一、 前言

  漏水乃水庫(kù)建設(shè)之大忌。為了防止漏水,水利工程師不得不采用復(fù)雜的工程措施,例如小浪底大壩下面增設(shè)了深達(dá)70m的混凝土防滲墻,以阻斷覆蓋層中的滲漏。但在一定條件下,漏水也可能是一件好事。433年前陜西省子洲縣一處因山體滑坡而形成的濕地,其堵口的天然壩壩高約60m,壩后已淤地近千畝,大雨后壩內(nèi)積水很多,但兩三天內(nèi)就滲漏掉,不影響壩地作物生長(zhǎng)。這一天然形成的漏水水庫(kù)至少起著兩個(gè)重要的作用,即淤地和滯洪。它給我們一個(gè)啟示:能否人工修建漏水水庫(kù)以達(dá)到興利除害和增加水資源供給總量的目的?如果可能,這樣的水庫(kù)應(yīng)如何規(guī)劃、設(shè)計(jì)和修建?
 
  二、漏水水庫(kù)的特點(diǎn)
  修建漏水水庫(kù)的總目標(biāo)是盡可能把水土資源攔蓄在陸地上,減少入海的水沙總量,從而增加水資源的總供給量。與普通水庫(kù)相比,漏水水庫(kù)具有以下特點(diǎn):
 
 、 充分利用地下空間蓄水,不需要永久性地占用土地;
 
  ② 避免了普通水庫(kù)因水面蒸發(fā)造成的水量損耗;
 
 、 既攔水,又?jǐn)r土攔肥,可以淤造出優(yōu)良的農(nóng)田;
 
  ④ 減少水土流失對(duì)下游河道水庫(kù)的淤塞;
 
  ⑤ 補(bǔ)充了地下水,減輕因地下水位下降引起的地面沉降和海水入侵災(zāi)害。
 
  另外,漏水水庫(kù)也可以像普通水庫(kù)一樣起到臨時(shí)攔洪作用。當(dāng)然,它所攔蓄的水不能直接用于發(fā)電、灌溉和城填供水等,而只能通過(guò)抽取間接利用。
 
  要說(shuō)明的是,漏水水庫(kù)并不等于水土流失地區(qū)通常修建的淤地壩工程,因?yàn)楹笳咄粩r泥,不攔水,起不到滯洪作用。而且淤地壩總是修建在山溝中,而漏水水庫(kù)也可以修建在平原低洼地。
 
  總之,漏水水庫(kù)的基本功能是將地表水轉(zhuǎn)化為地下水,因此,可定義為“促進(jìn)地表水向地下水轉(zhuǎn)化以增加水土資源供給量的水利工程”。
 
  三、漏水水庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)
  1.地形地質(zhì)條件
  漏水水庫(kù)地層中應(yīng)有埋藏不深的強(qiáng)透水層,以便盡快地把漏下的水量輸送到遠(yuǎn)處。透水的砂卵石層埋藏過(guò)深,無(wú)疑將增加漏水井的造價(jià)。在石質(zhì)山區(qū),河床往往就由砂卵石層組成,若在其上筑壩,由壩基潛流很快就會(huì)匯入下游河道中,達(dá)不到轉(zhuǎn)化為地下水的目標(biāo),因而不宜修建漏水水庫(kù)。
 
  適宜修建漏水水庫(kù)的地形條件原則上與普通水庫(kù)一樣,即山谷漏水水庫(kù)宜修建在口小肚大的山谷中,而平原漏水水庫(kù)則宜修建在河道兩側(cè)洼地中。
 
  2.水文氣象條件
  漏水水庫(kù)適宜于修建夏季降雨比較集中的半干旱地區(qū),特別是地下水位降低過(guò)多的地區(qū)。這些地區(qū)要滿(mǎn)足以下4個(gè)條件:①總體上水資源不足;②季節(jié)性水資源過(guò)剩,不得不排入海中;③蒸發(fā)量較大;④地下有足夠的貯水空間。具體來(lái)說(shuō)就是華北地區(qū),包括華東北部、東北西部和河南及陜西部分地區(qū)。
 
  3.漏水水庫(kù)的布置
  在山區(qū)小支流上可以布置出口控制型漏水水庫(kù),對(duì)于水量比較大的支流,則可以修建梯級(jí)攔蓄型漏水水庫(kù)。漏水水庫(kù)應(yīng)當(dāng)與淤地壩和普通水庫(kù)綜合規(guī)劃,當(dāng)?shù)貤l件適合于建哪種工程就建哪種。
 
  在平原地區(qū),漏水水庫(kù)可按長(zhǎng)藤結(jié)瓜型布置,即沿河道兩側(cè)的低洼地修建。與一般滯洪區(qū)不同的是,漏水水庫(kù)應(yīng)當(dāng)用堤壩圍起來(lái)以增加蓄水的深度,從而達(dá)到較小淹沒(méi)面積內(nèi)盡可能多蓄水的目的。當(dāng)然,水庫(kù)內(nèi)還要布置漏水井。
 
  4.庫(kù)容設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制
  筆者認(rèn)為,以千年一遇的洪水為標(biāo)準(zhǔn),即能把千年一遇的洪水全部攔蓄起來(lái)的漏水水庫(kù)為全攔型,低于此標(biāo)準(zhǔn)的為半攔型。在條件允許時(shí),應(yīng)盡可能增大庫(kù)容,按全攔型設(shè)計(jì),否則只能按半攔型設(shè)計(jì)。在山區(qū),半攔型漏水水庫(kù)實(shí)際上介于淤地壩和漏水水庫(kù)之間,仍需要布置泄洪設(shè)施以便把超過(guò)蓄水能力的多余水量下泄到下游河道。
 
  平原漏水水庫(kù)的庫(kù)容則應(yīng)根據(jù)地形條件和淹沒(méi)損失的情況確定。原則上水庫(kù)圍堤的頂高應(yīng)與河堤的頂高一致,以便盡可能增大庫(kù)容。漏水水庫(kù)的運(yùn)行方式可分多年一次分水型和每年分水型兩類(lèi)。前一種是遇到較大洪水時(shí)就分洪,例如按5年一次的頻率計(jì);后一種則每年汛期都要分水入庫(kù),以達(dá)到減少入海水量的目標(biāo)。顯然,后一種運(yùn)行方式是以增加淹沒(méi)損失為代價(jià)的。因?yàn)橐悦磕陜杉臼斋@為準(zhǔn),5年分洪一次的損失率為10%,而每年分洪一次的損失率則達(dá)到50%。當(dāng)然,這是粗略估算。實(shí)際是每年一次的汛期水位不會(huì)太高,淹沒(méi)區(qū)的范圍當(dāng)然要小一些。
 
  漏水水庫(kù)也可以保留一部分庫(kù)容作為永久蓄水之用,以滿(mǎn)足庫(kù)區(qū)及周邊地區(qū)用水的需求。
 
  5.主要建筑物
 、 堤壩
  漏水水庫(kù)以中小型工程為主,且一般修建在覆蓋層上,故擋水建筑物應(yīng)以土質(zhì)堤壩為主,一般可設(shè)計(jì)為均質(zhì)土壩。鑒于漏水水庫(kù)的特點(diǎn),其建筑標(biāo)準(zhǔn)可以降低。首先是沒(méi)有防滲要求,即使是砂卵石,也可以用來(lái)筑壩。其次是擋水時(shí)間短,一般不超過(guò)3個(gè)月,黏性土均質(zhì)壩內(nèi)不易形成浸潤(rùn)線(xiàn),上游也沒(méi)有水位突降問(wèn)題,壩體的填筑密度及壩坡坡比要求均可以降低。所以,壩體可以采用比較快速低廉的定向爆破法或水力沖填法填筑。采用后一種方法時(shí),可輔以真空抽水讓填土加速固結(jié)。但是,為了保證滲透穩(wěn)定性,仍要求采取措施防止產(chǎn)生管涌。
 
 、 漏水井
  漏水井是漏水水庫(kù)的關(guān)鍵設(shè)施,必須保證其長(zhǎng)期運(yùn)行而不被淤堵。它與土壩中為降低浸潤(rùn)線(xiàn)而設(shè)置的排水井不同,必須保證單井有足夠的排水能力。單井排水量和井?dāng)?shù)應(yīng)以100天內(nèi)排干庫(kù)區(qū)積水為準(zhǔn),以保證農(nóng)田的淹沒(méi)損失只限于秋季作物。井底端應(yīng)當(dāng)深入到砂卵石層,但進(jìn)水口應(yīng)如何設(shè)置,其高程是隨庫(kù)水位而變,還是固定在某一高程上,它的設(shè)計(jì)和布置方法,均有待進(jìn)一步研究。
 
 、 分水建筑
  平原漏水水庫(kù)與河道之間需要修建分水閘壩。但是,它與常規(guī)意義上用于分洪區(qū)的分水閘不同,流入漏水水庫(kù)的水量自動(dòng)滲入地下,不必等洪水退去時(shí)反流入河道,因此它只須按單向流動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。最簡(jiǎn)單的方案是采用混凝土滾水壩,上面用橡膠壩接高,甚至采用自潰式土質(zhì)子埝加高。對(duì)于多年分洪一次的漏水水庫(kù),自潰式子埝可能是最簡(jiǎn)便有效的。
 
 、 泄洪建筑
  如果受地形地質(zhì)條件的限制,山區(qū)漏水水庫(kù)不能把來(lái)水全部攔蓄而必須以半攔蓄方式運(yùn)行時(shí),就需要布置泄洪設(shè)施,例如,壩頂溢洪道或壩基泄洪洞。小型工程可采用壩頂溢洪加土工布防護(hù)的辦法。中型工程如在兩岸沒(méi)有條件修建溢洪道,應(yīng)考慮壩基埋設(shè)泄洪洞。如壩基有松軟土層,為避免沉降而發(fā)生斷裂,可以在壩體填筑完成后采用頂管方式修建。
 
  四、需要研究的問(wèn)題
  除了前面提到的漏水井的設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步研究以外,下面幾個(gè)問(wèn)題也值得探討。
 
  1.已有水庫(kù)和滯洪區(qū)改造成漏水水庫(kù)
  淤積嚴(yán)重而基本失去蓄水功能的山區(qū)水庫(kù),如有條件可以加設(shè)漏水井,使之成為漏水水庫(kù),以利用被淹沒(méi)的土地資源。平原滯洪區(qū),如不加圍堤任其泛濫,淹沒(méi)損失將會(huì)很大。如果把比較貧脊的低洼地圍起來(lái)改造成漏水水庫(kù),雖然投資大一些,但可以放心地多次使用,可能還是合算的。
 
  2.減淤和恢復(fù)庫(kù)容
  漏水水庫(kù)也會(huì)像普通水庫(kù)一樣逐漸淤塞,有的最終可能要淤?gòu)U。為了減輕淤積,延長(zhǎng)水庫(kù)的使用期,可以考慮以下措施:①壩底用頂管法加設(shè)排沙洞。②用淤積土加高堤壩或堤壩采用邊攔蓄邊加高的辦法。這樣,可減少堤壩工程一次性投資的費(fèi)用。③人工挖泥,挖出的淤泥用于周邊地區(qū)農(nóng)田的改良。
 
  五、結(jié)語(yǔ)
  對(duì)于北方半干旱地區(qū)來(lái)說(shuō),增加水資源供給量的途徑只可能有兩條:一是從南方調(diào)水,即南水北調(diào)工程;二是立足于當(dāng)?shù)氐慕邓,即多攔蓄、少蒸發(fā)。后一途徑又可分為兩種情況,即攔蓄雨水和攔蓄客水。筆者曾建議過(guò)采用“深挖槽”的辦法攔蓄雨水。這里用“深槽”一詞以區(qū)別于一般的水塘,目的是為了強(qiáng)調(diào)減小挖掘面積,增加蓄水深度,并減少蒸發(fā)量。本文提出的漏水水庫(kù)則是為了攔蓄過(guò)境的棄水,并讓它轉(zhuǎn)入地下貯存起來(lái)。南水北調(diào)只能滿(mǎn)足大城市的需求,對(duì)廣大農(nóng)村和小城鎮(zhèn)來(lái)說(shuō),立足當(dāng)?shù)乜赡苁俏┮坏某雎贰?/div>
 
  以年降水500mm地區(qū)為例,如果汛期降水占60%,且其中有10%的降水(30mm)蓄到地下,則以地層的平均孔隙率30%和有效儲(chǔ)水率10%計(jì),水位只上升300mm,也就是說(shuō)要30多年不抽水,才能使地下水位上升10m。而對(duì)面積達(dá)18萬(wàn)km2的河北省來(lái)說(shuō),降雨30mm的總水量即達(dá)到54億m3,足夠每年春季的灌溉需求。由此可見(jiàn)地下水庫(kù)的巨大蓄水能力。
 
  漏水水庫(kù)的效益是多方面的,包括防洪減災(zāi)、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、增加土地資源等。興建漏水水庫(kù)的最大問(wèn)題是投資較大,宜采取一次規(guī)劃、逐步實(shí)施的方針。有關(guān)的具體的問(wèn)題還要進(jìn)一步研究。還有,漏水水庫(kù)帶來(lái)的損失只是每年一季或多年一季的淹沒(méi)損失,損失較少。