结合闸坝工程修建地下水库探讨

 摘要 当在河道上进行的闸坝工程处于可研阶段时，可根据地质资料和当地具体情况，因地制宜地修建地下水库，比单项修建地下水库节省大量资金，同时也使水资源得到了更合理的开发利用。该文就工程实践介绍了这方面的经验，具有较高的参考价值。 

　　关键词 闸坝；地下水库；选址；库积 

　　中图分类号 TV62+3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）04-0220-01 

　　地下水库可贮存地下水，采用回灌方式贮存地面水，具有不占地、库容大、投资少、蒸发损失小、安全可靠等优点。地下水库就是在地层中能贮存补给水源又便于开发利用的地下贮水层。美国21世纪水资源战略成果提出，地下水库是21世纪水资源调控的最主要手段。有关专家认为，目前过多的地表水库既占用大量土地，又造成大量移民搬迁，也导致库区外围出现次生盐碱地、沼泽地、地面湿陷、山体滑坡、崩岸等灾害性地质现象，再加上水库多建在河道上游，使河道断流，河水自净能力下降，沿河湿地消失，造成人为的生态环境破坏。此外，地表水库浪费水资源也很严重，一般情况下，地表水库的蒸发消耗为库容的30%左右。因此，地下水库是形成人、水、自然和谐的主要途径。 

　　我国北方山区、丘陵区气候条件差，下垫面特性复杂，因而出现局部、阵性降雨多，大范围普遍降雨机率小的现象，且降雨时空分布不均匀，经常发生春早、伏涝、秋吊现象，制约了农业生产的发展速度。为解决水资源短缺问题，北方山区、丘陵区主要靠修建蓄引水工程来解决，但这些地区植被覆盖率低，水土流失严重，土壤侵蚀模数大，修建的地表水库由于泥砂的淤积又严重影响水库的使用寿命。山区季节性河流多，有广泛的河漫滩地，可利用河漫滩地的砂砾石孔隙蓄水，修建地下水库[1]。 

　　辽宁省喀左县水泉灌区渠首工程结合闸坝修建地下水库，收到了显著效果。该渠首工程由3个部分组成，即进水闸、翻板闸、副坝。主闸体上部为水力自动翻板闸，下部为宽顶堰，全长182 m；副坝为土砂坝，下部采用黏土夯实形成截水墙至透水层底面，全长130 m。闸址位于大凌河谷地，东侧为丘陵区，西侧为中低山区，河谷谷底高程249 m，河面水位高程251 m，丘陵区地面坡度10°左右，最大高程302 m，最大切割深度10 m，以残坡积的棕黄亚黏土、粉土为主，中低山临河谷侧山崖陡峭，最大高程432 m，主要岩石为奥陶系中统的马家沟组O2m灰岩，河谷为漫滩堆积。 

　　闸址以上河谷漫长，漫滩开阔，平均宽度600 m左右，覆盖层主要由粉土层、砾砂层、卵石层构成，最大覆盖深度为7.0 m，地层岩性属奥陶系中统马家沟组O2m灰岩，由巨厚层含硅质结核白云质灰岩及含白云质花纹岩组成，岩性稳定，上部质纯[2]。根据地质资料，设计资料的综合分析，该闸址完全具备修建地下水库的条件。根据地下水库的结构要求，首先对堰体结构进行了更新，即将齿墙由堰体前缘后置于堰体尾部，使其上端与挑流鼻坎底部相接，下端嵌固于基岩之中，使其沿堰体轴线方向形成一道仰斜式防渗墙，这样不但增加了堰体的连续性、稳定性，同时较好地解决了基础以下的抗冻防冲问题。由底流消能调整为面流消能，节省了消力池，漫滩这2项工程投入资金119万元。 

　　由于堰体混凝土防渗墙与副坝截水墙的有效连结起到了截流作用，在闸坝前自然形成了一座新的地下水库。其库容计算公式如下[3-4]： 

　　式中：Q基―地下水库基本库容量（m3）；ΦV―含水层有效孔隙度（无量钢）；V―地下水库库区内的含水层体积（m3）；H―含水层厚度（m）；S―含水层分布面积（m2）。 

　　由上式计算得出，地下水库库容为120万m3。实现了地表水、地下水的联合调度，增加控制面积333.33 hm2，年发电量达到了120万kW・h。 

　　水泉灌区渠首工程地下水库的形成，不但使水工结构有了新的突破，也取得了良好的经济效益和社会效益，其经验证明：因地制宜地结合地面工程修建地下水库，是达到有效利用水资源，合理调配水资源，实现水环境改变的又一新途径。 

　　参考文献 

　　[1] 董国义，王彦东，乔春学.地下水库是北方山区解决水资源短缺的有效途径[J].中国水利，2002（5）：48. 

　　[2] 辽宁省朝阳市水利勘测设计院.喀左县水泉灌区渠首工程地质勘察报告[R].辽宁朝阳，1994. 

　　[3] 赵丽波，李顺，温德娟.辽宁滨海河谷地下水库建设研究[J].地质与资源，2011，20（4）：268-271. 

　　[4] 姜媛，沈媛媛，魏连伟，等.近地下水库理论与工程实践现状[J].城市地质，2012，7（3）：26-30.