文峪河水库地质概况.doc

一水库基本情况文峪河水库位于山西省文水县北峪口村北，地理位置，北纬3731，东经11200。文峪河水库是汾河支流文峪河上的一座以防洪为主，结合灌溉发电等综合利用的大（2）型年调节水库，总库容1.13亿m3。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、汇洪供水发电洞及水电站等建筑物。水库于1959年始建，1961年拦洪蓄水，1970年移交管理，由于水库地质条件复杂，工程质量差，施工期就成为病险库，存在诸多问题，运用中曾进行过局部加固。水库大坝原设计防洪标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。水库担负着吕梁地区的交城、文水、汾阳、孝义和晋中市的平遥、介休等6县市的247个村镇、30余万人口防洪、灌溉任务，灌区设计灌溉面积51.24万亩，有效灌溉面积49.65万亩，实际灌溉面积39.25万亩。文峪河为黄河流域汾河水系最大支流，发源于吕梁山东麓关帝山区，径流方向为NW-SE，主河道全长158.6km，流域面积4112.4km2，坝址区以上河道长90.4km，控制流域面积1876km2。本区属半干旱大陆性气候并受地区性水气候控制，其特点为降水少而集中，且蒸发量大。年平均降水量500mm，6-9月降雨量约占全年降水量的70%，年平均蒸发量约1500mm。气温变幅大，年最高气温一般在34-38，最低气温一般在-14-17，年平均气温12。夏季多西南风及偏西风，冬季多西北风，最大风力可达9级，冰冻期约5个月，土壤冻结层厚0.6-0.8mm。本区经济以农业为主，盛产小麦、棉花、高梁、谷子等，还有少量牧业。文峪河上游为森林区，为关帝山林场。工业为炼铁、造酒业和手工业。水库枢纽建筑物距太汾公路干线2km，公路产叉点南距文水县城10km，北距交城县城10km，距太原60km，公路交通十分方便。二工程现状文峪河水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪供水发电隧洞、水电站等建筑物组成。大坝为水中倒土坝，分为副坝段和主坝段，最大坝高56.07m，坝顶长720m，宽6m，坝基砂砾石层设10m宽粘土截水槽；溢洪道位于大坝左侧，全长690m，堰净宽24m，设计泄量611m3/s，校核泄量1050 m3/s，由引水渠、闸室、急流槽、陡坡、消力池、平底渠、挑流鼻坎等组成；泄洪供水发电洞位于大坝右侧，为圆形有压输水洞，洞径5m，长550m，设计泄量278m3/s，校核泄量293 m3/s，隧洞由进水塔、压力主洞、发电支洞、出口闸室及消力池等组成；水电站为坝后引水式水电站，装机两台，总装机容量3500kw。文峪河水库大坝两岸有滑坡体存在，左岸滑坡体位于溢洪道引水渠进口左侧，为一古滑坡活化发生的新滑坡，滑坡体体积26000m2，厚度约13m，属顺层牵引式滑坡，滑动面是P2sh-7岩组底部紫红色泥页岩层，厚0.2-0.6m。滑动面倾角14-17，滑床为砂岩。右坝肩存在潜在滑动块体，位于坝顶以下至下游坝坡与右岸山体接触部位，长约120m，宽约120m，面积约7200m2，滑块体厚平均约23m。右坝体潜在滑动块体的潜在滑面为泥页岩层（P2sh-7顶部泥页岩层），滑床为P2sh-7紫红色泥质粉砂岩、砂质泥岩、砂质泥岩、泥页岩。岩体裂隙及裂隙密集带较发育。三工程地质1区域地质（1）地形地貌文峪河两岸地形分为三个区段，第一区段由发源地关帝山主峰孝文山（海拔高程2850m）向南及东南方向至西社村西高程渐降，两岸山峰耸立，河谷狭窄，山岩陡峻，谷川呈树枝状展布，为构造剥蚀高中山区；第二区段由西社村至北峪口村，为水库区，水库拦河大坝建于出山口，山峰高程在1000m左右，河谷开阔，河漫滩和侵蚀阶地发育，为构造剥蚀中低山区；第三区段由出口至汇入汾河河口处，为晋中平原区，也是文峪河水库灌溉区。（2）地层岩性本区地层岩性由西向东由老至新依次出露太古界和元古界的黑云斜长片麻岩、花岗片麻岩、变粒岩及片岩；震旦系与古生界寒武系、奥陶系石英岩状砂岩、砂岩、灰岩、白云岩；石炭系、二迭系、三迭系砂页岩等。库区主要出露二迭系上统石千峰组（P2sh）砂岩、泥页岩层。在现代河谷及河谷两侧山坡地带分布有新生界第四系松散堆积物。（3）构造文峪河水库所处大地构造位置为吕梁太行断块五台块隆的西南部狐堰山山字型褶带前狐顶与南东侧反射弧接合部位，东与晋中断裂陷的西谷南庄凹陷接壤，西社大断层和交城大断裂控制着水库区构造格架。文峪河水库拦河大坝位于交城大断裂上升盘河流出山口处。（4）地震及区域稳定性据中国地震烈度区划图山西省部分（1990 ，1：400万）本区地震烈度为7度。区内构造地震频繁，每隔两三年便有一次地震发生。在文峪河水库及附近地震震级均在5级以下，一般为2-3级。2 坝址区工程地质条件（1）地形地貌坝址区河床高程785-790m左右，两岸山顶高程860-950m，河流两岸残存有四级阶地。I级阶地分布于河床两岸，为河流堆积阶地，II级为基座阶地，发育于河谷左岸，规模较大，形成一黄土台地，大坝副坝就建于黄土台地上。III、IV级阶地均为基座阶地，分布于大坝溢洪道两侧及左右坝肩下游山坡上。（2）物理地质现象滑坡：坝址区基岩为二迭系石千峰组砂岩、泥页岩，岩层呈单斜构造，倾角一般15-20。河流和沟谷切割强烈，山体在沟谷河岸形成陡崖临空面，裂隙较发育，在水和地震等因素诱发下易产生滑坡，帮区内滑坡发育。据坝址区工程地质测绘，在1.3km2范围内滑坡古滑坡就有8处。这些滑坡规模大小不一，滑坡面主要为软弱夹层泥页岩，滑面倾角一般为15-18，与岩层倾角一致，滑床为中厚层砂岩或砂岩与泥页岩互层，多为顺层牵引式滑坡。其中与工程关系较大的滑坡有两个。基岩风化：坝址区基岩岩石类型主要有两类，一是砂岩类，二是泥页岩类，两类岩石抗风化能力均不强。全强风化带厚度1m左右，中等风化带深度5m左右，微风化带厚度10-15m。（3）地层岩性坝址区基岩主要为二迭系石千峰组（P2sh）砂岩、粉砂岩夹泥页岩及砾岩，根据岩性组合由老至新分为10个岩组。第四系松散层岩性中细粒土有低液限粉土，黄土状土，粗粒、巨粒类土有混合土卵石等，以低液限粉土、黄土状土、混合土卵石、卵石混合土、级配不良砾、碎石混合土为主，分布于河床，阶地及两岸山顶、山坡上。（4）地质构造坝址区位于崖底倾伏背斜的东南翼，距背斜轴部500m。河两岸岩层呈现单斜构造。区内未有较大型断裂构造出现，但小型断层则较多，但规模较小，断距一般小于1m。区内裂隙较发育，主要有三组。裂隙多属构造裂隙，裂缝宽多在2-10mm，裂隙面上附有钙质（方解石）薄膜，多无充填，少数有粘土和碎石块充填，延伸长度5-20m。岩体线性裂隙率一般1-2条/m，节理裂隙切割深度一般与岩性有关，在砂岩中多切穿岩层，在泥页岩层中张开度多较小，较密集，一般不切穿泥页岩层。（4）水文地质条件 根据地下水的赋存条件，坝址区地下水可分为碎屑岩类裂隙类裂隙潜水和松散岩类孔隙潜水两类。碎屑岩类裂隙类裂隙潜水分布于库岸及河床下基岩内，岩层透水性受裂隙发育程度影响，在平面上具有不均匀性。松散岩类孔隙潜水主要分布于主河床及I、II级阶地中，含水层主要为第四系洪冲积的粗、巨粒类土及含巨粒土层，受大气降水、库水渗漏和碎屑岩类裂隙水补给，潜水流向与河流径流方向近于一致，向下游排泄。总之，文峪河水库工程地质条件复杂，工程地质问题主要结论是：1）大坝大坝土体质量具有不均匀性；右坝肩存在绕坝渗漏及泄洪供水发电洞渗漏问题，渗漏水对右岸潜在滑动体稳定有不利条件。2）溢洪道溢洪道位于大坝左端，为河岸开敞式正槽溢洪道，堰宽24m左右，长约690m（包括闸室、泄槽、挑流鼻坎）。设两扇127m弧形钢闸门控制；泄槽底板采用钢筋砼结构，侧墙为浆砌石外喷砂浆，出口采用挑流消能。地质概述：溢洪道为沿原古冲沟开挖建筑而成，泄槽呈三个台阶弧形展布，从进口到出口相对高差47。3m。左右壁为单薄山梁，梁顶面宽度过30-50m，出露地层为二迭系上统石千峰组第7-10岩组（P2sh-7-10）岩层呈单斜构造。溢洪道两侧不对称分布有II、III、IV级基座阶地，阶地上覆盖有混合土卵石、卵石混合土层及低液限粉土、黄土状土层。基岩中裂隙发育，在泄槽左边坡上存在两个古滑坡和一具断层滑坡（H4、H5、H6）。H4、H5滑坡为古滑坡，均为顺层牵引式古滑坡，滑动方向正南，滑面为P2sh-9岩组紫红色泥页岩和砾岩透镜体，两滑体间距130m。H6为断层引起的古滑坡，位于溢洪道出口公路桥南头左侧陡坎上。断层产状为EN83，断距1m，长度大于15m。断层上盘形成滑体。滑体岩性为P2sh-7-10岩组浅褐色中厚层中细粒长石英砂岩，局部夹紫红色泥页岩，岩层产状为N85E.SE5。古滑坡体均处于泄槽左侧单薄小山梁上，滑体处地势较高，均处于地下水位以上，山梁上普遍覆盖有厚5-20m的低液限粉土层或黄土状土层，两边为溢洪道和冲沟，排水条件良好，地表水不易渗入；故滑面被子侵蚀软化或泥化的可能悸性较小；滑坡体滑向与泄槽走向平行，前缘有一定山体抗阻力，除H4滑坡外，总体处于稳定状态，建议对H4滑坡体进行护坡整治。 左侧存在古滑坡，边坡稳定性较差，易产生局部坍塌。 古冲沟和右侧、级基座阶地段，汇槽浆砌石边墙低，边坡具坍塌掉块现象。3）泄洪供水发电洞泄洪供水发电洞位于右岸基岩山体内，为圆形压力隧洞，进口设岸塔式进水塔，塔内设9.925.66m斜拉平板事故门一道，出口设有4.54.5m弧形工作门一道，其后设消力池消能。洞径原为5m，后喷浆加固，现局部为4.88m。主洞进水口底高程803.77m，出口798.25m，总长550m，走向N2W，在桩号洞0+411.1m处接内径2.5m的支洞。后接直径为2m的压力钢管至电站厂房引水支管。 隧洞水文地质条件与工程现状：隧洞处于右岸山岩体内，右岸山体水文地质条件受库蓄水水位的影响，隧洞水文地质条件也受库水位制约。当库水位达到正常蓄水位（836。6m）时，桩号约0+480以前段，处于地下水位之下，当库水位在820m左右时，桩号约洞0+350m以前处于地下水位以下。隧洞为有压洞，洞身存在渗漏问题，虽然经过灌浆处理整治，但效果不佳。建议对泄洪供水发电洞进行防渗处理。右岸山体整体处于稳定状态，但存在一潜在滑动块体，发电支洞处于右岸山梁的东南边缘，桩号支0+010以后约有100m处于潜在滑动块体之内，该块体一旦活动将对支洞造成直接破坏。隧洞存在的主要工程地质问题为隧洞渗漏，渗漏水对右岸潜在滑动块体有不利影响，泄洪供水发电支洞处于潜在滑动块体影响范围内，其安全受潜在滑块体状态制约。4）左岸滑坡体稳定性左岸滑坡体为新老滑坡的复合体，据初步估算，在水库正常工作状态下处于稳定状态，在校核洪水位下也处于稳定状态，在水库正常工作状态遇7度地震或正常工作状态下有高裂隙静水压力影响时处于不稳定状态；左岸滑坡上部岩层破碎，有局部滑塌的可能。滑坡一旦产生整体滑动，将阻塞溢洪道进口而影响泄洪，甚至进一步威胁到大坝的安全。5）右岸潜在滑动块体稳定性右坝肩头具有潜在滑动的条件。据初步估算，当滑面未泥化，滑体在自然状态下，含水率变化不大或滑体局部饱和，饱和厚度小且无其它不利因素影响时，处于稳定状态；在上述条件下下若遇7度地震时，处于临界状态；当潜在滑动面泥页岩泥化，则处于不稳定状态。块体一旦滑动，将威胁泄洪供水发电支洞和坝体安全，需采取安全措施。四工程任务和规模文峪河水库是以防洪为主，结合灌溉、发电等综合利用的水库，灌溉主要供水目标是山西省十大灌区之一的文峪河灌区。文峪河灌区是山西省大型自流灌区之一，是吕梁地区的主要粮棉产地。文峪河灌区设计灌溉面积51。24万亩，有效灌溉面积49.65万亩，现实际灌溉面积39.25万亩。其中纯井灌4.63万亩，河井双灌12.49万亩，纯河灌34.12万亩。目前灌区沿文峪河依次设文峪河水库泄洪隧洞出口齿坝，水库总渠首、古贤、跃进、汾孝、磁窑河平汾公路桥闸等六处取水口。设置总干、干、支、斗、农五级固定渠道。该灌区的引水方式属多首有坝自流引水，为多口取水的灌溉工程系统。它是由1座大型水库、6座中型水闸（其中灌区管理5座），1座齿坝引水，1条总干渠，4条干渠、27条支渠和982条斗农渠的渠系组成。灌区进行节水改造后，灌区设总渠首1座，总干2条，干渠6条，