塔里木河干流堤防工程地质隐患分析

杨 锐

(塔里木河流域工程建设处，新疆 库尔勒 841000)

塔里木河干流治理段全长893km，多处堤防先后出现险情。为了对堤防的险工段进行治理及加固，需对工程地质隐患原因进行分析[1]。

1 概 况

塔里木河干流上、中游之间地质条件基本相似。因此本次将干流上、中游的地形地貌、地质构造、地层岩性进行统一论述。肖夹克至英巴扎河段为塔河干流上游段，河道长495km。英巴扎至恰拉为中游段，河道长398km[2]。塔里木河流域地形呈西北高、东南低特点。地貌主要由河流、沼泽、湖泊、牛轭湖、沙坝、河间洼地以及古河道的风蚀半固定、半流动沙丘等地貌景观组成。地层由老到新分别为石炭系（C1-2）、白垩系（K）、新生界、第四系（Q）。区内地表均为第四系上更新～全新统堆积物，沉积类型有冲积、冲洪积、风积和河湖积，沉积厚度200～400m，岩性以粉砂、粉细砂和砂壤土、粉土为主。岩土体类型有砂类土和粘性土，建筑场地稳定性较好，个别地段有湿陷问题。河道两侧沙丘均为粉砂组成，沙丘多为活动～半固定，左岸沙丘活动较强。

2 地质构造及地震

2.1 地质构造

塔里木地台可划分为“四凹三隆”共7 个二级构造单元[3]。“四凹”中有“三凹”分布在周边，分别是北部的呈东西向分布的库车坳陷、西南部的呈北西向分布的西南坳陷、南部的呈北东向分布的于田——若羌断陷，平均宽度依次为50km、150km、70km。地台内部的唯一坳陷，是阿满坳陷，宽度最大，平均160km，也是古生代以来长期沉降，五大沉积旋回齐全的坳陷，形成了塔里木河流域120 万km2的地表水和地下水向塔里木河干流汇聚的地质构造背景。“三隆”的沙雅隆起，分布在沙雅县至库尔勒段，东西长约250km，面积是7 个二级构造中最小的；中央隆起由西北部的巴楚到塔中油田，折转向东至古城墟，是地台中面积最大的二级构造；它和东西向延伸的北民丰～罗布泊断隆属并列存在的上升构造，形成塔里木盆地南高北低的地质景观。

2.2 地震动峰值加速度及反应谱特征周期

塔里木河干流上、中游在塔里木地台中北坳陷的北部、下游转向南部，具坚硬基底和巨厚柔性盖层，无活动断裂，地质构造稳定。地震动峰值加速度≤0.05g（相当于地震烈度小于或等于Ⅵ度）；地震动反应谱特征周期：上、中游0.45s，下游0.40～0.35s。区域构造稳定性相对较好。

3 水文地质条件分析

独立封闭的塔里木盆地为内陆盆地，地下水从西向东、由南北两侧向塔里木河干流汇集。盆地内深厚的松散层，形成联通的空隙潜水含水层。松散层主要为粉砂、细砂和砂壤土，具中等富水性和透水性，渗透系数10～3cm/s 左右。干流区年降水量40mm 左右，入渗补给甚微；宽广的盆地，地形高差不大，地下水坡降小，流速甚微。洪水期侧向入渗、泛滥漫溢区入渗及沼泽、湖泊、水库、渠系、农田灌水入渗补给地下水。枯水期地下水侧向回渗以及灌区排水渠和泛滥平原区低洼低水位高于临界水深时，大气蒸发或植物蒸腾，这种排泄方式造成了土壤盐渍化。

由于长期不断蒸发积聚，区内地下水形成流域性的高矿化度水，深部矿化度皆＞10g/L；在补给源则有地下淡水，呈透镜体状，悬浮在高矿化度水层之上。非汛期塔里木河水质较差，矿化度已超过灌溉水使用标准。区内地下水类型为第四系孔隙潜水和承压水，埋深较浅。潜水在全区内均有分布，富水性差异较大，沿河道附近富水性较强，河道两侧沙漠区为贫水区；承压水主要分布于阿拉干以北塔里木河左岸冲洪积平原和罗布庄地区，冲洪积平原承压水富水性较弱，罗布庄地区地下水富水性中等。

4 现有工程建筑质量初步评价

塔里木河干流河床受中北坳陷构造沉降的控制，淤积严重，洪水漫溢，河床多次迁徙，古河道在南北方向上展布，上游区展宽40～120km 间，中游区展宽80～130km 间，与中北的坳陷展布范围基本一致。河床为数米厚的第四系冲积砂性土，土质松散是造成冲淘岸边，坍塌淤积、河水漫溢的原因。项目区内地形平坦，基本无大的不良物理地质现象存在，冻土深度一般0.2～0.4m、最大0.8m。

4.1 堤防工程

4.1.1 地形地貌

塔里木河流域主要为现代冲、洪积平原，两岸均发育为对称的Ⅰ、Ⅱ级阶地，宽度数公里。河床为现代冲积物构成，宽度300～1 000m 左右。南岸多有半固定或固定沙丘，北岸地势平坦，局部残留风积沙丘。

4.1.2 地层岩性

塔里木河流域主要为现代河流相沉积成因的松散地层岩性，覆盖层厚度200～400m。河床及漫滩为第四系全新统冲积堆积（Q42al）地层，两岸分布近似对称的冲、洪积成因的Ⅰ阶地（Q41al+pl），宽度100～5 000m 左右，台面高于现河床2m 左右。Ⅰ阶地后缘为第四系上更新统（Q31al+pl）冲、洪积成因的Ⅱ阶地，阶面宽阔，宽度达数公里。河床段岩性主要为细砂、粉砂，厚度不详；Ⅰ、Ⅱ级阶地表层为砂壤土和壤土，厚度1～14m。细砂、粉细砂、砂壤土和壤土的物理力学性质见表1。

表1 工程区地基土物理力学性质表

4.1.3 水文地质条件

1）地下水类型及埋藏深度：区内地下水类型主要为第四系孔隙水，局地有承压水。地下水的主要补给来源为塔里木河地表水，地下水位埋深分布如下：上游段：距河1km 范围内，埋深0～2.m，1km 以外埋深2～5m，年变幅在0.5～1.0m 之间。中游段：距河1km 范围内，埋深1.8～2.5m，1km 以外埋深2.5～8m，年变幅在0.5～1.5m 之间。

2）地下水化学性质：区内地下水矿化度2.04～16.41g/L，PH=6.89～7.70，为Cl-SO4-Na-Mg型水，矿化度较高。

3）水对混凝土的侵蚀性评价：地下水对混凝土具有弱腐蚀性，对普通硅酸盐水泥有中～强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有强～中等腐蚀性。

4）土对混凝土的腐蚀性评价：区内盐渍土对混凝土具有弱～中等腐蚀性，盐渍土对混凝土结构中钢筋具有弱～中等腐蚀性。

4.1.4 堤防工程建筑质量初步评价

历史上塔里木河是一条自然河道，沿岸无堤防工程，20 世纪90 年代开始当地有关部门在塔里木河两岸陆续修建了不连续简易堤防，运用后随着河道淤积抬高，部分堤防已被冲毁，加上工程管理薄弱，人为破坏严重，很多堤防已经损坏。

现状情况是中游段（英巴扎～尉犁县）修建了较为牢固的堤防，堤顶宽度4.0m，外边坡1∶1.5～1∶2，内边坡1∶2～1∶2.5，平均堤高出地面2～3m，由于河道附近地下水位一般均在0～2m 之间，因此护堤基础深度一般位于地面下0～2m 之间，筑堤材料为当地河道两岸沉积的粉细砂和细砂，土的颗粒细而均一。根据相关资料，粉细砂的渗透系数在10～3cm/s左右，渗漏较严重。不均匀系数Cu 为2.22 左右，土体渗透变形的破坏类型为流土。

左岸堤防经碾压而成，质量较好，相对密度Dr=0.55 左右，密实度较好，堤顶铺设有柏油路面；右岸堤防质量较差，相对密度Dr=0.55 以下，密实度较差，受洪水冲刷后多处已经损坏。

塔河干流两岸修建的不连续简易堤防，质量差、相对密度Dr=0.55 以下，密实度较差。现状情况下枯水期主流能归槽，但洪水期则有大量洪水漫溢，形成了沿河两岸大、小不等的沼泽、星罗棋布的湖泊，导致水量在上、中游大量耗散。

4.2 护岸工程

区内塔里木河河道河床宽阔，岸坡平缓，形成的自然边坡高度有限，岸坡岩性为具有软结构面的双层结构岩层，边坡高度一般1～2m，最大3m，由于河道不稳定，受河水淘刷在河岸多处经常出现垮塌现象。

4.3 控导工程

塔里木河各支流均发源于山区，河水含沙量随河水量的增加而增加，这种大量含沙水流对易被淘刷的粉细砂河床的塔里木河来说，无疑是影响和造成河流左右摆动，使河床环境变异的主要动力。为了控制洪水流向，塔里木河主要是上游沿岸修建了少量丁坝一类的控导性工程，均修建在塔里木河沿岸及河床。大部分工程为当地材料及干砌石、浆砌石，标准较低。

河道两侧已有生态闸（堰），引水流量一般为4～12m3/s，少数达30m3/s，工程属五级水工建筑物。生态闸（堰）体大部为钢筋混凝土结构，质量较好，地基主要为粉砂和砂壤土，局部夹壤土层，其物理力学性质具有随深度增大而增大的特点，其物理力学性质指标参见表2。混凝土与砂壤土、砂土、壤土间的摩擦系数取值0.35。区内地下水位埋深0～3m，地下水对混凝土、钢筋混凝土具有硫酸盐中等腐蚀性。

5 结 语

塔里木河干流为冲积泛滥平原，泥砂淤积，河床浅显，洪水期易漫溢。河汊支流较多，沼泽、湖泊、平原水库、牛轭湖等分布较广。通过分析探讨可知，塔里木河干流沿岸已成防洪工程简陋，病险问题较多，抗洪能力差，防洪标准低，难以有效防御洪水的侵袭。造成病险的原因主要是：区内河道岸坡在河曲地段稳定性较差，凹岸会产生坍塌和地裂缝等不良工程地质现象，尤其是岸坡岩性为双层结构时，沿软弱面易产生坍塌；塔里木河河床母质由细沙和粉细砂组成，易被洪水淘刷。鉴于塔里木河干流段水文地质及工程地质条件变化较大，建议下阶段应针对不同地貌类型开展地质工作。为堤防工程布防和加固提供了科学依据。