泉州市洛江區八峰水庫水文地質條件淺析

李高明

(泉州市洛江區農業水務局， 福建 泉州 362011)

泉州市洛江區八峰水庫水文地質條件淺析

李高明

(泉州市洛江區農業水務局， 福建 泉州 362011)

為保障八峰水庫科學、合理選定設計參數，本文針對壩址處的水文地質條件進行分析，以期為類似水利工程前期勘測設計提供參考。選定溪口水文站作參證站，推算參證站多年平均徑流量，利用降雨徑流關系推算壩址處多年平均流量。工程區屬中低山丘陵地貌，應按Ⅶ度抗震設防，庫盆多由凝灰熔巖組成，局部為第四系坡殘積層覆蓋。壓水試驗表面，相對隔水層埋深：右岸6～20m，左岸5～17m，河床約1m。

八峰水庫； 參證站； P-Ⅲ型曲線適配； 設計洪水； 地震動峰值加速度

1 概 述

泉州市洛江區地處福建省東南沿海，洛陽江畔，東西寬16.7km，南北長42.6km，東北隔洛陽江與惠安縣相望，北臨仙游縣，西連南安市，南接泉州市豐澤區，是泉州市東北區軸心。八峰水庫位于洛江區羅溪鎮北部洪四溪八峰山，是一座以供水為主結合灌溉的水利工程。水庫建成后，與上游車戽、前洋水庫聯合調度，日供水能力將達3.0萬t/d，可滿足下游2500畝農田灌溉用水需求。

八峰水庫位于羅溪上游，壩址以上控制流域面積33.65km2。羅溪流域地勢由北向南傾斜，河流全長41km，平均坡降7.8‰，水系呈條帶狀，支流眾多，水資源較為豐富。流域內峰巒疊嶂，地勢北高南低，河道兩岸基巖裸露，坡陡流急，上下游落差較大，河系發育，屬山區河流。至2002年，流域內已建成中型水庫1座，小(1)型水庫4座，小(2)型水庫11座，塘壩110處。

2 水文條件分析

2.1 基本資料分析

八峰水庫流域未設水文測站，附近木蘭溪流域上游古賴溪設有溪口水文站，控制流域面積20.9km2，1986年設站觀測至今，具有雨量、流量測數，屬國家級水文站。木蘭溪流域上游苦溪建有古洋水庫，控制流域面積26.81km2，中型水庫，具有1962年至今的雨量、流量資料。

八峰水庫以上流域共有4個雨量站：西頭埔、馬甲、巷仔、羅中。西頭埔、馬甲設于1956年，具有1956年至今的雨量觀測資料；巷仔具有1972—1975年、1978年至今的雨量觀測資料；羅中具有1956—1958年、1964年至今的雨量觀測資料。

參證站古賴溪溪口水文站以上流域共有5個雨量站：內洋、佛堂、溪口、金沙、度尾。內洋、佛堂、溪口均于1985年設站；金沙于1965年設站，度尾于1956年設站，均具有設站至今的雨量觀測資料。

2.2 水文氣象條件分析

羅溪流域屬南亞熱帶氣候，四季分明，暖熱濕潤，日照充足，雨量充沛。多年平均氣溫20.7℃，多年平均無霜期358天。極端高溫39.0℃，極端低溫-1.8℃。絕對濕度19.9hPa，相對濕度76%，多年平均風速2.2m/s，最大風速25m/s。

羅溪流域多年平均年降雨量1480mm，多年平均陸地蒸發量720mm，多年平均水面蒸發量1110mm，多年平均徑流深760mm。受氣候和地形影響，降水量空間差異明顯，形成自南部沿海平原向西北部山區遞增的趨勢，并隨海拔的升高而增加。羅溪流域內降水量年內分配不均，年際降雨量變化較大，雨量主要集中在汛期4—9月，約占全年的70%。

2.3 徑流量分析

2.3.1 參證站徑流量分析

八峰水庫采用位于木蘭溪流域上游古賴溪的溪口水文站作為參證站。溪口水文站以上流域共有5個雨量站，分別對內洋、佛堂、溪口、金沙、度尾站的雨量資料進行相關分析[1-3]，延長各站自1956年起的雨量資料，推算5個站1956—2009年共54年雨量資料系列，得出多年平均雨量為1768.4mm，以此作為參證站的平均面雨量。

建立溪口水文站年平均徑流深與年平均降雨量的線性回歸方程，并進行溪口水文站年平均徑流深的數據插補延長，建立的回歸方程為y=1.028x-817.87，根據分析得兩者相關系數為0.93，相關性良好。經插補延長，溪口水文站1956—2009年多年平均徑流量0.66m3/s，多年平均徑流深1000.1mm，徑流系數0.566。

2.3.2 降雨徑流推算

八峰水庫壩址以上流域現有西頭埔、馬甲、巷仔、羅中4個雨量站的雨量觀測資料，將巷仔站、羅中站雨量觀測資料和西頭埔站雨量觀測資料做相關分析，將兩站的雨量資料插補延長至1956年，采用4個站1956—2009年共54年雨量資料的平均值作為八峰水庫流域內平均面雨量。按P-Ⅲ型曲線適線分析[4]，八峰水庫流域內多年平均降雨量為1578.7mm，Cv=0.20，Cs=2.5Cv[5]。

八峰水庫流域內無實測流量資料，壩址處徑流計算采用參證站降雨徑流關系加以修正進行推算，溪口水文站徑流回歸方程為y=1.028x-817.87。壩址處流量年內分配，1956—1961年采用降雨量相近年份的降雨年內分配比，1962—1985年采用附近古洋水庫相應年份的流量年內分配比，1986—2009年采用溪口水文站相應年份的流量年內分配比。

計算八峰水庫壩址處逐年各月平均流量，根據壩址處1956年4月至2009月3月流量系列資料，經頻率計算按P-Ⅲ曲線適線，計算得八峰水庫壩址處多年平均流量Q=0.865m3/s，Cv=0.37，Cs=2.5Cv，多年平均年徑流量2727.7萬m3，多年平均年徑流深810.6mm，徑流系數0.51。根據以上分析成果計算得八峰水庫壩址處不同保證率流量成果，見表1。

表1 八峰水庫年徑流分析成果

2.4 洪水計算

2.4.1 設計洪水分析

流域內洪水主要由峰面雨和臺風雨形成，以前者為主，多發生于4—9月，洪水特點是暴漲暴落，來勢兇，洪峰大。洪水設計采用暴雨推求洪水，根據《福建省暴雨等值線圖》查得該流域暴雨統計參數，見表2。

表2 暴雨參數

注CS=3.5CV。

根據八峰水庫流域特征值和暴雨統計參數，采用推理公式法、瞬時單位線法[6]計算，推得設計洪水成果，見表3。

表3 洪水計算成果 單位：m3/s

根據表3比較分析，從工程安全角度出發，采用推理公式法計算成果。設計洪水過程線根據福建省概化過程線進行計算，形狀系數r=Wi/(QmiT×3600)，設計洪水總量Wi=1000RiF。

經計算，八峰水庫50年一遇設計洪峰流量456m3/s，最大24h設計洪水總量833.5萬m3；500年一遇設計洪峰流量692m3/s，最大24h設計洪水總量1260.7萬m3。

2.4.2 施工期選擇

依據工程設計、施工條件要求，在枯水期中選擇幾個不同時段，根據溪口水文站實測最大流量資料，采用流域面積比法，計算得八峰水庫不同施工枯水期設計洪水成果。對各時段洪水成果比較分析，綜合考慮八峰水庫壩址工程條件，選用施工期長、施工洪水較大的10月至次年2月作為水庫施工枯水期，施工期P=20% 設計洪水計算成果見表4。

表4 八峰水庫施工枯水期洪水計算成果 單位：m3/s

2.5 水位-流量關系曲線

八峰水庫壩址處河段無實測水位、流量資料。壩址處河段順直，河床底部基巖出露，兩側岸壁有少量灌木，河底有雜草，根據河槽特征及該河段實測1∶1000地形圖，采用曼寧公式計算壩址處水位—流量關系曲線，見表5。

表5 八峰水庫壩址水位—流量關系曲線

3 地質條件分析

3.1 地質概況分析

工程區位于洛江區羅溪鎮，平潭—東山北東向構造斷裂帶西側，清流—安溪北西向斷裂帶東側，區內斷裂構造以北西向、北東向為主，高程為120.00～700.00m，屬中低山丘陵地貌。山體切割較深，山峰較高峻，河谷多呈“V”字形，山坡植被覆蓋較好，河谷兩岸山坡坡度一般在30°以上。

根據《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306—2015)，該區地震動峰值加速度為0.10g，堅硬場地的地震動反應譜特征周期為0.35s。建筑物設計時，應按Ⅶ度抗震設防。區內未發現活動性斷裂構造，區域地質構造相對穩定。

3.2 工程地質條件分析

庫區呈長條形，為山區峽谷型水庫。庫盆大部分由堅硬密實的凝灰熔巖組成，巖體透水性弱。庫區兩岸山體雄厚，無低洼啞口和斷裂構造，不會產生向鄰谷的永久性滲漏。庫岸以巖質邊坡為主，無不良物理地質現象，基本穩定。上游固體徑流來源較少，庫區無可供開采的重要礦產資源和重要的文化古跡。

壩址河谷呈開闊“V”字形，谷底寬25～35m，兩岸較對稱，兩岸自然坡度45°～60°，大部分基巖出露，局部為第四系坡殘積層覆蓋；河床大部分基巖出露，局部為砂卵礫石、漂石覆蓋。其中，第四系地層主要為殘積粉質黏土夾碎石，厚0.4～1m，河床砂卵礫石厚1～2m。

壩址基巖的巖性單一，為侏羅系南園組凝灰熔巖，兩岸風化較淺，左岸強風化埋深2～6m，右岸大部分弱風化基巖裸露，巖體較完整。主要斷層F1位于右岸壩軸線下游約100m處，產狀為NE15°，傾角76°，寬 0.2～0.3m，充填斷層角礫巖和斷層泥，為壓扭性斷層。

3.3 水文地質條件分析

壩址地下水主要為孔隙水和裂隙水兩種，孔隙水主要賦存于第四系地層中，裂隙水主要賦存于節理裂隙中。地下水受大氣降水補給，向河流、溝谷的方向排泄。地下水位埋深左岸為3～20m，右岸為5～15m。

巖體的透水性隨巖體風化狀態和節理裂隙發育程度而異。根據壓水試驗結果，強風化巖屬強透水層，弱風化巖為中等透水層～弱透水層，微風化巖為弱～微透水層；在斷裂、裂隙發育處，滲透性增強，呈強透水～極強透水。相對隔水層埋深(q<3Lu)：右岸6～20m，左岸5～17m，河床約1m。

在壩址處分別取地下水樣和地表水樣各1件進行水質分析，根據水質分析成果，按《水利水電工程地質勘察規范》(GB 50287—2016)附錄G評價：環境水對混凝土無腐蝕，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕，對鋼結構具弱腐蝕性。

4 結 語

泉州市洛江區八峰水庫位于羅溪上游，壩址以上控制流域面積33.65km2，是一座以供水為主結合灌溉的水利工程。為保障八峰水庫科學、合理選定設計參數，本文針對壩址處的水文地質條件進行分析，以期為類似水利工程前期勘測設計提供參考依據。

本文選定溪口水文站作為參證站，通過徑流量分析和降雨徑流推算，得出參證站多年平均徑流量0.66m3/s，徑流系數0.566。壩址處徑流采用參證站的降雨徑流關系修正推算，P-Ⅲ曲線適線，八峰水庫壩址處多年平均流量Q=0.865m3/s，多年平均年徑流深810.6mm。采用暴雨推求設計洪水，50年一遇洪峰流量456m3/s，500年一遇洪峰流量692m3/s。采用流域面積比法，計算不同枯水期設計洪水，選定施工期為10月至次年2月。

工程區屬中低山丘陵地貌，河谷多呈“V”字形，地震動峰值加速度0.10g，按Ⅶ度抗震設防。庫盆由凝灰熔巖組成，透水性弱，兩岸山體雄厚，無低洼啞口和斷裂構造。大部分基巖出露，局部為第四系坡殘積層覆蓋，兩岸風化較淺，巖體較完整。壩址孔隙水賦存于第四系地層，裂隙水賦存于節理裂隙，受大氣降水補給。壓水試驗表面，相對隔水層埋深(q<3Lu)：右岸6～20m，左岸5～17m，河床約1m。

[1] 張正清,郭貴,譚書全.重慶市開縣關面水庫巖溶水文地質調查及分析[J].資源環境與工程,2010,24(2):158-161.

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[5] 李兆林,鄒勝章,羅偉權,等.屋檐洞溶洼水庫壩體工程條件與滲漏分析[J].水文地質工程地質,2006,33(2):71-74.

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On hydrogeological conditions of Bafeng Reservoir in Luojiang District of Quanzhou

LI Gaoming

(QuanzhouLuojiangDistrictAgriculturalWaterAuthority,Quanzhou362011,China)

In the paper, the hydrogeological conditions of dam site are analyzed in order to ensure scientific and reasonable selection of design parameters in Bafeng Reservoir, thereby providing reference for pro-phase survey design of similar water conservancy projects. Xikou Hydrologic Station is selected as a benchmark station for calculating average runoff of the benchmark station for many years. The rainfall runoff relationship is utilized for calculating the average runoff of the dam site for many years. The engineering area belongs to medium and low mountain hill landform, Degree Ⅶ seismic fortification should be adopted. The reservoir basin is mostly composed of tuff lava. It is locally covered by quaternary eluvial slope lamination. The relative aquiclude buried depth on water pressure test surface: 6～20m on the right bank, 5～17m on the left bank, and about 1m for the riverbed.

Bafeng Reservoir; benchmark station; P-Ⅲ curve fit; design flood; earthquake dynamic peak value acceleration

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.08.023

TV211

A

2096-0131(2017)08- 0080- 04