空，根据现场钻孔注水试验，当采用较大泵量的水泵进行钻孔灌水时，孔内水位抬升较小，表明该土层具极强透水性，右坝肩绕坝渗漏主要通过该层进行渗漏。

右坝肩人工堆积物具极强透水性，其绕坝渗漏主要通过该层进行，下部粉土质砂的绕坝渗漏可忽略不计。右坝肩渗流属无压流，绕坝渗漏量可按式（2）进行计算：

式中：Q——绕坝渗漏量，m3/d；

k——渗透系数，取30 m/d；

H——上下游水头差，取8.5 m；

H1，H2——蓄水后、蓄水前的水位相对隔水层顶的高度，分别取12.8 m，6.0 m；

B——渗漏带宽度，按右岸杂填土层宽度计算，取30 m；

r0——渗漏带半径，取11.15 m。

经计算，右坝肩绕坝渗漏量为754 m3/d。

3.2 坝基渗漏

勘探深度范围内地层岩性主要为全新统粉土质砂，相对隔水层埋深9.5 m，1号坝基粉土质砂渗透系数平均值为0.30 m/d，属中等透水层，蓄水后将通过该层产生渗漏，根据坝基地层结构，按单层透水层考虑，正常蓄水位753.0m，地下水位按河道内最低值744.5m考虑。计算公式为：

式中：B——渗漏带宽度，取50 m；

q——岸基单宽渗透量，取0.66 m3/d·m；

kcp——渗透带平均渗透系数，取0.3 m/d；

H——岸前后水位差，取8.5 m；

2 b——墙基宽，取22.3 m；

T——渗透层厚度，取7.8 m。

经估算，坝基渗漏量为33 m3/d。

4 结语

根据1号钢坝闸工程地质条件和存在的渗漏问题，建议对坝基、坝肩进行相应防渗处理，并与蓄水区的防渗统一考虑，防止坝基渗漏、绕坝渗漏，确保工程长期发挥效益。