涌水量计算案例

1、集水面积集水面积 是指流域分水线所包围的面积。集水面积大都先从地形图上定出分水线用求积仪或其它方法量算求得，计算单位为平方公里。如长江集水面积180万平方公里，黄河集水面积约75万平方公里。地面分水线地下分水线分水线图集水隧道涌水量(Q) ( m3/d)花椒坪隧道面积(km2地下径流模数法大气降水入渗法径流模数MQ=M ?FXmaxXcpXdcpQ=2.74Q=2.74Q=1000Q=1000CK305+400CK307+3301.7CK308+5006.05CK308+500Ck312+0557.1514.9(m3/d ? km2)848.45848.45848.45848.45144251

2、336066126420.20.50.5(mm)1962.21962.21962.2(mm)1439.41439.41439.4(mm)20.1420.1420.14a ?F ?Xmax1828162641922137312a ?F ?Xcp1341119301410027371a ?F ?Xdcp684860924720011397720.40.40.40.4a, n F ?Xdcp2739243692880055909计算:复核:引文一：4.3隧道涌水量预测隧道区以根据地质调查结果分析，目前隧道涌水量暂按降水入渗法和地下径流模数法进行预测计算。等深孔水文地质试验参数出来后再按地下水动力法核

3、算。(1)大气降水入渗法采用公式：Q=2.74a W A(m '/d)采用公式：Q=2.74a W A(m 3/d)a:降水入渗系数。全隧道地表为可溶岩，裂隙发育、岩溶化程度高。DK63+165至DK64+600段洞身大部处于石英砂页岩、炭质页岩夹煤系下，考虑到断层构造影响严重，降水入渗系数a取值0.25 ; DK64+600至DK67+651隧道处岩溶强烈发育的可溶岩中，降水入渗系数a取值0.5。W:年平均降水量)本测区取 1448mmA:集水面积。DK63+165 ? DK64+600 段：计算集水面积 2.79km2;DK64+600 ? DK67+651 段；计算集水面积 7.

4、32 km 2;涌水量分别计算如下：Q=2.74 汉 0.25 江 1448八 79 =2767(m /d)? 2800 (m 3/d)Q=2.740.5 1448 7.32 =14521(m '/d)? 14500 (m 3/d)两项合计 Q 平常 =2800+14500=17300 ( m7d)考虑到岩溶区有暗河发育并构造发育，影响入渗系数的因素可能要大， DK64+600 ? DK67+651 段雨季涌水量期倍增系数按3 考虑， DK63+165 ? DK64+600 段按系数2 考虑；隧道雨季涌水量 Q洪=2800X2+14500X3=5600+4350009100 (m3/d

5、)( 2)地下径流模数法Q=86.4 X MX AM 地下径流模数( m/d ? Km)A 为隧道通过含水体的地下集水面积 ( Km 2)测区集水面积 A=10.11 (Knn)( 大致估算 ) ，地下水径流模数M 枯=10.3( 升/秒?平方公里)(依据都匀幅区域水文地质普查报告)则:Q枯=M枯X A=86.4 X10.3X 10.11=9000( m3/d )考虑到岩溶区有暗河发育并构造发育，其雨季涌水量期倍增系数按 3 考虑隧道雨季涌水量 Q 洪 =9000X33=27000 ( m3/d)( 3)推荐涌水量上述两种方案计算的平常期涌水量有一定出入，考虑到隧道地表岩溶发育程度强烈 , 岩

6、溶洼地、落水洞、漏斗极发育，本次推荐采用大值,推荐全隧道平常期涌水量Q 平常 ? 17300m 3/d 推荐本隧道雨洪期涌水量 Q 雨 =49100m 3/d 。当然，以上计算是基于隧道洞身地下水补给以垂直向补给为主这一地质条件，若洞身遇水平向的暗河流水，则其涌水量会成倍增加。隧道涌水量计算是基于含水 岩层是均质体这一概念的，但实际上含水岩层并非均质体，特别是断层水会发生异常突变，如果采用了封堵措施后，将使地下水径流更趋复杂化，而且雨后涌水量显 著增大必须加以重视。因此，在施工中遇突发涌水、大涌水等特别情况时其设计封堵措施不受上述计算的限制。引文二：K55+580? K58+076段厚层砂岩体

7、涌水量计算成果表201086.1m 3/do某某某特长隧道 K58+630 ? K61+100段可溶岩地段巷道涌水量计算结果详见表表5-3里程桩号地层时 代代号主要岩性渗透系数K(m/d)巷道长度B(m)含水层厚度H(m)抽水降深S(m)影响宽度 R(m)巷道涌水量3Q(m /d)K55+568 ? +756J2s岩屑长右砂岩0.8518801.754.870K56+287 ? +331J2s岩屑长右砂岩0.2344302.3529.70278.78K56+463 ? +478J2s岩屑长右砂岩0.2315352.3533.23169.58K56+554 ? +5914J2X中粒长白砂岩0.4

8、037402.3536.531051.19K56+643 ? +702J2X3长石石英砂岩0.2659452.3539.34535.33K57+057 ? +128J2X1长石石英砂岩0.2671502.3544.00874.44K57+582 ? +600J1-2Z1长石石英砂岩0.2618552.3551.471222.46K57+795 ? K58+076T3Xj2长石石英砂岩1.23281806.10163.7216828.735-4 ,该段隧道的总涌水量为K58+630? K61+100段可溶岩地段巷道涌水量计算成果表表5-4里程桩号地层代号主要岩性涌透系数K(m/d)巷道长度B(m

9、)含水层厚度H(n)抽水降深S(m)影响宽度R(m)巷道涌水量(m3d)K58+630 ? +730T2b1断层破碎带及泥灰岩等0.54100280+ 12.045004233.60K58+963 ? K59+134T岩溶化膏盐角砾岩等3.20171330200058080.00K59+134 ? +751T灰岩、白玄质灰岩等0.27617360150015863.04K59+751 ? K60+051T1j2断裂破碎带等岩溶化岩体3.20300400250061440.00K60+051 ? +4281T1j灰岩、白女质灰岩夹泥岩等0.203773708004791.50K60+428 ?

10、+842Td2、 T1d3岩溶化灰岩等3.20414320200032768.00K60+842 ? +970d1、P3C2灰岩、燧石灰岩等0.201282508003750.00K60+970 ?K61+100P3C1岩溶化灰岩断裂破碎带3.50130240100020160.001、地下水涌、突水水量概算此次勘察评价选用了大气降水渗入法、地下水某某某特长隧道隧址区区域水文地质条件复杂，同时地下水的赋存量也十分丰富。因此，由地下水涌、突水现象导致的环境工程地质问题对隧道施工、运营的影响和危害也很突出。为了进行地下水涌、突水危害的影响评价，迳流模数法、泉域汇总法、水平巷道地下水动力学法和地下水

11、疏干流量计算法等多种方法进行概算。其中大气降水渗入法、地下水迳流模数法和泉域汇总法计算的地下水水量在一定程度上代表了地下水常年的补给量或排泄量，而地下水动力学法和疏干量计算法结果则代表隧道施工阶段发生于水平巷道中地下水涌、突水量和隧道对地下水的疏干量。鉴于隧道西段K61 + 100 ? K63+300m 为近现代煤矿开采的地下水疏干区，此次进行涌、突水概算主要针对K55+250 ? K61 + 100m 展开。（ 1）大气降水渗入法概算及结果此次进行大气降水渗入法计算的公式为：Q=2.74 入? h ? F式中：入一降雨渗入系数（ L/s ? km2）h一区域多年最大年降雨量（1701.2mm

12、/a ）2F 计算单元的面积（km ） 大气降雨入渗系数（入）的确定根据某某某特长隧道隧址区的地形地貌特征、各类含水岩组的裂隙发育特征、岩溶化程度以及地表水系发育密度等水文地质条件，并结合重庆地区平行岭谷地形地貌区降雨的入渗特点确定区内不同地貌单元降雨的入渗系数。大气降雨的入渗系数值 （入）受降雨过程的影响较大。 冬季等降雨的贫水期降雨总量有限，但降雨过程较长， 出露于各类地形地貌单元中的含水层中的地下水一般都同时接受到降水的渗入式补给，大气降水的入渗系数值 （入）几乎相差无几。而雨季等丰水期，降水总量丰富，但过程不长，因此不同地形地貌区就会因为岩体裂隙发育密度，张闭特征以及可溶岩类的岩溶化程

13、度而造成大气降水的入渗系数发生显著差异。结合隧址区可溶岩类出露的溶蚀槽 谷地段在雨季或强降雨过程中，除少量降雨渗入地下补给地下水外，绝大多数降水会汇入溶蚀槽谷直接注入落水洞、竖井等岩溶形态补给地下水；而可溶岩出露的斜坡地段，降雨仅会通过溶蚀裂隙和零星分布的落水洞、溶蚀洼地 汇入地下补给地下水，其中有相当多的降水会沿地表溪沟流向坡脚迳流，因此降雨入渗地下的水量受到了限制，降雨入渗系数相对较小；在碎屑岩类含水岩组出露的低山丘陵区，降雨入渗则主要依赖部分张口裂隙，降雨入渗系数往往很小。0.05、0.2、0.30、0.50 等（表 5-1 ）结合某某某特长隧道隧址区的地形地貌特征，含水层接受降雨入渗的

14、方式，将某某某特长隧道隧址区不同地段降雨入渗系数分别选用 计算单元面积（F）的确定1:25000区域水文地质图中具体量测各计算单元面积（表5-1）按降雨过程在不同地貌单元和各类含水岩组中大气降水入渗的差异，确定计算单元，且在 多年最大量降雨量（h）的确定此次勘察在石柱县气象站收集的1993年至2003年约10年的多年最大年降雨量为1701.2mm ,该降雨量具有较广泛的代表性，此次直接用于大气降雨渗入法的计算。某某某特长隧道隧址区各地貌单元面积及降雨入渗系数及渗入量一览表表5-1里程桩号地貌单元主要含水岩组 特征降雨入渗系数（入）计算单儿面积（km2）（F）渗入量（m3/d）K55+250mK

15、58+636m某某某主脉以 东的低山区碎屑岩类孔隙 裂隙含水岩组0.0544.3010324.75K58+636mK59+750m某某某主脉东 麓斜坡段碳酸盐岩类裂 隙岩溶含水岩 组0.2010.129439.11K59+750mK61+100m某某某主脉带的溶蚀槽谷区碳酸盐岩类溶 洞水含水 岩组0.5024.9858207.84K61+100mK63+040m某某某主脉西 麓斜坡段碳酸盐岩类溶 洞水含水 岩组0.3026.3336812.52经。二刀 2.74 ?入 i ? h ? Fi=114784.22m 3/d鉴于全球气候变温等原因，区域降水量也会随之增加等原因，渗入法计算结果应按现在

16、的三倍左右考虑。地下水迳流模数法概算及结果此次采用地下水迳流模数法进行隧道地下水涌水量预测的计算公式为Q=86.4M ? F式中：F=L ? B2M 一地下水迳流模数（L/s ? km ） 2 F含水层出露面积（km ）B含水层在相应的水文地质单元中的出露长度（km）L地下水流域范围的含水层上、下界面间的宽度（km） 地下水迳流模数的确定此次地下水迳流模数除参考1:200000忠县幅、垫江幅等的区域水文地质普查资料外，主要根据此次1:25000专门水文地质测绘中收集到的岩溶大泉以及部分代表性冲沟截流资料进行具体测算、分析后提取和确定，各主要含水岩组的地下水迳流模数值分别取18L/s ? km2

17、、9L/s ? km2和4.5L/S ? km2。（表5-2）含水层出露面积（F）的确定5-2)含水层出露面积的确定主要是根据1:25000专门水文地质测绘成果和钻探等工程揭露到的断裂带宽度、强岩溶化岩体的厚度等进行具体量测提取含水岩组出露面积。某某某特长隧道区主要含水岩组按迳流模数法计算地下水溢出量的结果列表于后（表某某某特长隧道隧址区主要含水岩组地下水迳流模数值及地下水溢出量表表5-2里程桩号主要含水岩组主要地层时代代号地下水迳流 模数M2（L/s ?出露面积 和F （km2）地下水自溢出量（m3/d）K58+930m ?K63+040m碳酸盐岩类溶 洞水含水岩组P3C、Tij4、Tid3

18、 及Fi、F2、F3、F4断裂带1823.0235801.61K58+560m ?K62+930m碳酸盐岩类裂 隙岩溶含水岩 组P2q、P2m、j1-3、 d1-2、T2b1 等940.9731858.28K55+250m ?K58+930m碎屑岩类孔隙 裂隙T3Xj及J厚层砂岩段4.56.352468.88含水岩组Q=86.4Mi ? Fi=70128.77m 3/d（3）泉流量汇总法此次在某某某特长隧道勘察的1:25000专门水文地质测绘中，我们有效地对隧道水文地质条件关系密切的水文地质单元进行全面、有效的控制，实测了该水文地质单元内几乎所有的人工和天然地下水露头的地下水涌水量（其中大、中

19、型采矿坑口测流3个，岩溶大泉20余处），上述地下水露头涌水量的总和，在很大程度上代表了当时的地下水总排泄量。即3Q 汇=86.4 刀 Qi=96887.38m /d（4）水平巷道地下水动力学法概算及结果某某某特长隧道区经野外调查和判断，在地下水分水岭以西地区，地下水基本已为人为疏干，此次水平巷道地下水动力学法主要用于东段仍处于自然状态的地下水涌水量计算。鉴于地下水水位在区内一般均低于含水层顶板地下水的水动力特征具有潜水一一承压型特征，此次计算选用：BK公式式中：B 隧道穿过含水层的长度（ m）K 岩层中的地下水渗透系数（ m/d）H含水层的厚度（m）R坑道影响宽度（m） 隧道穿过含水层长度的确定隧道穿过含水层长度的确定是从1:10000隧道轴线的环境工程地质纵断面图上直接量取。各含水岩组地下水渗透系数的确定此次勘察由于受到了水文地质试验数量的限制，此次除直接根据本次勘察提取的地下水渗透系数参与涌水量预测计算外，还不能不结合区域内强岩溶化可溶岩的水文地质特征提取部分地下水渗透系数参与计算。含水层厚度的确定此次勘察受勘探试验钻孔数量的制约，不可能对含