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永定河滞洪水库工程地质分析简介

永定河是海河流域的重要河流，为缓解下游防洪压力，滞洪水库的建设成为关键工程措施之一。滞洪水库选址于河流中下游地势相对平缓、地形开阔的区域，工程地质条件较为复杂。区域地层主要由第四纪松散沉积物构成，局部夹杂古河道砂层，地基承载力较低，存在一定的压缩性和不均匀沉降风险。此外，区域内地下水位较高，对基础施工和防渗结构设计提出了较高要求。

在工程地质分析中，重点评估了地基稳定性、渗透性及地震响应特性。通过钻探、原位测试与室内试验，查明了土层分布特征，识别出部分软弱夹层和潜在液化砂层。为保障水库安全运行，需对基础进行加固处理，如采用深层搅拌桩、防渗墙等措施，提升地基承载力和抗渗性能。

总体而言db41∕t 2140-2021 转盘式地质钻机操作与维护技术规范，永定河滞洪水库工程地质条件复杂，需结合区域地质特征，科学制定地基处理方案，确保工程结构安全稳定，为区域防洪体系提供有力支撑。

北京市水利规划设计研究院郭铁柱

[摘要]通过收集资料和地质勘察，对永定河滞洪水库存在的主要工程地质问题进行分析评价。认为水库 以暂时性渗漏为主，各建筑物基础均为细砂层，当地震烈度为8°，砂层饱和状态时将发生液化危害，需地基处 理。且由碱活性试验砂浆棒检测法可知，砂砾料属可能具有潜在碱活性危害。 [关键词]工程地质：分析；永定河带洪水库

永定河是北京西部主要排洪河道，是首都防洪的关键。 为控制山峡洪水，拟利用永定河卢沟桥以下的稻田、马厂段 滩地开阔的地形条件，修建滞洪水库。上库为稻田水库，起自 大宁水库副坝左岸，下至永立桥。右侧为永定河右堤，左侧为 沿永定河右侧治导线新建大堤，库底高程48.00m，库容 3008万㎡。下库为马厂水库，上游与稻田水库的连通闸相接 下至老三坝，水库右侧为永定河右堤，左侧为沿治导线新建 大堤，库底高程47.00m，库容1381万m；两库总库容4389 万m²。主要建筑物包括小清河分洪闸扩建、进水闸、连通闸 和退水闸。对永定河滞洪水库勘察工作共分两个阶段进行。 可研阶段从1998年8月底开始，1998年9月底结束，通过收 集资料和工程地质勘察，对存在的主要工程地质问题进行了 初步评价。对建库所需天然建筑材料进行了初查，初设阶段 从1999年4月初开始，1999年8月底结束。基本查明了库 区、坝（闸)址区工程地质条件及各土体的物理力学性质。

永定河滞洪水库所在区域属山前沉降型平原河谷地貌， 永定河全新世以来在场区附近多次摆动、改道，至公元1698 年筑成系统堤防后，方被挟制于堤内。 永定河左堤以东为永定河冲积平原，地势由北向南逐渐 降低，地面高程49.0~42.0m，局部有采砂坑，坑中填有人

来自洪水期，所以本文在滞洪水库水文分析的基础上，主要 对滞洪水库不同频率洪水泥沙淤积情况进行分析。通过上述 计算分析可以看出，滞洪水库100年一遇洪水，大库方案淤 积量为2000多万㎡²，面旁侧库方案大部分来沙量由永定河

干流下泄，100年一遇淤积在库内的沙量约为780万㎡²，与 大库方案比较淤积量较少，通过机械清淤，可保持防洪库容 长期使用。因此，从解决滞洪水库泥沙问题方面考虑，论证推 荐的旁侧库方案优于大库方案。

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水库区的主要工程地质问题

库区渗漏有暂时性渗漏和永久性渗漏两种。滞洪水库是 用于滞洪而不长期蓄水，库水滞留时间最长不超过10d，洪 峰过后，库水即刻下泻，因此水库渗漏主要为暂时性渗漏，渗 漏量估算可简化为库底垂向人渗和向两岸库外渗漏两部 分。库底渗漏量按下式计算： Q=FhoLl 式中：F一库底面积（m²）： ho一从库底到潜水位的深度或当无潜水时，从库底到 隔水层的深度（m）； μ一饱和差。 计算结果库底暂时性渗漏量为1330.7万㎡。 当库底地下水位以上的土体孔隙被垂直下渗的库水基 本饱和以后，库水将沿两岸向库外渗漏，由水库设计库容减 去库底暂时性渗漏量即为水库内所剩库容，由库容一水位关 系可知库底饱和后库内库水位。 稻田水库设计库容为3008.0万㎡”，饱和库底后剩余库 容为2417.2万㎡2，查库容一水位关系，库水位为52.5m，库

内水深约4.5m 马厂水库设计库容为1381.0万㎡”，饱和库底后剩余库 容为641.1万㎡²，查库容一水位关系，库水位为48.6m，库 内水深约1.6mg 由设计部门提供资料，洪水人库后，滞洪时间最长为10 d，根据地下水渗流理论，10d后水库渗漏水范围由下式计 算：

式中：L一td水范围（m)； α一传导系数； M一平均含水层厚度（m）： K一渗透系数（m/d）； 一逾水时间(d)。 由库内向库外渗漏的主要地层为中细砂、砾石及砂壤土 层，采用下式计算漏水段单宽渗漏量q（m/d·m）：

式中：M一库内含水层厚度（m）； M2一库外含水层厚度（m)； H一水库水位（m)； H一库外地下水水位（m)； Q一渗漏量（万m/d)： B一漏水段长度（m)。 计算中，根据过水断面的不同，分段进行计算。根据野外 参水试验、室内试验成果及经验数据，经综合考虑，中细砂及 砾石层渗透系数取值50m/d，研石层渗透系数取值75m/ d。由计算结果，稻田水库右岸渗漏量为0.20万m/d，左岸 渗漏量为26.2万㎡/d。马厂水库右岸渗漏量为3.8万m/ d，左岸渗漏量为1.8万m²/d。总渗漏量为32.0万m²/d。

水库蓄水后，库区周围土体浸润、饱和形成地下水水位 上升，大量的库水源源不断地渗漏，是引起地下水浸没的先 决条件，当地下水在径流区的下游无良好排泄出路时，或当 库区周围地下水深度小于土体的毛细上升高度与安全超高 时，便有可能产生地下水浸没。 对本水库而言，由于滞洪水库在库内滞洪时间不超过 10d，由前计算，水库右堤10d的退水长度仅在马厂~小马 厂村北（5820~9520m）段超出右堤外，退水距离为276.3m 左右，该堤段沿中细砂向库外渗漏。经计算，右堤外堤脚处渗 漏后水位达44.5m左右，该水位上覆土层为砂壤土，其毛细 上升高度为2.0~3.0m，安全超高为0.3~0.5m：取保守

北京水利2000年第4期

值，地面高程在48.0m之上，将不会出现浸没现象。马厂 小马厂村北一带地面高程均低于48.0m，经计算，沿右堤堤 脚外50~100m范围内会出现暂时性浸没现象，范围约0.27 km。

（1）流土 Pc> （2）管涌 ?

式中：Pc一土的细颗粒含量，以重量百分比率计（54）： n一土的孔院率（0.50）。

细砂层渗透破坏类型为流土。 根据土的物理指标，按下列公式计算细砂层临界水力坡 降』：

式中：Gs一土的比重（取最小值2.62）； e一土的孔隙比（取最大值0.99)。 得出细砂层临界水力坡降了=0.81，安全系数为2，允 许水力坡降为0.4左右。 综上所述，永定河滞洪水库在正常蓄水情况下，堤基细 砂层发生流土破坏的临界水力坡降了=0.81。允许水力坡 降可按0.4考虑。

各建筑物的主要工程地质问题

工程区地震基本烈度为8°，判定结果全新统细砂层在饱 水情况下地震烈度为8时，可能产生液化危害。存在液化问 题的主要建筑物有连通闸、退水闸、新建左堤，液化深度见表 1表2。

表1 闸基液化深度一览表

北京水利2000年第4期

时，河道中洪水水位为54.0m。当河道流量超过2500m2 后，洪水分流人滞洪水库。通过计算，稻田水库左岸反渗量为 20.96万㎡²/d；马厂水库左岸反渗量为6.77万m²/d。河道 洪水反渗仅补给地下水，在24h时段内，地下水位低于库底 高程，对滞洪水库库容不存在影响。

料场为整个库区开挖范围，地层岩性稻田库上游具上砂 下砾及马厂库区范围内具上砂、下粘性土的特点，属第四系 全新统冲洪积地层。稻田库区内细砂层厚度自上游至下游为 4.5~9.0m，马厂库区开挖范围内均为细砂层厚度6~10 m。砂成份以长石、石英为主，含少量云母及暗色矿物，层间夹 有砾石薄层；稻田库区在靠近大宁一带下层卵砾石厚度大于 7m，成份以辉绿岩、安山岩及凝灰岩等为主，灰岩、泥岩为 辅，磨圆较好，分选一般，充填中细砂，局部夹泥。试验成果与 规范指标对比见表3、表4及表5。

用租骨料试验指标与规范标

表4混凝土用细骨料试验指标与规范标准对比表

=0.81，中砂层J=0.82。安全系数为2，细砂、中砂允 许水力坡降可按0.40考虑。

根据设计提供的滞洪水库设计洪水过程线可知，100年 洪水过程约需20h消防工程4大系统专业施工方案，word版可下载，永定河河道流量达到2500m/

根据规程要求对比试验成果，可 以得出如下结论： (1)混凝土用粗骨料质量、下层各 项技术指标除含泥量偏高（2.1，应<1） 外，其它指标均符合要求。 (2)混凝土用细骨料的比重，云母

表6化学法碱活性试验结果

结果及分析结果见表6。 (2）砂浆棒检测法试验结果与分析。按照 试件16d的膨胀率将集料碱活性分为三类： ①膨胀率8<0.10%，集料无潜在碱活性 危害： ②膨胀率8>0.20%，集料具有潜在碱活 性危害： ③膨胀率0.10%≤6≤0.20%，集料可能 具有潜在碱活性危害。 试验检测结果及分析结果见表7。 根据碱活性化学方法的试验检测结果，永 定河滞洪水库上游附近河道的7个被检砂石 料试样中、有6个（1、3*、4、5、6、7"）均属无潜 在碱活性危害，唯有2试样恰在临界状态而判

定为可能存在碱活性危 害。 根据砂浆棒检测法试 验结果，在7个被检试样 中，有4个试样（3"、4"、5"、 7*）的膨胀率在0.10%~ 0.20%之间，属可能具有潜 在碱活性危害，另外3个试 样（1*、2、6"）的膨胀率均大 于0.20%，属具有潜在碱活 性危害。

表7砂浆静法碱活性试验结果

配比，并降低含泥量。 本工程混凝土用料在库区开挖范围内，仅稻田水库进水 闸下游1km内第二层砂砾石层中，粗骨料可开采储量为 24.67万m，细骨料储量为13.01万m²。 本次对混凝土用粗、细骨料的碱活性做了专门试验论 证。野外分不同地点共取了4组砂样和3组砾石样进行了室 内试验检测。为增加试验结果的可靠性中药厂施工组织设计，采用了化学方法与 砂浆棒检测法两种方法进行检测： (1)化学方法试验结果与分析。当试验结果出现以下两 种情况的任一种时，则还应进行砂浆长度法试验。