河口水电站尾水渠两岸水田和鱼塘渗漏浅析与防治

邹永红

（湖南水总水电建设集团有限公司 长沙市 410007）

1 工程概况

河口水电站位于新疆阿克苏地区乌什县境内，属于托什干河右侧秋格尔干渠上段梯级水电开发工程规划中的第5个梯级电站。设计水头25.2m,装机容量15.2MW，多年平均发电量7 308万kW·h。电站是一个以发电为主，兼顾灌溉等综合效益的水利水电枢纽工程。主要建筑物由引水渠道、前池、排冰泄槽、压力管道、厂房和尾水渠组成。

电站地处塔克拉玛干大沙漠北部，欧亚大陆腹地，属典型的北温带大陆性干旱半干旱荒漠性气候。夏季酷暑，冬季严寒，春季温度不稳，而秋季降温迅速，降水量少，蒸发量大，多风沙且风向不定。多年平均气温9.11℃，极端最高气温35.5℃（1975年7月14日），极端最低气温-26.6℃（1967年1月5日），多年平均降水量92.0mm，最大一日降水量65.6mm（1976年6月16日），最大冻土深度103 cm，最大积雪深度13 cm。

工程区位于塔里木盆地西北边缘，地貌轮廓大体为两山夹一谷地貌，北部为天山南麓的阔克沙勒山岭，南部为喀拉铁克山，河口水电站位于托什干河右岸的Ⅰ、Ⅱ级阶地上，两岸阶地呈不对称，阶面宽度Ⅰ级堆积阶地右岸宽于左岸，Ⅱ级侵蚀阶地左岸有数米厚的洪积物，而右岸大部地段无洪积物堆积或厚度较薄。地下水水位埋深（2.2～4.2）m，渗透系数 6.4×10-2cm/s，属强透水，承载力值 350 kPa，变形模量30MPa，低压缩性。河口水电站尾水渠开挖至地面以下22.6m深的砂石料沉积层，为避免渠道两岸砂石地层渗漏可能对水田和养鱼塘的地下水位造成影响，工程建设过程中专门对尾水渠渗漏情况进行了调查并采取了相应的防治措施。

2 尾水渠地质条件

尾水渠为新建渠道，依据地形地貌、地层岩性及物理力学性质，分为两段：

（1）0+000～1+250 段：为挖方渠道，地下水水位埋深（2.2～4.2）m，地层具二元结构：第①层低液限粉土：厚度（0.4～0.63）m，中密，具孔隙性，天然密度（1.82～1.86）g/cm3，天然含水率 10.1%～12.3%，承载力值130 kPa，压缩模量6.7MPa，具中等压缩性，渗透系数3.2×10-5cm/s，弱透水性。第②层卵石，根据力学性质差异，卵石层可分为两个亚层：第②-1层卵石，揭露厚度（5.72～6.10）m，稍密，颗粒磨圆度较好，级配不良，颗粒组成：＞60 mm粒径组含量24.7%～25.8%，（2～60）mm 粒径组含量 55.8%～58.7%，（0.075～2）mm 粒径组含量 15.7%～17.3%，＜0.075 mm粒径含量3.7%～4.3%。天然密度2.12 g/cm3，天然休止角40°，渗透系数 4.35×10-2cm/s，属强透水。承载力值350 kPa，变形模量30MPa，低压缩性。第②-2层卵石，最大揭露厚度10.48m，中密～密实，级配不良，骨架颗粒（20～60）mm，含量大于 70%，＜0.075mm粒径组含量4.3%～5.3%，土粒比重2.68～2.71，孔隙比 0.55～0.64，天然休止角 40°，渗透系数4.35×10-2cm/s，属强透水，承载力值 500 kPa，变形模量35 MPa，低压缩性。在开挖时地下水水位埋深约4.2m，渠底处于地下水位以下，施工时没有发现异常的渗漏现象。

（2）1+250～3+500段：挖方渠道，紧靠河岸边，地层结构单一，岩性为卵石，揭露厚度（2.60～5.00）m，级配不良，颗粒组成：＞60mm粒径组含量24.7%～25.3%，（2～60）mm 粒径组含量 55.8%～63.6%，（0.075～2）mm 粒径组含量 15.7%～17.4%，＜0.075 mm 粒径组含量 3.7%～4.7%,天然密度（2.06～2.13）g/cm3，天然休止角 40°，渗透系数 6.4×10-2cm/s，属强透水，承载力值 350 kPa，变形模量 30 MPa，低压缩性。在开挖时地下水水位埋深约2.8m，渠底处于地下水位线变化范围内，施工时没有发现异常的渗漏现象。

3 尾水渠设计

尾水渠设计流量72m3/s，尾水渠长3.5 km，为梯形断面，底宽4.0m，纵坡1／2 000，渠道一级边坡1∶2，正常水深4.617m，一级边坡设计铺设300 g防渗土工膜并采取150mm厚素混凝土衬砌防渗。渠底高程为1 384.66m，最大开挖深度22.6m，设计分三级平台开挖，各级平台宽2.0m，坡比1/2 000。一级平台与渠底高程相差4.76，一级边坡系数为2；二级平台与一级平台高程相差5.57m，二级边坡系数为1.5；三级平台与二级平台高程相差5.50，三级边坡系数为1.5；四级边坡系数为1.5。

4 尾水渠沿线水稻田和养鱼塘现状

尾水渠边农田均分布在渠线桩号0+400～1+065两侧，距尾水渠边线最近距离为10m，田间沟网密布。2012年下半年在尾水渠开挖后，稻谷已收获。现大部分农田未发现供水，基本处于未种殖状态。新鱼塘于工程开挖期间修建，其底面高程为原地面高程，均分布在尾水渠桩号1+300～2+500右侧。新鱼塘距离尾水渠边线最近距离55m，最远距离320m，部分处于原设计尾水渠范围内，目前暂未蓄水养殖。老鱼塘主要分布在新鱼塘右侧，距离尾水渠开挖边线最近距离280m，现处于正常养殖状态，处于尾水渠线上鱼塘、田地已被征收（征收面积大于施工占地面积）。

5 现状分析

尾水渠旁边水稻田是经过多年灌溉含泥量很大的河水在表面淤积了一层泥土改造而成，水稻属于季节性农作物，水深一般保持（5～20）cm。尾水渠道旁水稻田取水于托什干河，托什干河汛期泥沙含量较大，经多年灌溉水田内已形成一层厚约5 cm的防渗泥膜，在用水季节能保持20 cm水深不渗漏。根据现有地质水文资料，工程区内地下水位埋深约为（2～3）m。尾水渠未开挖前就存在一定的渗漏现象，主要靠灌溉渠供水给予补给，使庄稼得到水分补充，尾水渠开挖后地下水位下降，渗漏量增大，原有供水量不能满足庄稼往年所需水分补给。

鱼塘供水同样取自托什干河，老鱼塘经过2～3年灌溉含泥砂量很高的河水，蓄水沉淀后其底面防渗泥膜层形成，老鱼塘内基本不存在渗漏现象，且有塘间沟渠供水充沛，多年来老鱼塘养殖正常。新开挖鱼塘由于蓄水时间较短，鱼塘底层尚未形成防渗泥膜，且塘底部未采取任何防渗措施，其鱼塘底面为原戈壁地面，为砂卵石基础，即便尾水渠不开挖，渗漏现象也不可避免。

6 尾水渠开挖后沿线地下水渗漏计算及灌溉需水量（表1～表4）

按上述渗透系数经验值计算河口水电站尾水渠开挖后渗水量：Q=F1q1+F2q2

表1 各种土的渗透系数经验值 cm/s

表2 土层渗透系数K的经验值 m/d

表3 按土质颗粒大小的渗透系数K经验值 m/d

式中F1——渠道基坑底面积（m2）；

q1——渠道基坑每平方米底面积平均渗水m3/h量（m3/h）；

表4 渗水量计算结果

F2——渠道基坑侧面积（m2）；

q2——渠道基坑每平方米侧面积平均渗水量（m3/h）；

q1——基坑每平方米底面积平均渗水量（m3/h）。

从上述经验值查得尾水渠0+400～1+065段渗透系数4.35×10-2cm/s，属砾砂土层，无地表水，q1取下限0.24，尾水渠基坑属敞开放坡开挖，q2取25%。尾水渠1+300～2+500段段渗透系数6.4×10-2cm/s，属砾石土层，无地表水，q1取下限0.8，尾水渠基坑属敞开放坡开挖，q2取25%。

（1）尾水渠桩号0+400～1+065两侧农田及右侧老鱼塘地下水渗水量：

（2）尾水渠桩号1+300～2+500右侧新鱼塘地下水渗水量：

因此需要加大灌溉河水量为：∑Q=3.767m3/s

7 防渗处理措施

为解决新修鱼塘的漏水问题，采取了以下处理措施：

（1）在塘底铺设防渗塑料膜。

（2）在新建鱼塘底部回填厚约10 cm粘土防渗层。

（3）加大灌溉含泥量高的河水，争取早日在塘底形成防渗泥膜层。

（4）对尾水渠边坡护坡混凝土进行专门设计，做反防渗层的特殊处理。

（5）河口水电站工程正常运行后，适当提高1+250～3+500段尾水渠内水深，增加尾水渠衬砌长度可降低尾水渠周边至渠内渗透水头，减少渗漏量。

8 结 论

河口水电站布局合理，无移民搬迁，占地较小，灌溉与水能充分结合，原农田对农作物保土、保肥、保水已具备条件，从现场观察情况看，灌溉渠距离尾水渠边线仅10余米，农田种植灌溉水渗漏不明显。由于尾水渠开挖，地下水位下降，考虑到地下水温度较低，理论上稻田水温渠道开挖后较开挖前高，渗漏问题只需在水稻生长季节多灌水即可，且水费按规定是按面积收，对种植投入无影响，所以渠道开挖对稻田渗漏及保温问题可忽略不计。

新鱼塘灌水后渗漏快，说明新鱼塘与托什干河地下连通性较好，靠近东边鱼塘杂草多，西边鱼塘较少，说明东边鱼塘泥土覆盖层较厚，较西边鱼塘适合养殖。由于鱼塘地基与托什干河连通性好，其地下水位也相应受河水影响大，汛期鱼塘渗水少，枯水期鱼塘渗水多。大部分鱼塘受尾水渠开挖影响小，个别鱼塘渗漏现象严重，是因为鱼塘防渗膜不均匀，突出部位受枯水期地下水位下降而下沉。老鱼塘养殖状况良好，不需要采取进一步的处理措施，新鱼塘开挖后灌水期较短，鱼塘底面尚未形成防渗泥膜，存在一定渗漏现象，今后随着灌水时间的增加，鱼塘底面的泥沙厚度逐步加厚，防渗泥膜形成，渗漏问题可基本解决。

[1]毛昶熙.堤防工程手册[M].北京：水利水电出版社，2009.