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【摘 要】文章以南京市2016年汛期为例，在分析总结汛期洪水特点、险情类型的基础上，从堤防、水库及涵、闸站水工建筑物等水利工程的典型险情入手，探析地质因素与险情的相关联系。
【关键词】水利工程；险情；地质因素；影响
Analysis on the geological factors of water conservancy projects
——taking the 2016 flood season in nanjing as an example.
Zhou Zhi-hui1，Yao Yan2，Tang Bo1
（1.Nanjing Water Conservancy Planning and Design Institute Co.， Ltd Nanjing Jiangsu 210000；
2.Jiangsu Poly Lee Ning Hyun Real Estate Development Co.， Ltd Nanjing Jiangsu 210000）
【Abstract】Taking the flood season in Nanjing City in 2016 as an example， based on the analysis of flood characteristics and types of dangerous floods in Nanjing City， this paper starts with the typical dangerous situations of water conservancy projects such as embankments， reservoirs， hydraulic structures of culverts and gates， and analyzes the geological factors and dangerous conditions Related links.
【Key words】Water conservancy project；Danger situation；Geological factors；Influence
1. 引言
（1）南京市地处长江中下游，区域内河流、水库、湖泊众多。水利工程中的堤防（土堤、防洪墙）、水库大坝以及与之配套的涵、闸、泵站等穿堤建筑物和岸坡防护等在城市及农田防洪防涝灾害中发挥了重要作用。近年来，南京市水利部门对长江、滁河、秦淮河、水阳江、石臼湖、固城湖、中山水库、金牛湖水库等等防洪体系实施了除险加固或防洪能力提升工程，使其具备一定防洪能力。但2015、2016南京市连续两年特大洪水，特别是2016年汛期，降水量超同期历史极值，引发大小险情上百起，给人民的生命和财产安全带来巨大威胁。
（2）特大降雨、洪水超限是水利工程出险的部分原因，险情出现的主要原因还与地质因素息息相关。文章对2016年南京市汛期洪水特点，水利工程出险类型进行分析与总结，进而探析与险情有关的各种地质因素。
2. 洪水总体特点
（1）2016年入汛以来，南京市降水呈强度大、突发性强、持续时间长等特点。特别是入梅以来，南京市出现5次强降水过程，溧水、高淳、江宁、南京城区降水量均超同期历史极值。
（2）在6月末至7月初，南京市发生一次强降雨过程。同期，长江流域受降雨影响，大通（安徽省铜陵市大通水文站）来水流量持续提高；又恰逢农历初三天文大潮。多重不利因素共同影响，导致南京市江河湖库水位快速上涨，全面超警戒（汛限）水位；特别是秦淮河、石臼湖、固城湖区域主要站点水位不断超历史记录，对防洪安全形成很大压力。
3. 水利工程险情类型分析
受降雨量和主要江河湖水位双超历史影响，2016年汛期，南京市河湖堤防、水库大坝、涵闸及泵站等水利工程发生的险情主要类型包括：堤身渗水、散浸，堤基流土与管涌，迎、背水坡滑坡，堤顶漫溢以及泵站出水池损坏、拍门失效，配电房地面高程不足等等问题。详见“南京市2016年汛期出险情况汇总简表（表1）”。
4. 险情的地质因素探析
根据资料统计分析及工程实践，水利工程险情受地质方面影响主要表现在以下方面：
4.1 堤身填土质量不合格。
（1）由于历史原因，出于老的堤防筑堤取土的局限性和随意性，堤身填土具有极大的不均匀性，土质较差，渗透性较大，或存在白蚁、蛇洞或鼠窝等。堤身填土质量不合格包括两方面：填筑土料本身质量不合格和填筑质量不合格。
（2）以清溪河2016年汛期险工段堤身填土为例。堤身填土不甚均匀，存在一定厚度粉土层，塑性指数平均值Ip=6.1，塑性指数不满足规范要求（7～17）；干重度γd=13.7～16.9KN/m3，整体偏低；抗剪强度直接快剪指标较小，c=18KPa，=150；室内渗透试验水平渗透系数平均值kh=59×10-6cm/s，注水试验平均值214×10-6cm/s，达中等透水。总之，险工段堤身总体质量较差，当汛期高水位，堤防浸润线和出逸点高，易发生堤后散浸、渗水，堤顶或迎水坡裂缝、变形，甚至滑动等险情。
4.2 堤基工程地质条件差。
堤防对地基的要求是安全稳定、能满足堤防及建筑物承载力、抗滑和渗透稳定要求。当地基存在渗透性较强的粉土、砂层及砂砾石层，表层无相对不透水层或相对不透水层厚度较薄，极易造成堤防渗透变形和滑坡等险情。2016年汛期，溧水开发区柘塘生田圩王家村段溧水河右岸主堤防背水坡滑坡，横向宽约16m，纵向长约50m，滑坡平面均呈不規则扇形，滑坡后缘位于堤顶肩部，可见高约0.5m左右裂缝，前缘位于坡脚藕塘，侧边可见明显的滑坡周边裂缝。经勘察，引起本次滑坡的因素主要包括两个方面：一方面雨水作用：2016年7月1日起溧水连续暴雨，在渗水作用下边坡土体将承受动、静水压力的作用，同时雨水对边坡土质产生的软化作用，使影响范围内的土体的抗剪强度降低，较陡的边坡很容易产生滑动；另一方面与岩土性质有关：滑坡体土质不均，堤防背水坡主要由粉土构成，其力学指标较低，抗剪强度不高，易形成滑坡。 4.3 清基不彻底。
堤防与水库大坝勘察实践时，常出现当勘察钻孔钻进达到堤身与堤基接触带附近时，钻孔有漏水或回水较少现象，取样样品结构松散，其包含物有杂草、树枝等腐殖质或生活垃圾。这是老的堤防、大坝普遍存在的清基不彻底带来的问题，极易引起后期渗漏，不均匀沉降等险情。堤防新建，加高、培厚等加固工程均应按《堤防工程施工规范》（SL260-2014）第6.2.2及6.2.3有关规定，严格执行对清基范围、表层不合格土及杂物等要求的规定。
4.4 城市防洪墙地基大量杂填土分布。
2016年汛期，长江南京大兴码头段防洪墙背水侧多出渗水，勘察发现该段防洪墙下地基土存在含碎石粘性土层，该层填筑不密实，透水性大，是出险内在原因。城市防洪墙地基常存在工业与生活垃圾等杂填土，其渗透性差异较大，易引起险情。
4.5 堤外无滩，岸坡土软弱、抗沖刷能力差。
（1）在汛期高水位时，由于强透水层渗透水头损失很小，堤防背水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层，在没有反滤层保护的情况下，粉沙、细沙就会随水流出，从而发生管涌险情。溧水河正常控制水位为7.0m，根据以往工程经验，为防止水流对堤岸坡脚的冲刷，局部地段在河道右岸迎水坡高程8.0m进行了五绞格网抛石固脚，经2016年汛期检验，未采取措施的堤段迎水坡脚冲刷严重，堤后有渗漏、滑坡等险情。
（2）堤外无滩，岸坡由软弱、抗冲刷能力差的土组成，又或是在垂直剖面上的二元结构，即上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是粉沙、细沙，汛期高水位容易发生险情。
4.6 穿堤建筑物险情。
险情主要表现在沿建筑物与地基、大堤接触带渗水，或闸基础存在软弱土层引起建筑物变形、破坏。受2016年汛期影响，六合区龙袍镇农场东站堤内出水池外侧接触渗漏，建筑物基础下土体沉降；高淳区东坝镇洪村下焊子泵站涵洞、联合涵、窑西涵的涵身漏水属于此种险情。
4.7 软土、分散性土及膨胀土等特殊土。
在水利工程中，除填土外，软土、膨胀土等特殊土对工程影响尤为突出。
（1）南京地区地处长江中下游，沿江两岸漫滩地貌上广泛分布的软弱地基土，因软土所带来的崩岸、滑坡以及建筑物的过大沉降与不均匀沉降问题，对工程影响巨大。二干河开泰圩撇洪沟杨家边村西段分布的软土堤基，具有高含水量、高压缩、高孔隙比，低承载力、低渗透性系数、低抗剪强度等工程特性，2016年汛期堤防出现不均匀沉降，产生约50m纵向裂缝险情。
（2）2016年汛期高淳区固城镇黄金港芜太公路桥至入胥河口处内坡塌方，纵向长度约1350m，根据工程经验，高淳地区多数粘性土边坡产生滑动的原因与膨胀土有关，而膨胀土是一种具有特殊性质的土，土体遇水急剧膨胀，失水则严重干缩，而反复的干缩湿胀，致使土中的裂隙加剧，不仅破坏土体的连续性和完整性，而且也为水分的渗入形成了通道，水的浸入则愈发加剧了土体的软化及裂隙生成。故此类工程除险加固设计时建议考虑膨胀土因素影响。
5. 结语
水利工程地质因素本身复杂多变，降雨、洪水等外部因素常常加剧地质条件的恶化。总之，地质条件与水利工程险情密切相关，分析险情的地质因素至关重要，工程实践证明：基于地质因素的充分分析与考虑，是科学、合理进行除险加固设计与施工的保证。
【关键词】水利工程；险情；地质因素；影响
Analysis on the geological factors of water conservancy projects
——taking the 2016 flood season in nanjing as an example.
Zhou Zhi-hui1，Yao Yan2，Tang Bo1
（1.Nanjing Water Conservancy Planning and Design Institute Co.， Ltd Nanjing Jiangsu 210000；
2.Jiangsu Poly Lee Ning Hyun Real Estate Development Co.， Ltd Nanjing Jiangsu 210000）
【Abstract】Taking the flood season in Nanjing City in 2016 as an example， based on the analysis of flood characteristics and types of dangerous floods in Nanjing City， this paper starts with the typical dangerous situations of water conservancy projects such as embankments， reservoirs， hydraulic structures of culverts and gates， and analyzes the geological factors and dangerous conditions Related links.
【Key words】Water conservancy project；Danger situation；Geological factors；Influence
1. 引言
（1）南京市地处长江中下游，区域内河流、水库、湖泊众多。水利工程中的堤防（土堤、防洪墙）、水库大坝以及与之配套的涵、闸、泵站等穿堤建筑物和岸坡防护等在城市及农田防洪防涝灾害中发挥了重要作用。近年来，南京市水利部门对长江、滁河、秦淮河、水阳江、石臼湖、固城湖、中山水库、金牛湖水库等等防洪体系实施了除险加固或防洪能力提升工程，使其具备一定防洪能力。但2015、2016南京市连续两年特大洪水，特别是2016年汛期，降水量超同期历史极值，引发大小险情上百起，给人民的生命和财产安全带来巨大威胁。
（2）特大降雨、洪水超限是水利工程出险的部分原因，险情出现的主要原因还与地质因素息息相关。文章对2016年南京市汛期洪水特点，水利工程出险类型进行分析与总结，进而探析与险情有关的各种地质因素。
2. 洪水总体特点
（1）2016年入汛以来，南京市降水呈强度大、突发性强、持续时间长等特点。特别是入梅以来，南京市出现5次强降水过程，溧水、高淳、江宁、南京城区降水量均超同期历史极值。
（2）在6月末至7月初，南京市发生一次强降雨过程。同期，长江流域受降雨影响，大通（安徽省铜陵市大通水文站）来水流量持续提高；又恰逢农历初三天文大潮。多重不利因素共同影响，导致南京市江河湖库水位快速上涨，全面超警戒（汛限）水位；特别是秦淮河、石臼湖、固城湖区域主要站点水位不断超历史记录，对防洪安全形成很大压力。
3. 水利工程险情类型分析
受降雨量和主要江河湖水位双超历史影响，2016年汛期，南京市河湖堤防、水库大坝、涵闸及泵站等水利工程发生的险情主要类型包括：堤身渗水、散浸，堤基流土与管涌，迎、背水坡滑坡，堤顶漫溢以及泵站出水池损坏、拍门失效，配电房地面高程不足等等问题。详见“南京市2016年汛期出险情况汇总简表（表1）”。
4. 险情的地质因素探析
根据资料统计分析及工程实践，水利工程险情受地质方面影响主要表现在以下方面：
4.1 堤身填土质量不合格。
（1）由于历史原因，出于老的堤防筑堤取土的局限性和随意性，堤身填土具有极大的不均匀性，土质较差，渗透性较大，或存在白蚁、蛇洞或鼠窝等。堤身填土质量不合格包括两方面：填筑土料本身质量不合格和填筑质量不合格。
（2）以清溪河2016年汛期险工段堤身填土为例。堤身填土不甚均匀，存在一定厚度粉土层，塑性指数平均值Ip=6.1，塑性指数不满足规范要求（7～17）；干重度γd=13.7～16.9KN/m3，整体偏低；抗剪强度直接快剪指标较小，c=18KPa，=150；室内渗透试验水平渗透系数平均值kh=59×10-6cm/s，注水试验平均值214×10-6cm/s，达中等透水。总之，险工段堤身总体质量较差，当汛期高水位，堤防浸润线和出逸点高，易发生堤后散浸、渗水，堤顶或迎水坡裂缝、变形，甚至滑动等险情。
4.2 堤基工程地质条件差。
堤防对地基的要求是安全稳定、能满足堤防及建筑物承载力、抗滑和渗透稳定要求。当地基存在渗透性较强的粉土、砂层及砂砾石层，表层无相对不透水层或相对不透水层厚度较薄，极易造成堤防渗透变形和滑坡等险情。2016年汛期，溧水开发区柘塘生田圩王家村段溧水河右岸主堤防背水坡滑坡，横向宽约16m，纵向长约50m，滑坡平面均呈不規则扇形，滑坡后缘位于堤顶肩部，可见高约0.5m左右裂缝，前缘位于坡脚藕塘，侧边可见明显的滑坡周边裂缝。经勘察，引起本次滑坡的因素主要包括两个方面：一方面雨水作用：2016年7月1日起溧水连续暴雨，在渗水作用下边坡土体将承受动、静水压力的作用，同时雨水对边坡土质产生的软化作用，使影响范围内的土体的抗剪强度降低，较陡的边坡很容易产生滑动；另一方面与岩土性质有关：滑坡体土质不均，堤防背水坡主要由粉土构成，其力学指标较低，抗剪强度不高，易形成滑坡。 4.3 清基不彻底。
堤防与水库大坝勘察实践时，常出现当勘察钻孔钻进达到堤身与堤基接触带附近时，钻孔有漏水或回水较少现象，取样样品结构松散，其包含物有杂草、树枝等腐殖质或生活垃圾。这是老的堤防、大坝普遍存在的清基不彻底带来的问题，极易引起后期渗漏，不均匀沉降等险情。堤防新建，加高、培厚等加固工程均应按《堤防工程施工规范》（SL260-2014）第6.2.2及6.2.3有关规定，严格执行对清基范围、表层不合格土及杂物等要求的规定。
4.4 城市防洪墙地基大量杂填土分布。
2016年汛期，长江南京大兴码头段防洪墙背水侧多出渗水，勘察发现该段防洪墙下地基土存在含碎石粘性土层，该层填筑不密实，透水性大，是出险内在原因。城市防洪墙地基常存在工业与生活垃圾等杂填土，其渗透性差异较大，易引起险情。
4.5 堤外无滩，岸坡土软弱、抗沖刷能力差。
（1）在汛期高水位时，由于强透水层渗透水头损失很小，堤防背水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层，在没有反滤层保护的情况下，粉沙、细沙就会随水流出，从而发生管涌险情。溧水河正常控制水位为7.0m，根据以往工程经验，为防止水流对堤岸坡脚的冲刷，局部地段在河道右岸迎水坡高程8.0m进行了五绞格网抛石固脚，经2016年汛期检验，未采取措施的堤段迎水坡脚冲刷严重，堤后有渗漏、滑坡等险情。
（2）堤外无滩，岸坡由软弱、抗冲刷能力差的土组成，又或是在垂直剖面上的二元结构，即上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是粉沙、细沙，汛期高水位容易发生险情。
4.6 穿堤建筑物险情。
险情主要表现在沿建筑物与地基、大堤接触带渗水，或闸基础存在软弱土层引起建筑物变形、破坏。受2016年汛期影响，六合区龙袍镇农场东站堤内出水池外侧接触渗漏，建筑物基础下土体沉降；高淳区东坝镇洪村下焊子泵站涵洞、联合涵、窑西涵的涵身漏水属于此种险情。
4.7 软土、分散性土及膨胀土等特殊土。
在水利工程中，除填土外，软土、膨胀土等特殊土对工程影响尤为突出。
（1）南京地区地处长江中下游，沿江两岸漫滩地貌上广泛分布的软弱地基土，因软土所带来的崩岸、滑坡以及建筑物的过大沉降与不均匀沉降问题，对工程影响巨大。二干河开泰圩撇洪沟杨家边村西段分布的软土堤基，具有高含水量、高压缩、高孔隙比，低承载力、低渗透性系数、低抗剪强度等工程特性，2016年汛期堤防出现不均匀沉降，产生约50m纵向裂缝险情。
（2）2016年汛期高淳区固城镇黄金港芜太公路桥至入胥河口处内坡塌方，纵向长度约1350m，根据工程经验，高淳地区多数粘性土边坡产生滑动的原因与膨胀土有关，而膨胀土是一种具有特殊性质的土，土体遇水急剧膨胀，失水则严重干缩，而反复的干缩湿胀，致使土中的裂隙加剧，不仅破坏土体的连续性和完整性，而且也为水分的渗入形成了通道，水的浸入则愈发加剧了土体的软化及裂隙生成。故此类工程除险加固设计时建议考虑膨胀土因素影响。
5. 结语
水利工程地质因素本身复杂多变，降雨、洪水等外部因素常常加剧地质条件的恶化。总之，地质条件与水利工程险情密切相关，分析险情的地质因素至关重要，工程实践证明：基于地质因素的充分分析与考虑，是科学、合理进行除险加固设计与施工的保证。