1、水電地質培訓教材水庫工程地質 各階段水庫區勘察的主要內容 n規劃階段：規劃階段： n了解水庫的地質和水文地質條件；了解水庫的地質和水文地質條件； n了解可能威脅水庫成立的滑坡、潛在不穩定岸了解可能威脅水庫成立的滑坡、潛在不穩定岸 坡、泥石流、坍岸和浸沒等的分布范圍；坡、泥石流、坍岸和浸沒等的分布范圍； n了解可溶巖地區的喀斯特發育情況，含水層和了解可溶巖地區的喀斯特發育情況，含水層和 隔水層的分布范圍，河谷和分水嶺的地下水位，隔水層的分布范圍，河谷和分水嶺的地下水位， 并對水庫產生滲漏的可能性進行分析；并對水庫產生滲漏的可能性進行分析； n了解重要礦產和名勝古跡的分布情況。了解重要礦產和名勝古

2、跡的分布情況。 水電地質培訓教材水庫工程地質 各階段水庫區勘察的主要內容 n預可研階段：預可研階段： n調查水庫區的水文地質條件，可能的滲漏地調查水庫區的水文地質條件，可能的滲漏地 段，估算可能的滲漏量；段，估算可能的滲漏量； n調查庫岸穩定條件，預測水庫坍岸情況；調查庫岸穩定條件，預測水庫坍岸情況； n預測水庫浸沒范圍；預測水庫浸沒范圍； n調查影響水庫建設的其他環境地質問題。調查影響水庫建設的其他環境地質問題。 水電地質培訓教材水庫工程地質 各階段水庫區勘察的主要內容 n可研階段：可研階段： n在預可行性研究階段勘察工作的基在預可行性研究階段勘察工作的基 礎上，針對水庫存在的地質問題，礎上

3、，針對水庫存在的地質問題， 開展水庫滲漏、浸沒、庫岸穩定性開展水庫滲漏、浸沒、庫岸穩定性 等專門性工程地質勘察工作。等專門性工程地質勘察工作。 水電地質培訓教材水庫工程地質 預可研階段預可研階段水庫滲漏工程地質勘察 目的是初步圈定水庫蓄水后可能發生滲漏目的是初步圈定水庫蓄水后可能發生滲漏 的地段，估算滲漏量的大小，初步評價滲的地段，估算滲漏量的大小，初步評價滲 漏對建庫的影響程度及處理的可能性，為漏對建庫的影響程度及處理的可能性，為 壩址選擇和回水高程的確定提供資料。壩址選擇和回水高程的確定提供資料。 n方法是測繪和必要的勘探。勘探剖面垂直方法是測繪和必要的勘探。勘探剖面垂直 于地下水分水嶺或

4、平行于地下水流向布置，于地下水分水嶺或平行于地下水流向布置， 孔深應達到可靠的相對隔水層或喀斯特發孔深應達到可靠的相對隔水層或喀斯特發 育相對下限以下的適當深度。育相對下限以下的適當深度。 水電地質培訓教材水庫工程地質 可研階段水庫滲漏地質勘察可研階段水庫滲漏地質勘察 對存在水庫滲漏地段進行專門性勘察，對存在水庫滲漏地段進行專門性勘察， 定量地評定滲漏量，為防滲措施的選擇定量地評定滲漏量，為防滲措施的選擇 和設計提供資料。和設計提供資料。 n首先進行比例尺首先進行比例尺l/萬萬1/2千的地質測繪，千的地質測繪， 其次，應平行于水庫滲漏方向布置勘探其次，應平行于水庫滲漏方向布置勘探 剖面線。剖面

5、線。 n查明水文地質條件及測得滲透系數后，查明水文地質條件及測得滲透系數后， 應根據邊界條件選用適當的公式估算滲應根據邊界條件選用適當的公式估算滲 漏量，以便為防滲措施的設計提供依據。漏量，以便為防滲措施的設計提供依據。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫滲漏水庫滲漏 水庫滲漏的類型水庫滲漏的類型 n暫時性滲漏是指水庫蓄水初期，庫水滲入庫水位以 下巖土體中未被飽和的孔隙、裂隙和洞穴等，使之 飽和而出現的庫水滲漏損失。 n永久性滲漏是指庫水沿具透水性的巖（土）體或構 造、巖溶滲漏通道等流向庫外的鄰谷、洼地或壩下 游產生滲漏的現象。是水庫滲漏問題研究的重點。

6、 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫滲漏水庫滲漏 永久性滲漏的地質條件永久性滲漏的地質條件 1、地形地貌條件：水庫與相鄰河谷間分水嶺的寬 窄和鄰谷的切割深度對水庫滲漏影響很大。 2、地層巖性條件：庫底和水庫周邊有透水巖層 3、地質構造條件：水庫所處的構造環境、連通庫 內外的構造破碎帶 4、水文地質條件：地下分水嶺的有無、高程及 其與水庫正常蓄水位的關系 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫滲漏水庫滲漏 水庫滲漏估算原則水庫滲漏估算原則 n根據滲漏地段的水文地質結構、滲流特性和邊界 條件，選擇適宜的水文地質計算公式估算

7、滲漏量。 存在多個透水層時，可分別估算滲漏量。 n應根據水文地質測試成果，經統計分析后給定各 透水層（組、帶）的滲透系數。要注意透水層 （組、帶）的不均勻性，具有多個透水層或明顯 滲透分帶的透水層，難以單獨估算滲漏量的，可 取各透水層（組、帶）滲透系數的加權平均值， 用以估算滲漏量。 水電地質培訓教材水庫工程地質 水庫滲漏估算 （下部有水平隔水層，潛水透水層均一的滲漏量計算） n式中： nq單寬滲漏量（m3/d.m） nK巖土體的滲透系數（m/d） nH1相對隔水層以上的水庫水頭（m） nH2相對隔水層以上的鄰谷水頭（m） nL滲漏距離（m） nQ滲漏總量（m3/s） nB滲漏總寬度（m） 2

8、 2121 HH L HH Kq BqQ 水電地質培訓教材水庫工程地質 水庫滲漏估算 （不同透水性的水平巖層的滲漏量計算 ） L HH TTKq cp 21 21 )( T1下層透水層的厚度（m）； T2上層透水層的過水部分的平均 厚度（m） 22 1211 2 THTH T 21 2211 TT TKTK Kcp Kcp兩層巖土體的加權平均滲透系數（ m/d ） 水電地質培訓教材水庫工程地質 水庫滲漏估算 （承壓含水層滲漏量計算 ） L HHmm Kq 2121 2 式中： m1水庫附近承壓含水層厚度（m）； m2同一承壓含水層在排水區的厚度（m）。 其它符號意義同前。 水電地質培訓教材水庫

9、工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫滲漏水庫滲漏 水庫滲漏的處理 n混凝土防滲墻 n防滲面板 n水平鋪蓋 n灌漿帷幕 n其它措施除以上措施外，在巖溶地區還常用 圍、隔、堵等措施解決水庫滲漏問題。 在水利水電工程中，究竟選用什么防滲措施， 常常要結合工程區具體地質條件綜合考慮確定。 水電地質培訓教材水庫工程地質 水庫浸沒工程地質勘察水庫浸沒工程地質勘察 n水庫蓄水后使庫區周圍地下水相應壅高水庫蓄水后使庫區周圍地下水相應壅高 而接近或高于地面，導致農田鹽堿化、而接近或高于地面，導致農田鹽堿化、 沼澤化及建筑物地基條件惡化、礦坑涌沼澤化及建筑物地基條件惡化、礦坑涌 水等，這種現象稱

10、為浸沒。水等，這種現象稱為浸沒。 n調查分析可能產生浸沒的地形、地層巖調查分析可能產生浸沒的地形、地層巖 性、水文地質等條件；通過地下水回水性、水文地質等條件；通過地下水回水 計算，預測地下水回水水位，進行浸沒計算，預測地下水回水水位，進行浸沒 評價。評價。 水電地質培訓教材水庫工程地質 不同階段浸沒勘察的任務 n預可行性研究階段預可行性研究階段預測水庫的浸預測水庫的浸 沒范圍沒范圍 n可行性研究階段應對已經圈定的浸沒可行性研究階段應對已經圈定的浸沒 區進行詳細勘察區進行詳細勘察確定浸沒區的范確定浸沒區的范 圍；查明防護地段的水文地質、工程圍；查明防護地段的水文地質、工程 地質條件，提出處理措

11、施建議。地質條件，提出處理措施建議。 水電地質培訓教材水庫工程地質 浸沒勘探要求 n浸沒區水文地質勘探剖面線應垂直 庫岸或平行地下水流向布置。勘探 點應采用坑、孔，且控制性鉆孔不 應少于2個，其中一個孔應靠近水庫 設計正常蓄水位的邊線布置，鉆孔 應進入相對隔水層；探坑應挖到地 下水位。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫浸沒水庫浸沒 水庫浸沒的地形地質條件水庫浸沒的地形地質條件 n地形地貌條件：地面高程低于或略高于水庫正常蓄 水位的盆地型水庫邊緣與山前洪積扇直接相接的地 段、喀斯特地區暗河出口位于水庫水位以下且暗河 系統有大片的溶蝕洼地地區、平原型水庫的

12、壩下游、 順河壩或圍堤或引水渠道的外側地段均易產生浸沒。 地面越是寬闊低平，則浸沒范圍越大。 n廣西因庫水位頂托，巖溶地下水排泄不暢產生的內 澇較多。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫浸沒水庫浸沒 水庫浸沒的地形地質條件水庫浸沒的地形地質條件 n巖性條件：庫岸帶為透水巖層，易產生浸沒。 n水文地質條件：蓄水前地下水埋藏較淺，地下水排 泄不暢，蓄水后地下水壅高，地下水補給量大于排 泄量的庫岸地段、閉封或半封閉的洼地、沼澤的邊 緣地帶，易產生浸沒。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫浸沒水庫浸沒 浸沒判別分初判和復判

13、兩個階段。 初判初判-不易產生浸沒地區的標志不易產生浸沒地區的標志 1、庫岸或渠道由相對不透水巖土層組成，或調查 地區與庫水間有相對不透水層阻隔；且該不透水層 的頂部高程高于水庫設計正常蓄水位。 2、調查地區與庫岸間有經常水流的溪溝，其水位 等于或高于水庫設計正常蓄水位。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫浸沒水庫浸沒 初判初判-易產生浸沒地區的標志易產生浸沒地區的標志 1、平原型水庫的周邊和壩下游，順河壩或圍堤的 外側，地面高程低于庫水位地區。 2、盆地型水庫邊緣與山前洪積扇、洪積裙相連的 地區。 3、潛水位埋藏較淺，地表水或潛水排泄不暢，補 給量大于

14、排出量的庫岸地區，封閉或半封閉的洼地， 或沼澤的邊緣地區。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫浸沒水庫浸沒 復判復判-在初判的基礎上進行在初判的基礎上進行。 主要是三個方面的內容： 1、核實和查明初判圈定的浸沒地區的水文地質條 件，獲得比較詳細的水文地質參數及潛水動態觀測 資料； 2、建立潛水滲流數學模型，進行非穩定態潛水回 水預測計算，繪出設計正常蓄水位情況下，庫區周 邊的潛水等水位線預測圖，預測不同庫水位時的浸 沒范圍； 3、除復核水庫設計正常蓄水位條件下的浸沒范圍 外，還要根據需要計算水庫運用規劃中的其它代表 性運用水位下的浸沒情況。 水電地質培訓

15、教材水庫工程地質 潛水回水計算潛水回水計算 22 1 2 2 Hhhy 隔水底板水平、陡直河岸、無滲入均質介質的穩定態潛水 回水計算模型與公式如下。 對于非穩定態的潛水回水計算，需要采用數值法進行計算。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫浸沒水庫浸沒 地下水臨界埋深的確定方法地下水臨界埋深的確定方法 n一是根據浸沒地段所在地區的具體水文地質條件、農業科研 單位的田間實驗觀測資料和當地生產實踐經驗確定。 n二是計算（根據上述方法確定浸沒的臨界地下水位埋深有困 難時）： HCrHkH 式中HCr浸沒的臨界地下水位埋深（m）； Hk地下水位以上，土壤毛管水上升

16、帶的高度（m）； H安全超高值（m）。對農業區，該值即根系層的厚度； 城鎮和居民區，該值取決于建筑物荷載，基礎型式和砌置深 度。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫浸沒水庫浸沒 水庫浸沒的判別標準水庫浸沒的判別標準 n浸沒評價根據當地浸沒監界值與潛水回水位埋深之 間的關系確定，當預測的潛水回水位埋深值小于浸當預測的潛水回水位埋深值小于浸 沒的臨界地下水位埋深時沒的臨界地下水位埋深時，該地區即應判定為浸沒 區。 水電地質培訓教材水庫工程地質 水庫庫岸穩定 n水庫回水使水庫沿岸的自然條件 發生顯著變化，使原本自然穩定 的邊坡，穩定條件惡化，形成各 種破壞現象

17、。 n重點勘察研究范圍是近壩地段 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-庫岸穩定庫岸穩定 水庫岸坡穩定性研究的主要內容水庫岸坡穩定性研究的主要內容 n地形地貌條件，河谷結構類型，沖溝發育情況； n庫岸巖土體性質，完整程度，風化狀態，巖體應力 狀況； n巖體中各種結構面（層面、斷層、節理裂隙、軟弱 夾層等）與庫岸坡向的組合關系； n庫岸地下水特征及動態變化，泉水分布及特征； n庫岸穩定現狀，變形破壞的發育階段，變形破壞跡 象和位移監測資料； 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-庫岸穩定庫岸穩定 水庫岸坡穩定性研究的主要內容水庫岸坡

18、穩定性研究的主要內容 n庫水位的變化情況，特別是抽水蓄能電站庫水位劇 烈變化情況； n降水、地震、地下礦藏開采以及其它天然和人為活 動情況等。 在對以上內容分析的基礎上，對庫岸進行工程地 質分段研究和評價，評價庫岸、潛在不穩定庫岸和 現行破壞體的穩定現狀；預測它們在水庫蓄水過程 中和運行期（庫水位驟降或頻繁升降）的發展趨勢； 邊坡失穩的可能性和變形破壞機制、規模；提出處 理措施等。 水電地質培訓教材水庫工程地質 水庫滑坡 n關于滑坡的特征、分類、穩定影響因素 和評價方法等將在“邊坡工程地質”中 介紹 n關于水庫滑坡引起的涌浪問題，重大工 程采用模型試驗或數值分析方法可以進 行估計和評價。 n滑

19、坡體入水后所造成的水體反應非常復 雜，計算邊界條件不得不進行充分簡化， 采用計算方法獲得的浪高常具有局限性。 水電地質培訓教材水庫工程地質 水庫滑坡部分的重點 n垂直滑坡體的滑速計算 n式中 m滑體單寬質量，kg； n g重力加速度，m/s2； n L滑體水上部分滑面長度，m； n H滑坡體水上部分重心至水面高度，m； n 滑面傾角； n f滑面摩擦系數； n c滑面的粘聚力，Mpa。 n關于涌浪高度計算建議大家了解 gH gm Lc fV2 sin cot1 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-庫岸穩定庫岸穩定 n坍岸預測剖面，應垂直于庫岸布置，坍岸預測剖面

20、，應垂直于庫岸布置， 近岸邊的鉆孔應打到水庫死水位以近岸邊的鉆孔應打到水庫死水位以 下下510m或陡坡腳，其余坑孔深度或陡坡腳，其余坑孔深度 則根據具體情況確定。則根據具體情況確定。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-庫岸穩定庫岸穩定 水庫塌岸水庫塌岸 n塌岸的過程見下圖 n勘察的目的是預測塌岸的寬度（圖e） 水電地質培訓教材水庫工程地質 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-庫岸穩定庫岸穩定 水庫塌岸預測的常用方法水庫塌岸預測的常用方法 n卡丘金法 n卓洛塔廖夫圖解法 n我國黃土地區水庫塌岸長期預測 都是半經驗的東西總結出來

21、的，南方不都是半經驗的東西總結出來的，南方不 一定合適。一定合適。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫誘發地震 n因蓄水而引起庫盆及其鄰近地區原有地 震活動性發生明顯變化的現象，簡稱水 庫地震。 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質水庫工程地質-水庫誘發地震 n水庫誘發地震的基本特征 n發震概率：國內外統計資料表明，出現水 庫地震的工程占水利水電工程總數的比例 不足0.1，但隨著壩高（蓄水深度）和 庫容的增大，其所占比例明顯增高。 n空間分布：平面上，震中的主體部分集中 在庫盆和距庫岸35km以內的地方，特 殊情況下（例如區域性大斷裂帶橫穿庫區 或水庫沿喀斯特暗河形成地下支汊），也 不至超過10km。垂向上，一般都屬于極 淺震，震源深度在35km以內； 水電地質培訓教材水庫工程地質 第四章第四章 水庫工程地質