咸阳市渭河一号桥北立交工程
地下水位最高值推定
王意超
陕西省咸阳市地下水工作队
陕西·咸阳712000
咸阳市渭河一号桥北立交工程
地下水位最高值推定
王意超
长期以来，地下水动态监测工作为农业生产、工业用水、环境改造提供了良好的资讯依据。应用监测资料为城市建设、道路交通等服务，是拓宽业务范围，积极主动走向社会的行业选择。一九九九年五月，咸阳1#桥北立交工程设计方案，因地下水最高值不能确定而不能定案。受咸阳市建设委员会委托，本队抽调人员，组成了以工程技术人员——主任工程师王意超同志为主的专题组，研究确定了工作方案和方法步骤。我们以本队1980年以来20年的系列地下水监测资料为主，尽力收集了工作区域内1980年以来，气象、水文及相关资料，辅以实地测量等，在此基础上，经过认真分析研究，依据目标区的水文地质条件和特点，采用了微分方程解析法和水文地质类推法，分别对多组资料分析推算，最后确定出1980年以来丰水期可能出现的地下水位最高值，为方案决策提供了依据。
以下从四个方面详细论述：
1、工程区概况
1.1工程区位于咸阳市渭河1#桥北头（见图1），面积160×100M2东邻铁咀村接渭滨公园，西去兴平宝鸡，向北为西兰路，南即渭河一号大桥连通西安。此处为重要交通咽喉。
1.2工程区处于渭河二级阶地前缘，其一级阶地缺失，使其直临河漫滩。
2、推求方法选定
2.1依据工程区位置，我们扩大了工作区。对渭河北岸一级、二级阶地水文地质条件进行了分析，选取了距离最近的地质剖面，其一含水层厚度大（南安村23.5米），层面水平，渗透系数21.7米/日。其二河水位对地下水位补给成正相关，且地下水上升峰值滞后，距岸愈近，升幅愈大，渗透时间愈短。距岸愈远，升幅愈小，渗透时间愈长（见图2）。其三，渭河洪水高峰水位持续时间常为12—36小时，距岸10米的工程结构在13小时后，即可受到渗透影响。
2.2资料收集与筛选
查阅并汇集了本队1980年以来20年的地下水监测资料，还收集了气象同期年降雨量；渭河洪水资料（表1）；水司、秦都、渭城相关资料；市勘察测绘院《渭河1#桥北立交工程详勘设计阶段勘探点布置图》等。同时根据水文地质条件、距工程区远近、资料可靠性进行了排比与筛选。又调查实测了工程区内秦都物资局民井，工作区内渭城水利局、渭滨公园、清泰街67#院内民井井台高程、水位、平面距离。
表1渭河汛期洪水位一览表（大沽高程）
年份 81 82 83 84 85 98 54 时间 8-22 9-26 9-28 9-10 9-15 7-22 洪水位 387.38 385.92 386.80 386.59 386.20 386.95 流量（m3/s） 6210 1000 3440 2120 1320 1600 7200 2.3根据工作区的水文地质条件和掌握的各种资料，工程区所处的特殊地理位置，分析出地下水位与河水位、降雨量关系十分密切，选定了两种方法：即微分方程解析法与水文地质类推法，进行计算。然后对比分析印证，以确保成果的可靠性。计算点选用市勘察院勘探点K3，位于工程区内渭河桥北端点向北10米。基础现状年选用1998年。高程采用大沽高程。
3、计算方法及成果
依据80年以来20年降水量分析计算，确定81——84年间为丰水时段，93——97年间为枯水时段，98年为平水年。最丰年份83年降水量855.3mm，其次是81年709.9mm。
3.1微分方程解析法
3.1.1采用公式布西涅斯克衰变方程Z=Z0e-rx
Z—地下水位
x—离岸距离
Z0—河水位
r—衰减系数
lnZ1-lnZ2
r=—————
x2-x1
两孔到河距离x1、x2。
两孔潜水位最大上升值Z1、Z2。
3.1.2求参数r
基础资料选取工作区内3孔水位测井丰水时段年汛期受最大洪峰流量影响值，现列表2如下。
表2-1
最大洪峰影响上升
井号 82年 83年 84年 日期 上升值 日期 上升值 日期 上升值 003 10月6日 0.54 10月6日 0.05 9月16日 0.46 015 10月4日 0.10 10月7日 0.61 9月28日 0.33 020 10月6日 0.18 10月6日 0.66 9月16日 0.30
表2-2求参选取井一览表
井号 位置 井深
(m) 地下水类型 地面高程(黄海) X值(m) Z均值(m) 020 渭城水利局 11.20 潜水 386.438 120 0.3800 003 吕村 13.25 潜水 399.498 300 0.3500 015 石桥三姓庄 30.00 潜水 384.728 1200 0.3467 3.1.3计算成果
我们根据003井、015井、020井多次洪水影响平均值，选取不同组合求参；再以81年、83年两次最大洪峰值代入公式计算，又将工程区计算点采用10、20、30、50、100米几处，得到了一系列计算成果。现录出其中部分排列。第一组合，采用015#和020#井求参，离岸距离10米的K3点为准。用81洪峰计算得最大地下水位387.02米，最小埋深3.96米；同理用83洪峰计算得最大地下水位386.45米，最小埋深4.52米。第二组合：采用003号和020号井求参，仍以K3点为准，用81、83洪峰计算分别得地下水位385.61米、385.04米；最小埋深5.36米、5.94米。
3.2水文地质类推法
3.2.1资料选取
根据20年以来降雨系列分析，81—84为丰水时段，基础资料的收集从80—85年为主。内容包括各井水位年平均值，最小值，最大值。范围是工作区观测井、民井、工业供水井等。共收集了12眼井资料。
3.2.2分析最大变幅
在对12眼井资料排比过程中，我们分析研究了地下水与降水量的关系。认为，两者关系密切，呈现正相关关系。如工作区内南安村、华家寨观测井、020、003等比较明显（见表3）。从多个实测系列资料中，选取最接近工程区的测点进行分析、计算，得到丰水期最大变幅值。以吕村003号井分析为例，从80—85年，在经历了81、83、84三个丰水年后该点平均地下水位由年均377.133米上升为378.673米，变幅1.44米。其间最低为83年1月11日375.463米，埋深13.70米；最高值为84年1月26日381.063米，埋深9.10米，最大变幅值4.60米。
表3年降水量与地下水埋深关系表
年份 降水量 南安井 020 003 华家寨井 80年 523.2 6.95 4.77 81年 709.9 6.61 4.31 11.80 82年 481.0 7.08 4.03 11.85 83年 855.3 6.53 3.46 11.93 5.41 84年 666.0 6.36 3.21 10.49 5.49 85年 478.4 7.12 3.16 11.15 7.55 98年 466.6 18.56 18.66 3.2.3计算成果
现状年采用平水年98年为基准，以市勘察测绘院同年9月所测工程区K3钻孔实测资料地下水位382.78米（地面标高390.98米）为基点，最大变幅取4.6米计算，使用叠加方法K3点在丰水年最高水位为387.38米，最小埋深为3.60米。以此类推，以南安村008号井资料分析得最大变幅4.66米计算，K3点丰水期最高水位387.44米，最小埋深3.54米；以020井资料分析最大变幅为3.06米，计算K3点丰水期最高水位385.84米，最小埋深5.14米。
4、最高水位值的确定
根据两种方法计算分析，所得结果相互印证，又考虑到最大洪峰流量因素，工程点离岸近影响大且时间短等。经项目组充分研究、比对，确定K3点地下水最小埋深3.6米，最大水位387.38米为工程区使用推荐值。后来被委托单位决策时采用。
由于渭河河床逐年淤积，又因1977年开展地下水观测以前，历史大洪水如1954年、1898年时期缺乏资料，所以，此次推求地下水位最高值只是1980年以来可能出现的最大值，并非保守数据。
咸阳渭河1#桥北立交于2000年7月竣工使用，至今已有四年，其间一直运行良好。此桥对于西兰线、西宝中线北线车辆分流起到重要作用。为沟通西北物流繁荣经济，保障社会稳定具有积极社会效益。汛期从未出现过倒灌、管涌等问题。尤以2003年丰水年为例，渭河八、九月份连降大雨，形成了五次洪峰，在此都安全通过。最大一次流量5340立米/秒，8月30日顺利通过该桥。此洪峰对宝鸡、武功、兴平、渭城、渭南等地造成堤坝塌垮或淹没村庄农田灾害。是继1981年6210立米/秒后22年来最大一次。也是对工程质量和采用数据的实践验证。鉴于以上理由，我们的研究成果是正确的、可靠的，采用的方法是科学的。同时说明，用地下水资料为当前城市建设服务，迈出了成功一步。
作者简介：王意超，陕西共产主义劳动大学大学部蚕果系毕业，贡职于咸阳市水利局市地下水工作队，曾任队长、主任工程师等职。省水利学会咸阳分会理事、省水利经济研究会、中国水利学会、全国地下水信息网会员，中国管理科学研究院特约研究员，世界汉诗协会会员，中国民族艺术家协会会员。在国家及省级专刊发表科技论文和文章百余篇；部分论文入编《科学中国人十年优秀论文选》、《中国水利水电发展文库》、《二十一世纪中国社会发展战略研究文集》、《中国现代探索新论文库（第三卷）》和“中国科学院文献中心”《中国科技发展论坛—2004年卷》等。获得省、市级多项科技进步奖和政府及主管部门的多次奖励。
作者地址：陕西省咸阳市滨河西路二号（市地下水工作队）
邮编：712000????????E-mail:wyicao@126.com
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