[发明专利]在地下古河道古冲沟构筑地下水库的方法

说明书

技术领域

本发明是利用地下古河道古冲沟河床中的特殊地层、地形与地下水条件，构筑地下水坝，拦截与围堵地下含水层中的潜水，而建成地下水库的方法，属于水利工程建设领域。

背景技术

自上世纪八十年代以来，国内外媒体对我国发生的沙尘暴与旱灾等极端自然灾害进行了大量的报道与评论，其中有报道指出我国被沙漠化的面积已占国土总面积的三分之一。在我国，许多省市因旱灾缺水，大量吸取地下水源，致使地下水位急速下降，从而引起地面开裂下陷，给国家造成极大经济损失和人员伤亡。由于需水量与供水能力的矛盾逐年加大，越来越多的人投入到地下水库的研究中。

目前，尚没有一套较完善的系统方法，能够针对地下古河道古冲沟河床地质、地形及其含水层的特点与水源的补给条件，解决对地下各种不同含水岩土层的防渗问题，以及地下水坝的类型选择，坝高与坝顶溢流断面标高的设计，对地下水库的回灌补水，提高水库供水的持续性等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在地下古河道古冲沟构筑地下水库的方法，针对地下古河道古冲沟河床地质、地形及其含水层的特点与水源的补给条件，系统地解决各种不同含水岩土层的防渗问题，以及地下水坝的类型选择，坝高与坝顶溢流断面标高的设计，对地下水库的回灌补水和提高水库供水持续性的问题。

本发明实现上述目的所采取的技术方案是：在地下古河道古冲沟构筑地下水库的方法，包括如下步骤：

（1）对地下古河道、古冲沟的勘察，具体勘察步骤如下：

（A）勘察地下古河道古冲沟的地名、地层、成因、走向、长度、地下含水层厚度以及地下标高与地面标高；

（B）评估地下水源条件，在步骤（A）的基础上，进一步查明上游补给水源的类型，了解当地年降雨量、大气蒸发量以及库内地下水位的变化情况，包括丰水期最高洪水位标高、枯水期最低水位标高及历时和正常水位标高及历时；测出地下水库水力坡降，估算补给潜水流量，计算地下水库最高洪水位的过水最大流量、地下水库正常水位的过水流量和最低水位的过水流量；

（C）根据地下水库坝址基础的地质地形条件，选择较狭窄的壶口河段，地下河床底部为不透水岩土层，两侧为对称的形状呈“U”字型；坝体基础岩土层为完整坚硬，不透水性的岩土层；

（D）根据地下水库库区地质地形条件，选择地下河道较宽阔且较长的，较平缓的，有较厚的含水层的地层，以保证地下水库有较大的蓄水容量；库区内地下河床两侧分水岭标高高于地下水库控制水位设计标高，以保证水库建成蓄水后，库内水不能往库外泄漏；在喀斯特较发育地区，地下水库库区选择在喀斯特发育较弱，基岩较完整的河段，以防库水渗漏；

（2）设计地下水库坝体，具体步骤如下：

（A）坝型的选择，采用地下溢流坝的坝体类型；

（B）设计地下坝高与坝顶溢流断面，具体方法如下：

①、首先对拟建地下水库库区内地面现有的工、农、林、牧以及房屋和道路各种行业的活动总荷载对地面以下土层持力层承载力的要求进行评估，初步确定从地面至地下水库坝顶过水溢流断面顶部之间的土层厚度，即预留满足地面荷载的土层厚度；然后测出地下水库库区内丰水期最高地下水位标高与正常水位标高，地下水位标高变化较小保持历时最长时间，以月数计；

②、预留地面荷载持力层土层厚度的设计，用最高地下水位标高作预留地面荷载持力层土层底板标高，以确保在地下水库建成后，地下水库水位对库区地面及周边原有的环境生态，以及各种设施不受影响；

③、坝顶标高设计，以正常水位标高为地下水库坝顶设计标高，确保地下水库蓄水量的正常性与效益的持续性；

④、坝顶溢流断面设计，以地下水库最高水位标高与正常水位标高之间的断面高为坝顶过水溢流断面，确保丰水期最大过水流量能顺利地从坝顶溢流面通过，不会因洪水期水位上升，影响上部土层产生软化或下陷等现象；

（C）地下溢流坝体的设计，采用冲孔桩构建成地下连续墙防渗坝体，地下溢流坝主体结构为大直径钢筋砼排桩，桩之间互相紧贴，钢筋砼桩入岩为桩长的1/3桩长；在钢筋砼排桩上游侧紧靠每两条钢筋砼桩之间的接触三角处位置增设一排小直径素砼桩，以御防钢筋砼桩之间渗漏水；利用冲孔桩机在施工过程中，冲锤上、上冲击造孔把孔壁周边岩土层挤实，提高岩土层密实度、内摩擦角以及变形模量；