[发明专利]在地下古河道古冲沟构筑地下水库的方法

摘要

一种在地下古河道古冲沟构筑地下水库的方法，包括对地下古河道古冲沟的勘察，设计地下水库坝体，地下水库库区防渗坝体设计，地下水库坝体的稳定评估，对地下水库坝体进行施工，对地下水库库区防渗坝进行施工，测绘地下水库纵剖面图，计算地下水库含水岩土层体积、地下水库蓄水量和地下含水层的平均分离水量；对地下水库蓄水量的科学利用，进行地下水库回灌补水措施。本发明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，能够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。

主权项

在地下古河道古冲沟构筑地下水库的方法，其特征在于，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；（3）地下水库库区防渗坝体设计，地下水库库区河床两岸地下分水岭标高要高于地下水库控制水位设计标高，以保证地下水库建成蓄水后，库区水不能往库外泄漏；对于库区局部河段地下分水岭标高低于地下水库控制水位标高的地段，构筑地下水库库区防渗坝；库区防渗坝体，由钢筋砼排桩和防渗排桩组成；钢筋砼排桩的设计如下步骤（A），防渗排桩的设计如下步骤（B）：（A）钢筋砼排桩的设计，钢筋砼排桩之间互相紧贴，桩径Φ800‑1000mm，桩端入岩层或地下不透水粘土层中1/3桩长；桩顶高度大于地下水库有效控制水位设计标高2.0‑3.0m；（B）防渗排桩的设计,防渗桩布设于钢筋砼排桩的水库内侧，紧贴钢筋砼桩之间接触的三角处，以防止钢筋砼桩之间空隙漏水；（4）地下水库坝体的稳定评估，通过计算坝体的抗剪强度进行验算；（5）按照步骤（2）的设计，对地下水库坝体进行施工，采用冲孔桩机或旋挖桩机为施工机械，先安排钢筋砼桩的施工，一个星期后安排坝体素砼桩的施工；（6）按照步骤（3）的设计，对地下水库库区防渗坝进行施工；（7）测绘地下水库纵剖面图，计算地下水库含水岩土层体积、地下水库蓄水量和地下含水层的平均分离水量；（8）对地下水库蓄水量的科学利用，绘制地下水库水位与蓄水量关系曲线图，以该曲线图为用水抽水的指南和依据，实行计划科学用水；在水库坝体上游侧设一口水位观测井，为水库中观测水位的永久观测井；抽水前，先观测水位，了解水库现存水量情况，然后按计划定时定量抽水；抽水后，把抽水时间迄止与抽水前后水位和抽水量记录立档；每次抽水后，要增加测量水位次数，掌握水位恢复的周期与历时时间；当水位尚未恢复之前，严禁超量抽水；（9）在枯水期，当地下水库出现最低水位历时较长时间时，进行地下水库回灌补水措施；补水措施如下：（A）在地下水库上游或支流建造集水柜、集水圹或集水库，然后将这些储水引入地下水库中；（B）从库外挖渠引水，把库外水源引给地下水库回灌补水；（C）在库外打井引水回灌补水。