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石佛寺水库是辽河上唯一的一座大型控制性水利工程,库区总库容为1.85亿m3,调洪库容1.6亿m3,是一座集防洪与城市供水功能于一体的多用途、作为“北水南调”的反调节水库。石佛寺水库的修建将该河段抗洪能力由30年提升为100年,对沈阳市的水安全具有举足轻重的作用。石佛寺水库地处沈阳北部的沈北新区,于2003年底开始修建,2005年竣工,是沈北新区城市供水的唯一稳定水源。 水库建成后于2006年进行试蓄水,当蓄水高度达到46.4m时库区外渗水严重。水库库区周围均为居民区和农业耕地,由水库蓄水引发的环境地质灾害对当地人民的生产生活造成严重影响。 石佛寺水库属于蓄水滞洪型平原水库,建在第四系松散沉积层上,该地区易发环境地质灾害的主要形式为水库浸没及由浸没引起的土壤盐渍化等。为研究地下水变化规律,预测并控制浸没和土壤盐渍化现象的发生,水库在2009年进行了蓄水试验。蓄水高度为46.2m。通过对该实验进行实地勘察取样,整理地下水位变化数据。并对其进行土工试验勘测,获取该地区土壤物理性质特征,为浸没评价做准备。 浸没程度评价利用模糊数学的理论,综合分析影响水库浸没产生条件,建立浸没程度评价指标体系,将评价等级分为严重浸没、中度浸没、轻度浸没、未发生浸没四个等级,利用层次分析方法计算评价指标对浸没程度的影响权重。采用模糊综合评判方法对其浸没程度进行评价。 由于水库蓄水浸没产生的土壤盐渍化对该地区农业耕地影响不可小觑。所以本次研究在对浸没程度进行评价的同时,对由浸没产生的土壤盐渍化程度也相应地进行了评价。土壤盐渍化程度评价采用与浸没程度评价相同的方法进行,将土壤盐渍化等级分为四个等级:严重土壤盐渍化、中度土壤盐渍化、轻度土壤盐渍化、未发生盐渍化。 采用模糊综合评判法对蓄水试验中库周地区浸没程度及土壤盐渍化程度进行评价。评价结果表明,库区周围部分地区发生土地沼泽化、土壤盐碱化,不适宜居住及农作物生长,亟需对其进行有效控制。 为消除水库蓄水产生的浸没及土壤盐渍化现象,研究采用visual mudflow软件对该地区建立地下水模型,模拟预测蓄水46.5m和47m条件下5年后地下水位变化情况,并分别对其进行浸没程度和土壤盐渍化程度的评价。根据评价结果制定控制方案。 本次研究共提出了三种控制方案,方案一与方案二分别针对两种不同蓄水高度提出布井抽水降低地下水位的方案;方案三为在库区边缘修建地下防渗墙。三种方案都能达到消除浸没和土壤盐渍化现象的效果,同时抽水方案中抽上来的地下水亦可作为沈北新区城市供水水源,达到一举两得的效果。 三种控制方案的经济效益、工程费用、施工难度和工程量各有不同,利用dps软件中的Topsis评价法对三种方案进行评价分析,最终得出蓄水46.5m情况下布井降水的方案为最优方案。 对石佛寺水库浸没的研究为解决实际工程问题提供了科学可行的依据,研究中,对于浸没程度评价因子的选取、评价标准的制定对类似问题具有极大的参考价值。为浸没程度的评价提供了新的途径。