湖北省房縣龍洞口水庫鄰谷滲漏分析

潘立文，王宇馳

(湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，湖北武漢 430034)

0 引言

龍洞口水庫是房縣平渡河流域梯級開發(fā)項(xiàng)目的控制性工程，庫區(qū)右岸山體高大雄厚，發(fā)生滲漏的可能性極小;左岸平渡河與鄰谷九道河高差近500 m，河間地塊受區(qū)域性大斷裂——陽日—九道斷裂F1及其次級斷裂F2的影響，地質(zhì)條件復(fù)雜，庫區(qū)蓄水后，存在鄰谷滲漏的可能性，需要進(jìn)行庫區(qū)滲漏分析評價(jià)。

1 工程概況［1］

龍洞口水庫位于房縣九道鄉(xiāng)八里村龍洞口，距房縣縣城約130 km，設(shè)計(jì)最大壩高71 m，水庫正常蓄水位1 020 m，庫容約1 195.3 ×104m3，調(diào)節(jié)庫容837.6 ×104m3。是以發(fā)電為主，兼有農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的小(1)型水利電力工程。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

庫區(qū)處于神農(nóng)架北麓，屬構(gòu)造剝蝕、侵蝕中低山區(qū)，地面標(biāo)高950～2 250 m，相對高差200～1 300 m。受區(qū)域構(gòu)造的影響，山脊走向呈南北向，與地層走向近于垂直。

庫區(qū)長約3 km，近東西向展布。河床高程950～1 040 m，寬度20～50 m，呈“V”型河谷;兩岸地勢陡峻，山頂高程均在1 100～1 300 m以上。

庫區(qū)與九道河地表分水嶺高程1 380～1 920 m。地表分水嶺與庫區(qū)最近距離約3 km，坡面發(fā)育有摩家溝、夏家溝、桐子溝共三條常年性流水溪溝;地表分水嶺與九道河最近距離約7 km，坡面發(fā)育有背家溝、起龍溝兩條常年性流水溪溝。

庫區(qū)發(fā)育兩處溶洞，一處位于桐子溝源頭，分布高程1 400 m，溶洞直徑1.5 m，有巖溶水流出，旱季流量1.5 L/s，流量隨季節(jié)變化明顯;一處位于庫首壩址區(qū)平渡河河床，屬小型溶洞，溶洞周邊出露巖性為∈3+41灰?guī)r，溶洞直徑0.8～1.50 m，連通試驗(yàn)表明其向平渡河下游延伸。

2.2 地層巖性

庫區(qū)主要出露一套古生界寒武系—志留系的沉積巖，地層分布詳見庫區(qū)地質(zhì)圖(圖1)，巖體特性分述如下:

志留系下統(tǒng)龍馬溪組(S1l) 黃綠、灰 綠、灰黑色頁巖，夾灰黑、藍(lán)灰色中層灰?guī)r或泥質(zhì)灰?guī)r。分布于陽日—九道斷裂南西側(cè)，屬相對隔水巖層，區(qū)域分布厚度500～700 m。

志留系下統(tǒng)羅惹坪組(S1lr) 深灰色、灰黑色炭質(zhì)灰?guī)r，夾炭質(zhì)頁巖。分布于陽日—九道斷裂南西側(cè)，屬相對隔水巖層，區(qū)域分布厚度300 m。

奧陶系中統(tǒng)寶塔組(O2b) 灰黃、深灰色中厚層具龜裂紋瘤狀灰?guī)r。僅在山頂有少量分布，厚度12～24 m。

寒武系上統(tǒng)三游洞群(∈3sh) 灰白色厚層白云質(zhì)灰?guī)r夾灰黑色厚層硅質(zhì)條帶灰?guī)r，巖石堅(jiān)硬，巖溶不發(fā)育。分布在河間地塊山頂，區(qū)域分布厚度110 m。因其分布高程較高，對庫區(qū)滲漏影響較小。

寒武系中統(tǒng)覃家廟群(∈2qn) 淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰?guī)r夾灰綠色硅質(zhì)頁巖，巖溶不發(fā)育，屬相對隔水巖層。主要廣泛分布庫區(qū)左岸河間地塊，區(qū)域分布厚度190～260 m，是影響庫區(qū)滲漏的主要巖層。

寒武系下統(tǒng)(∈13+4) 灰、深灰色薄—厚層致密灰?guī)r，夾薄—厚層泥質(zhì)條帶灰?guī)r及結(jié)晶灰?guī)r，巖溶不發(fā)育。僅分布于河間地塊九道河右岸，區(qū)域分布厚度320～400 m。

寒武系下統(tǒng)(∈11+2) 黃綠、灰綠色頁巖夾深灰色薄層結(jié)晶灰?guī)r、灰黑色薄層硅質(zhì)頁巖夾薄層灰?guī)r或?yàn)榛樱瑤r溶不發(fā)育。僅分布于河間地塊九道河右岸，區(qū)域分布厚度300～650 m。

圖1 龍洞口水庫庫區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geologicalmap of Longdongkou reservoir

圖2 龍洞口水庫庫區(qū)Ⅰ-Ⅰ'縱剖面圖Fig.2 Ⅰ-Ⅰ'longitudinal section of Longdongkou reservoir

2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震

(1)斷裂 龍洞口庫區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上受控于區(qū)域性大斷裂—陽日—九道斷裂(F1)及其次級支斷裂(F2)。

F1:即陽日—九道斷裂，分布于庫尾，走向N50°E，傾向NW，傾角65°，屬壓扭性斷裂。斷層上盤主要為∈3sh白云質(zhì)灰?guī)r夾硅質(zhì)條帶狀灰?guī)r、∈2qn淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰?guī)r夾灰綠色硅質(zhì)頁巖;下盤為S1l頁巖夾灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。受巖性強(qiáng)度差異影響，上盤(NW側(cè))斷層破碎帶巖性為黃色角礫巖，角礫成份以灰?guī)r為主，厚度約2～10 m，鈣質(zhì)膠結(jié)，半成巖狀，下盤(SE側(cè))斷層巖為黑色糜棱巖，成份以頁巖為主，寬約10～30 m。

F2:屬陽日—九道斷裂的次一級支斷裂，分布于庫首，走向N55°E，傾向 NW，傾角70°，屬壓扭性層。斷層上盤為∈11+2頁巖，巖層產(chǎn)狀 320°∠36°，下盤主要為一套∈3sh、∈2qn、∈13+4、∈1

1+2地層，巖層產(chǎn)狀150°∠70°，斷層巖為黃色角礫巖，致密堅(jiān)硬，厚度約20 m。

受區(qū)域構(gòu)造的影響，庫區(qū)裂隙主要見兩組:

① 0°∠68°，2 ～5 條/m，可見延伸長度0.50 ～1.0 m，切深0.2～0.5 m，多閉合，偶見有延伸長度20 m的閉合裂隙，裂面巖溶不發(fā)育。

② 270°∠70°～80°，1 ～5 條/m，切深0.20 ～0.50 m，多閉合，裂面巖溶不發(fā)育。

(2)向斜構(gòu)造 受F1、F2斷裂的影響，河間地塊在F1、F2之間形成了一條有利于蓄水的向斜構(gòu)造(見圖2)，向斜兩翼產(chǎn)狀分別為 180°∠35°、0°∠40°，向斜頂部出露巖性為寒武系下統(tǒng)(∈13+4)灰、深灰色薄至厚層致密灰?guī)r，下伏覃家廟群(∈2qn)淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰?guī)r夾灰綠色硅質(zhì)頁巖。

(3)地震 根據(jù)區(qū)域資料:庫區(qū)及鄰近地區(qū)無活動性斷裂分布，區(qū)域穩(wěn)定性條件較好，無破壞性地震分布。

2.4 水文地質(zhì)條件

(1)地表水 地表分水嶺至庫區(qū)段坡面發(fā)育有摩家溝、夏家溝、桐子溝三條常年性流水溪溝，溝口流量20～25 L/s(枯水期流量);地表水分嶺與九道河坡面發(fā)育有背家溝、起龍溝兩條常年性流水溪溝。地質(zhì)調(diào)繪資料表明，溪水主要來源于大氣降雨及溝頂?shù)娜a(bǔ)給，流量受季節(jié)影響較大。

(2)地下水 根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，河間地塊共發(fā)現(xiàn)較大流量的泉點(diǎn)14處，泉點(diǎn)編號S 1～S 14，其分布、類型、流量及特征分述如下:

S1～S4:分布于庫區(qū)中部河床左岸∈3sn白云質(zhì)灰?guī)r中，間距10～30 m，單泉流量6～9 L/s(枯水期流量，以下泉流量未作說明均為枯水期流量)，具承壓性，S4最大承壓水頭高出水面5 cm。泉水順層面和裂隙滲出，屬基巖裂隙承壓水。

S7、S8、S5:分布于摩家溝。S7、S8 出露于溝尾 O2、S1l灰?guī)r及頁巖，分布高程分別為1 705m、1 825m，屬下降泉，泉流量2 L/s。泉水匯入干溝后在1 525 m高程處灰?guī)r區(qū)沿裂隙面或?qū)用嫒繚B入地下，其后在1 475 m高程處以下降泉(S5)的形式流出，S5泉流量3 L/s。

S6:分布于摩家溝的支溝，出露于O2灰?guī)r中，分布高程1 475 m，屬下降泉，泉流量2 L/s，

S9、S10、S11:出露于夏家溝溝尾 S1l頁巖中，分布高程1 625～1 825 m，屬下降泉，流量3～5 L/s。

S13:出露于桐子溝源頭∈3sh白云質(zhì)灰?guī)r中，分布高程1 400 m，屬溶洞水，流量1.5 L/s。

S12:出露高程1 180 m，泉點(diǎn)巖性為∈2qn灰?guī)r，屬下降泉，流量0.3 L/s。泉水匯入背家溝后向九道河排泄。

S14:出露高程1 150 m，泉點(diǎn)巖性為∈3sh灰?guī)r，屬下降泉，流量0.2 L/s。泉水匯入背家溝后向九道河排泄。

(3)水化學(xué)特征及評價(jià) 通過取樣分析，庫區(qū)地下水為HCO3-Ca·Mg型淡水，呈弱堿性，無侵蝕性。

3 庫區(qū)滲漏分析評價(jià)［2，3］

庫區(qū)左岸平渡河與鄰谷九道河相距近10 km，高差近500 m，河間地塊出露巖性主要以寒武系下統(tǒng)(∈1

1+2)黃綠、灰綠色頁巖及志留系下統(tǒng)龍馬溪組(S1l)黃綠、灰綠、灰黑色頁巖為主，夾少量灰?guī)r，巖溶、裂隙均不發(fā)育，屬相對隔水巖層，該層內(nèi)不會產(chǎn)生滲漏問題。由于受陽日—九道斷裂F1及其次級斷裂F2的影響，河間地塊在F1與F2之間，形成了一條狹長的灰?guī)r分布區(qū)(見庫區(qū)工程地質(zhì)平面圖1及剖面圖2)，其寬度在庫區(qū)1.6 km，沿九道河方向逐漸收窄，到九道河時(shí)寬度僅400 m。庫區(qū)蓄水后，庫水經(jīng)灰?guī)r分布區(qū)向鄰谷九道河產(chǎn)生鄰谷滲漏情況綜合分析如下:

(1)陽日—九道斷裂F1及其次級支斷裂F2屬壓扭性斷裂，構(gòu)造巖為糜棱巖和角礫巖，厚度10～30 m，屬隔水巖層，因此，水庫蓄水后，庫水不會沿?cái)鄬悠扑閹Мa(chǎn)生鄰谷滲漏問題。

(2)通過1-1'地質(zhì)剖面圖可知，庫區(qū)位于向斜西翼近核部，向斜不僅在庫區(qū)形成了一個有利于蓄水的“鍋底構(gòu)造”，而且有利于阻滯庫水順層間裂隙向九道河滲漏。

(3)庫區(qū)蓄水后能否保證有效庫容，主要受寒武系覃家廟群(∈2qn)地層的影響。區(qū)內(nèi)覃家廟群(∈2qn)巖性為淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰?guī)r夾灰綠色硅質(zhì)頁巖，灰?guī)r單層厚度10～50 cm，硅質(zhì)頁巖單厚度2～5 cm，由于灰?guī)r泥質(zhì)含量較高且硅質(zhì)頁巖隔水性好，巖石巖溶、裂隙均不發(fā)育，由此排除了庫區(qū)通過層間裂隙或巖溶通道向九道河大規(guī)模滲漏的可能性。

(4)通過對庫區(qū)滲漏排泄區(qū)，即九道河右岸調(diào)查，該段山體坡面為房縣九道梁鄉(xiāng)鄉(xiāng)鎮(zhèn)府所在地，受水資源缺乏的困擾，人口稀少，集鎮(zhèn)發(fā)展緩慢，坡面耕地因干旱貧脊，未發(fā)現(xiàn)大流量的泉點(diǎn)以及直徑＞1 m以上的溶洞。說明現(xiàn)階段平渡河河水未通過河間地塊向九道河方向排泄。

(5)在地表分水嶺至庫區(qū)段山體斜坡上，兩條沖溝(摩家溝、夏家溝)旱季均有較大的地表水流入庫區(qū)，表明該段山體完整性好，巖體滲漏小，存在地下水分水嶺的可能性。摩家溝溪水在1 525 m高程處滲入地下后又在1 475 m高程處滲出(泉點(diǎn)編號S5)，表明該坡面地下水橫向排泄基準(zhǔn)面在1 475 m附近，這一判斷又可通過溶洞水(泉點(diǎn)編號S13)出露高程1 400 m得到佐證;在地表分水嶺至九道河段山體斜坡上，發(fā)現(xiàn)2處泉(泉點(diǎn)編號 S12、S14)，泉點(diǎn)出露高程1 100～1 200 m，表明該坡面地下水橫向排泄基準(zhǔn)面在1 100 m左右，由此確定河間地塊地下水分水嶺在1 100 m高程以上，推測曲線見1-1'剖面圖。

(6)通過泉點(diǎn)調(diào)查分析，庫區(qū)所處平渡河左岸河床存在承壓上升泉泉群(泉點(diǎn)編號S1～S4)，進(jìn)一步表明庫區(qū)左岸存在地下水分水嶺且?guī)靺^(qū)具備蓄水條件。

(7)庫區(qū)至九道河相距近10 km，高差近500 m，理論水力坡度5‰，地下水流速緩慢，在排除存在巖溶管道水的情況下，根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，鄰谷滲漏對庫區(qū)正常蓄水的影響較小。

綜上所述，龍洞口水庫庫區(qū)鄰谷滲漏通道主要局限于F1、F2之間的碳酸鹽區(qū)，由于F1、F2斷裂屬相對隔水的壓扭性斷裂，區(qū)內(nèi)∈2qn淺紅、乳白、棕灰色條帶狀灰?guī)r夾灰綠色硅質(zhì)頁巖，巖體完整，裂隙、巖溶均不發(fā)育，形成了一個有利于蓄水的向斜構(gòu)造，再加上庫區(qū)河間地塊在1 100 m高程以上存在地下水分水嶺，因此，龍洞口水庫蓄水后庫區(qū)不會因鄰谷滲漏影響其正常發(fā)揮蓄水發(fā)電的效益。

4 結(jié)束語

龍洞口水庫庫區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜獨(dú)特，鄰谷滲漏問題決定項(xiàng)目的成敗。在詳細(xì)全面的野外地質(zhì)調(diào)查資料基礎(chǔ)上，綜合分析評價(jià)得出水庫蓄水后庫區(qū)不會因鄰谷滲漏影響其正常發(fā)揮效益的結(jié)論，為項(xiàng)目立項(xiàng)提供了科學(xué)論據(jù)。水庫建成蓄水后，至今未產(chǎn)生滲漏問題，庫區(qū)滲漏分析評價(jià)結(jié)論得到證實(shí)。

［1］何遠(yuǎn)武.湖北省房縣龍洞口水利水電樞紐工程地質(zhì)勘查報(bào)告［R］.武漢:湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，2007.

［2］劉正鋒.水文地質(zhì)手冊［M］.北京:銀冠電子出版有限公司，2010.

［3］薛禹群.地下水動力學(xué)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1997.