涌水量計(jì)算案例

1、集水面積集水面積 是指流域分水線所包圍的面積。集水面積大都先從地形圖上定出分水線用求積儀或其它方法量算求得，計(jì)算單位為平方公里。如長(zhǎng)江集水面積180萬(wàn)平方公里，黃河集水面積約75萬(wàn)平方公里。地面分水線地下分水線分水線圖花椒坪隧道集水面積（km2）F隧道涌水量（Q）（m3/d)地下徑流模數(shù)法大氣降水入滲法徑流模數(shù)M(m3/d km2)Q=M F入 滲 系 數(shù)aXmax(mm)Xcp(mm)Xdcp(mm)Q=2.74a F XmaxQ=2.74a F XcpQ=1000a F Xdcp涌 水 系 數(shù)nQ=1000a，n° F XdcpCK305+400CK307+3301.7848.4

2、514420.21962.21439.420.141828134168480.42739CK307+330CK308+5006.05848.4551330.51962.21439.420.141626411930609240.424369CK308+500Ck312+0557.15848.4560660.51962.21439.420.141922114100720010.428800總 計(jì)14.9848.451264237312273711397720.455909計(jì)算：復(fù)核:引文一：4.3隧道涌水量預(yù)測(cè)隧道區(qū)以根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果分析，目前隧道涌水量暫按降水入滲法和地下徑流模數(shù)法進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。

3、等深孔水文地質(zhì)試驗(yàn)參數(shù)出來(lái)后再按地下水動(dòng)力法核算。(1)大氣降水入滲法采用公式：Q=2.74a W A(m'/d)采用公式：Q=2.74a W A(m3/d)a:降水入滲系數(shù)。全隧道地表為可溶巖，裂隙發(fā)育、巖溶化程度高。DK63+165至DK64+600段洞身大部處于石英砂頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾煤系下，考慮到斷層構(gòu)造影響嚴(yán)重，降水入滲系數(shù)a取值0.25 ； DK64+600至DK67+651隧道處巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的可溶巖中，降水入滲系數(shù)a取值0.5。W:年平均降水量，本測(cè)區(qū)取 1448mmA:集水面積。DK63+165 DK64+600 段：計(jì)算集水面積 2.79km2;DK64+600DK67

4、+651 段；計(jì)算集水面積 7.32 km2;涌水量分別計(jì)算如下：Q=2.74 漢0.25江 1448.79 =2767(m'/d)2800 (m3/d)Q=2.740.5 1448 7.32 =14521(m'/d)14500 (m3/d)兩項(xiàng)合計(jì) Q 平常=2800+14500=17300(m7d)考慮到巖溶區(qū)有暗河發(fā)育并構(gòu)造發(fā)育，影響入滲系數(shù)的因素可能要大，DK64+600DK67+651段雨季涌水量期倍增系數(shù)按 3考慮，DK63+165DK64+600段按系數(shù)2 考慮；隧道雨季涌水量 Q洪=2800X2+14500X3=5600+4350009100 (m3/d)( 2

5、)地下徑流模數(shù)法Q=86.4X MX Am地下徑流模數(shù)(m/d Km)A 為隧道通過(guò)含水體的地下集水面積( Km2)測(cè)區(qū)集水面積A=10.11 (Knn)(大致估算)，地下水徑流模數(shù)M枯=10.3( 升/秒平方公里)(依據(jù)都勻幅區(qū)域水文地質(zhì)普查報(bào)告)則:Q 枯 = M 枯 X A=86.4 X10.3X 10.11=9000( m3/d )考慮到巖溶區(qū)有暗河發(fā)育并構(gòu)造發(fā)育，其雨季涌水量期倍增系數(shù)按 3 考慮隧道雨季涌水量Q洪=9000X33=27000( m3/d)( 3)推薦涌水量上述兩種方案計(jì)算的平常期涌水量有一定出入，考慮到隧道地表巖溶發(fā)育程度強(qiáng)烈 , 巖溶洼地、落水洞、漏斗極發(fā)育，本次

6、推薦采用大值 ,推薦全隧道平常期涌水量 Q 平常17300m3/d推薦本隧道雨洪期涌水量 Q雨=49100m3/d。當(dāng)然，以上計(jì)算是基于隧道洞身地下水補(bǔ)給以垂直向補(bǔ)給為主這一地質(zhì)條件，若洞身遇水平向的暗河流水，則其涌水量會(huì)成倍增加。隧道涌水量計(jì)算是基于含水 巖層是均質(zhì)體這一概念的，但實(shí)際上含水巖層并非均質(zhì)體，特別是斷層水會(huì)發(fā)生異常突變，如果采用了封堵措施后，將使地下水徑流更趨復(fù)雜化，而且雨后涌水量顯 著增大必須加以重視。因此，在施工中遇突發(fā)涌水、大涌水等特別情況時(shí)其設(shè)計(jì)封堵措施不受上述計(jì)算的限制。引文二：K55+580K58+076段厚層砂巖體涌水量計(jì)算成果表表5-3里程樁號(hào)地層 時(shí)代 代號(hào)主

7、要巖性滲透 系數(shù)K(m/d)巷道長(zhǎng) 度 B(m)含水層 厚度H(m)抽水降 深 S(m)影響寬度 R(m)巷道 涌水量3Q(m /d)K55+568 +756J2S巖屑長(zhǎng)石砂巖0.8518801.754.870K56+287 +331J2S巖屑長(zhǎng)石砂巖0.2344302.3529.70278.78K56+463 +478J2S巖屑長(zhǎng)石砂巖0.2315352.3533.23169.58K56+554 +5914J2X中粒長(zhǎng)石砂巖0.4037402.3536.531051.19K56+643 +702J2X3長(zhǎng)石石英砂巖0.2659452.3539.34535.33K57+057 +128J2X1

8、長(zhǎng)石石英砂巖0.2671502.3544.00874.44K57+582 +600J1-2Z1長(zhǎng)石石英砂巖0.2618552.3551.471222.46K57+795 K58+076T3Xj2長(zhǎng)石石英砂巖1.23281806.10163.7216828.73某某某特長(zhǎng)隧道 K58+630K61+100段可溶巖地段巷道涌水量計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表5-4，該段隧道的總涌水量為201086.1m3/d。K58+630K61+100段可溶巖地段巷道涌水量計(jì)算成果表表5-4里程樁號(hào)地層代號(hào)主要巖性涌透系數(shù)K(m/d)巷道長(zhǎng)度B(m)含水層厚度H(n)抽水降深S(m)影響寬度R(m)巷道涌 水量(m3d)K58

9、+630 +730T2b1斷層破碎帶及泥灰?guī)r等0.54100280+ 12.045004233.60K58+963 K59+134T巖溶化膏鹽角礫巖等3.20171330200058080.00K59+134 +751T灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等0.27617360150015863.04K59+751 K60+051T1j2斷裂破碎帶等巖溶化巖體3.20300400250061440.00K60+051 +4281T1j灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥巖等0.203773708004791.50K60+428 +842T1d2、T1d3巖溶化灰?guī)r等3.20414320200032768.00K60+842 +9

10、70d1、P3C2灰?guī)r、燧石灰?guī)r等0.201282508003750.00K60+970K61+100P3C1巖溶化灰?guī)r斷裂破碎帶3.50130240100020160.001、地下水涌、突水水量概算某某某特長(zhǎng)隧道隧址區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜，同時(shí)地下水的賦存量也十分豐富。因此，由地下水涌、突水現(xiàn)象導(dǎo)致的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題對(duì)隧道施工、運(yùn)營(yíng)的影響和危害也很突出。為了進(jìn)行地下水涌、突水危害的影響評(píng)價(jià)， 此次勘察評(píng)價(jià)選用了大氣降水滲入法、地下水逕流模數(shù)法、泉域匯總法、水平巷道地下水動(dòng)力學(xué)法和地下水疏干流量計(jì)算法等多種方法進(jìn)行概算。其中大氣降水滲入法、地下水逕流模數(shù)法和泉域匯總法計(jì)算的地下水水量在一定程

11、度上代表了地下水常年的補(bǔ)給量或排泄量，而地下水動(dòng)力學(xué)法和疏干量計(jì)算法結(jié)果則代表隧道施工階段發(fā)生于水平巷道中地下水涌、突水量和隧道對(duì)地下水的疏干量。鑒于隧道西段K61 + 100K63+300m為近現(xiàn)代煤礦開(kāi)采的地下水疏干區(qū)，此次進(jìn)行涌、突水概算主要針對(duì)K55+250K61 + 100m展開(kāi)。（1）大氣降水滲入法概算及結(jié)果此次進(jìn)行大氣降水滲入法計(jì)算的公式為：Q=2.74 入 h F式中：入一降雨滲入系數(shù)（L/s km2）h區(qū)域多年最大年降雨量（1701.2mm/a）2F計(jì)算單元的面積（km ） 大氣降雨入滲系數(shù)（入）的確定 根據(jù)某某某特長(zhǎng)隧道隧址區(qū)的地形地貌特征、各類含水巖組的裂隙發(fā)育特征、巖溶

12、化程度以及地表水系發(fā)育密度等水文地質(zhì)條件，并結(jié)合重慶地區(qū)平行嶺谷地形地貌區(qū)降雨的入滲特點(diǎn)確定區(qū)內(nèi)不同地貌單元降雨的入滲系數(shù)。大氣降雨的入滲系數(shù)值 （入）受降雨過(guò)程的影響較大。冬季等降雨的貧水期降雨總量有限，但降雨過(guò)程較長(zhǎng)，出露于各類地形地貌單元中的含水層中的地下水一般都同時(shí)接受到降水的滲入式補(bǔ)給，大氣降水的入滲系數(shù)值（入）幾乎相差無(wú)幾。而雨季等豐水期，降水總量豐富，但過(guò)程不長(zhǎng)，因此不同地形地貌區(qū)就會(huì)因?yàn)閹r體裂隙發(fā)育密度，張閉特征以及可溶巖類的巖溶化程度而造成大氣降水的入滲系數(shù)發(fā)生顯著差異。結(jié)合隧址區(qū)可溶巖類出露的溶蝕槽 谷地段在雨季或強(qiáng)降雨過(guò)程中，除少量降雨滲入地下補(bǔ)給地下水外，絕大多數(shù)降水會(huì)

13、匯入溶蝕槽谷直接注入落水洞、豎井等巖溶形態(tài)補(bǔ)給地下水；而可溶巖出露的斜坡地段，降雨僅會(huì)通過(guò)溶蝕裂隙和零星分布的落水洞、溶蝕洼地 匯入地下補(bǔ)給地下水，其中有相當(dāng)多的降水會(huì)沿地表溪溝流向坡腳逕流，因此降雨入滲地下的水量受到了限制，降雨入滲系數(shù)相對(duì)較??；在碎屑巖類含水巖組出露的低山丘陵區(qū)，降雨入滲則主要依賴部分張口裂隙，降雨入滲系數(shù) 往往很小。0.05、0.2、0.30、0.50 等（表 5-1 ）。結(jié)合某某某特長(zhǎng)隧道隧址區(qū)的地形地貌特征，含水層接受降雨入滲的方式，將某某某特長(zhǎng)隧道隧址區(qū)不同地段降雨入滲系數(shù)分別選用 計(jì)算單元面積(F)的確定1:25000區(qū)域水文地質(zhì)圖中具體量測(cè)各計(jì)算單元面積(表 5

14、-1)。按降雨過(guò)程在不同地貌單元和各類含水巖組中大氣降水入滲的差異，確定計(jì)算單元，且在 多年最大量降雨量(h)的確定此次勘察在石柱縣氣象站收集的1993年至2003年約10年的多年最大年降雨量為1701.2mm，該降雨量具有較廣泛的代表性，此次直接用于大氣降雨滲入法的計(jì)算。某某某特長(zhǎng)隧道隧址區(qū)各地貌單元面積及降雨入滲系數(shù)及滲入量一覽表表5-1里程樁號(hào)地貌單元主要含水 巖組特征降雨入滲 系數(shù)(入)計(jì)算單兀面積(km2)(F)滲入量(m3/d)K55+250mK58+636m某某某主 脈以東的 低山區(qū)碎屑巖類 孔隙裂隙 含水巖組0.0544.3010324.75K58+636mK59+750m某某

15、某主脈 東麓斜坡段碳酸鹽巖類 裂隙巖溶含 水巖組0.2010.129439.11K59+750mK61+100m某某某主脈 一帶的溶蝕 槽谷區(qū)碳酸鹽巖類 溶洞水含水巖組0.5024.9858207.84K61+100mK63+040m某某某主脈 西麓斜坡段碳酸鹽巖類 溶洞水含水巖組0.3026.3336812.52經(jīng) Q=刀2.74 入 i h Fi=114784.22m3/d鑒于全球氣候變溫等原因，區(qū)域降水量也會(huì)隨之增加等原因，滲入法計(jì)算結(jié)果應(yīng)按現(xiàn)在的三倍左右考慮。(2) 地下水逕流模數(shù)法概算及結(jié)果此次采用地下水逕流模數(shù)法進(jìn)行隧道地下水涌水量預(yù)測(cè)的計(jì)算公式為:Q=86.4M F式中：F=L

16、B2M 地下水逕流模數(shù)（L/s km ）2F含水層出露面積（km ）B含水層在相應(yīng)的水文地質(zhì)單元中的出露長(zhǎng)度（km）L地下水流域范圍的含水層上、下界面間的寬度（km） 地下水逕流模數(shù)的確定此次地下水逕流模數(shù)除參考1:200000忠縣幅、墊江幅等的區(qū)域水文地質(zhì)普查資料外，主要根據(jù)此次1:25000專門(mén)水文地質(zhì)測(cè)繪中收集到的巖溶大泉以及部分代表性沖溝截流資料進(jìn)行具體測(cè)算、分析后提取和確定，各主要含水巖組的地下水逕流模數(shù)值分別取18L/s km2、9L/s km2和4.5L/S km2。（表5-2） 含水層出露面積（F）的確定含水層出露面積的確定主要是根據(jù)1:25000專門(mén)水文地質(zhì)測(cè)繪成果和鉆探等工

17、程揭露到的斷裂帶寬度、強(qiáng)巖溶化巖體的厚度等進(jìn)行具體量測(cè)提取含水巖組出露面積。某某某特長(zhǎng)隧道區(qū)主要含水巖組按逕流模數(shù)法計(jì)算地下水溢出量的結(jié)果列表于后（表5-2）。某某某特長(zhǎng)隧道隧址區(qū)主要含水巖組地下水逕流模數(shù)值及地下水溢出量表表5-2里程樁號(hào)主要 含水巖組主要地層時(shí)代代號(hào)地下水逕流 模數(shù)M2（L/s km ）出露面積和 F（km2）地下水自溢出量（m3/d）K58+930mK63+040m碳酸鹽巖類 溶洞水 含水巖組P3C、T1j4、T1d3 及F1、 F2、 F3、 F4 斷 裂帶1823.0235801.61K58+560mK62+930m碳酸鹽巖類 裂隙巖溶含 水巖組P2q、P2m、j1-

18、3、T1d1-2、T2b1 等940.9731858.28K55+250m K58+930m碎屑巖類 孔隙裂隙T3Xj及J厚層砂巖 段4.56.352468.88含水巖組經(jīng) Q=86.4刀Mi Fi=70128.77m3/d（3）泉流量匯總法此次在某某某特長(zhǎng)隧道勘察的1:25000專門(mén)水文地質(zhì)測(cè)繪中，我們有效地對(duì)隧道水文地質(zhì)條件關(guān)系密切的水文地質(zhì)單元進(jìn)行全面、有效的控制，實(shí)測(cè)了該水文地質(zhì)單元內(nèi)幾乎所有的人工和天然地下水露頭的地下水涌水量（其中大、中型采礦坑口測(cè)流3個(gè)，巖溶大泉20余處），上述地下水露頭涌水量的總和，在很大程度上代表了當(dāng)時(shí)的地下水總排泄量。即3Q 匯=86.4刀 Qi=96887

19、.38m /d（4）水平巷道地下水動(dòng)力學(xué)法概算及結(jié)果鑒于地下水水位在區(qū)內(nèi)一般均低于含水層頂板,某某某特長(zhǎng)隧道區(qū)經(jīng)野外調(diào)查和判斷，在地下水分水嶺以西地區(qū)， 地下水基本已為人為疏干， 此次水平巷道地下水動(dòng)力學(xué)法主要用于東段仍處于自然狀態(tài)的地下水涌水量計(jì)算。地下水的水動(dòng)力特征具有潛水一一承壓型特征，此次計(jì)算選用:BK公式式中：B 隧道穿過(guò)含水層的長(zhǎng)度（ m）K巖層中的地下水滲透系數(shù)（ m/d）H 含水層的厚度（m）R坑道影響寬度（m） 隧道穿過(guò)含水層長(zhǎng)度的確定隧道穿過(guò)含水層長(zhǎng)度的確定是從1:10000隧道軸線的環(huán)境工程地質(zhì)縱斷面圖上直接量取。 各含水巖組地下水滲透系數(shù)的確定此次勘察由于受到了水文地質(zhì)試驗(yàn)數(shù)量的限制，此次除直接根據(jù)本次勘察提取的地下水滲透系數(shù)參與涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算外，還不能不結(jié)合區(qū)域內(nèi)強(qiáng)巖溶化可溶巖的水文地質(zhì)特征提取部分地下水滲透系數(shù)參