龍?zhí)了畮鞄r溶發(fā)育規(guī)律及滲漏問題分析

張興安

(陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西 西安710000)

龍?zhí)了畮煳挥谒拇ㄊ錾揭妥遄灾沃蓰}源縣北部梅雨河一級支流馬壩河下游，壩址位于干海鄉(xiāng)龍?zhí)翇{谷段。工程區(qū)距離西昌市180 km，距離鹽源縣26 km，水庫設(shè)計正常蓄水位高程2 420m，壩頂高程2 423m，壩底高程2 360m，最大壩高63m，總庫容1.49億m3，有效庫容1.17億m3，灌溉面積40萬畝，裝機。工區(qū)距離 KW。主要建筑物包括大壩、引水洞、廠房、導(dǎo)流洞等，初擬壩型為常態(tài)混凝土拱壩。工程區(qū)巖溶極其發(fā)育、巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜，水庫蓄水后在反壓作用下，可能變成向水庫下游和兩岸鄰谷滲漏的通道。因此，巖溶滲漏是該水庫成庫建壩的重要工程地質(zhì)問題。

1 庫壩區(qū)基本地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

工程區(qū)位于鹽源盆地北部的馬壩河下游。鹽源盆地處于青藏高原東南部，四周群山環(huán)抱，一般高程3000～4 000m，高差上千米，盆地內(nèi)部為壟崗狀丘陵和階地，高程一般在般1>～2 700m，呈多級夷平面的階地地貌景觀。

庫區(qū)回水長度10.5 km，按地貌形態(tài)可分為兩大地貌類型。其中丘陵洼地(月亮壩下游)，約占庫區(qū)回水長度的45.4%，地形開闊平緩，河谷寬闊，多呈寬淺的“U”型。低山峽谷區(qū)(月亮壩上游)約占庫區(qū)回水長度的54.6%，河流強烈下切;河谷形態(tài)呈“V”型或“U”型。

1.2 地層巖性

據(jù)區(qū)調(diào)資料，本區(qū)地層可列為三個分區(qū)，即康滇分區(qū)、鹽源麗江分區(qū)和松潘甘孜分區(qū)。其中鹽源麗江分區(qū)地層分布最廣，而康滇分區(qū)地層和松潘甘孜分區(qū)地層僅分布于測區(qū)的東部及西北部，面積都較小。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)位于揚子準地臺(Ⅱ)西北部的二級構(gòu)造單元鹽源麗江臺緣拗陷區(qū)(Ⅱ2)中部鹽源“山”字型構(gòu)造脊柱部位，東鄰揚子準地臺的康滇臺隆(Ⅱ1)，西北接松潘甘孜地槽南緣(Ⅰ)。構(gòu)造形跡的展布受由北向南水平推力的控制，形成了一系列北東及北西向延伸的寬緩褶皺和斷裂構(gòu)造。區(qū)域大地構(gòu)造單元分區(qū)如圖1。

圖1 區(qū)域構(gòu)造綱要圖

1.4 巖溶水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)水系主要由雅礱江及其支流小金河組成。梅雨河發(fā)育分布于鹽源盆地內(nèi)，由白烏河、馬壩河、古柏河等眾多的支流組成樹枝狀的向心水系，水文網(wǎng)發(fā)育展布主要受地質(zhì)構(gòu)造控制，其干流以順構(gòu)造線發(fā)育為主，支流則多垂直構(gòu)造線展布，組成近似羽狀的環(huán)形水系。工程區(qū)及外圍分布有松散堆積層孔隙水、孔隙裂隙層間水、基巖裂隙水、巖溶水四個地下水類型。

其中巖溶發(fā)育的主要層位是三疊系中統(tǒng)白山組上段(T2b3)均勻狀石灰?guī)r，其次是中段(T2b2)均勻狀純碳酸鹽巖和老第三系紅崖子組均勻狀不純的碳酸鹽巖，厚度約55.8m。庫區(qū)巖溶發(fā)育形態(tài)多樣，常見的有漏斗、落水洞、地下暗河、溶洞、溶隙等，其充填程度、充填物的物質(zhì)組成及密實程度亦不盡相同。

2 巖溶發(fā)育規(guī)律

2.1 庫壩區(qū)巖溶發(fā)育分布及特點

工程區(qū)發(fā)育的巖溶按分布高程投影如圖2，大體有如下規(guī)律:河床2 375m高程以上，發(fā)育四層巖溶，高程分別為點/三級～2 380m、m2 3～2 396m、m2 4～2 408m、m2 4～2 435m，其中小型溶洞或溶隙多被紫紅色粘土夾碎塊石充填，大型溶洞基本無充填或底部充填薄層碎礫石;河床2 375m高程以下，基本發(fā)育兩層巖溶，分布高程為 35m～2 360m、m2 2～2 320m，前者屬古巖溶，充填較密實，充填物多為紫紅色粘土夾碎礫石，后者為受梅雨河侵蝕基準面控制的新巖溶，規(guī)模較小，充填程度較差或無充填。

圖2 龍?zhí)了畮靿螀^(qū)及近壩庫區(qū)巖溶縱向投影圖

2.2 巖溶發(fā)育的一般規(guī)律

根據(jù)工程地質(zhì)勘察成果分析，工程區(qū)的巖溶發(fā)育具有如下規(guī)律性:

2.2.1 巖溶發(fā)育程度、規(guī)模與巖性關(guān)系密切

工程區(qū)分布的幾套地層中(T2b3、T2b2、T2b1、T3xb、Eh、N2x)，三疊系中統(tǒng)白山組上段(T2b3)的均勻狀質(zhì)純灰?guī)r，厚度大，層位穩(wěn)定，分布廣泛，是巖溶最為發(fā)育的主要層段，其它地層均為不純的灰?guī)r或夾碎屑巖，巖溶發(fā)育相對較弱。

2.2.2 巖溶發(fā)育方向受地質(zhì)構(gòu)造控制明顯

本區(qū)褶皺及斷層對巖溶發(fā)育的方向及發(fā)育程度有明顯相關(guān)性，通常與構(gòu)造線方向具有一致性。庫區(qū)左岸北東向褶皺、右岸北西向褶皺及近南北向斷層構(gòu)造，對巖溶發(fā)育、分布方向以及巖溶水的運動方向控制性明顯。而在同一構(gòu)造區(qū)的不同部位，巖溶的發(fā)育則與節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及展布相關(guān)，據(jù)庫區(qū)溶洞和壩區(qū)平硐、探槽內(nèi)發(fā)育的溶洞調(diào)查統(tǒng)計，主要沿北北東向高傾角張性裂隙和層面裂隙發(fā)育的巖溶約占74%，其它和構(gòu)造無關(guān)主要各巖性相關(guān)的僅占26%。

2.2.3 巖溶發(fā)育與河流發(fā)育史具有明顯的對應(yīng)性

巖溶發(fā)育與當(dāng)?shù)厍治g基準面的對應(yīng)性，主要表現(xiàn)在河谷兩岸巖溶發(fā)育空間上的成層性以及河谷以下巖溶發(fā)育深度等。在工程區(qū)地質(zhì)演變歷史的發(fā)展中，馬壩河等地表水經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，形成了三級河流階地，與之相對應(yīng)，河谷兩岸溶洞的分布在不同高程上亦具有大致成層的規(guī)律，但由于不同期巖溶繼承發(fā)育，深部巖溶分布的成層性又不是特別明顯，與河流階地的對應(yīng)關(guān)系亦不完全一致。巖溶形態(tài)在平面上發(fā)育規(guī)律也具有明顯的差異性，在巖溶水補給區(qū)或分水嶺地區(qū)，巖溶形態(tài)以地表溶溝、溶槽、漏斗、落水洞、小型溶蝕洼地等垂直巖溶形態(tài)較發(fā)育，而在巖溶水的徑流排泄區(qū)則以水平溶洞、暗河等水平巖溶形態(tài)為主。

2.2.4 巖溶發(fā)育具有很大的不均一性

這種巖溶的空間分布和發(fā)育程度的不均一性，主要是由于可溶巖體內(nèi)部構(gòu)造和透水性等條件的不均一性造成的。測區(qū)內(nèi)同一地區(qū)的不同地段或部位，巖溶化強度均有顯著的差異，如壩區(qū)的河床與壩肩巖溶發(fā)育就明顯不同，且在同一部位，大的溶洞、溶道與小的溶隙、溶孔同時并存。

3 水庫滲漏問題

3.1 左岸鄰谷滲漏

3.1.1 向古柏河的滲漏

古柏河位于馬壩河左側(cè)，河間地塊寬度1.6～3.5 km，上部為弱～微透水巖組的新第三系昔格達組(N2x)粘土巖，厚度13.5～195m，底面高程在2310～2 440m之間，為天然隔水屏障。下伏三疊系中統(tǒng)白山組灰?guī)r及上統(tǒng)下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r，其中強巖溶化的白山組灰?guī)r可能成為鄰谷滲漏的通道，順古柏河順河地質(zhì)剖面分段說明如下:

1)六谷溝—兩層樓干谷段

長度1.8 km，河床高程2455～2 435m，兩岸為白山組灰?guī)r，灰?guī)r出露的最低高程高于正常蓄水位10～15m，推測該段河谷枯水期的地下水位高程為程高正～2 435m，進口高程及地下水位高于水庫正常蓄水位，不存在庫水向鄰谷反壓滲漏的問題。

2)兩層樓—廟子灣段

長度1.65 km，河谷橫切大院子向斜，上部為老第三系紅崖子組砂礫巖，下伏三疊系上統(tǒng)下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r及上博達組粘土巖，為弱透水巖組，為良好的隔水層，且該段河谷地面高程為2420～2 435m，枯水期地下水位埋深8～15m，地下水位高程在程子斜～2 425m左右，與水庫正常蓄水位高程相差不大，水頭比降甚小，基本不存在滲漏問題。

3)廟子灣—古柏分場干谷段

長度約3.0 km，橫切汪家坪背斜，古柏河左岸灰?guī)r裸露，野外調(diào)查灰?guī)r中小溶洞和不同方向的溶蝕裂隙均較發(fā)育，右岸(與馬壩河相鄰)多被第四系地層及新第三系昔格達組地層覆蓋。其中下游2.3 km長的灰?guī)r分布高程為2350～2 420m，據(jù)調(diào)查訪問枯水期地下水位高程為程，切～2 415m，低于正常蓄水位高程2 420m。水庫蓄水后，庫水易沿灰?guī)r中的小溶洞和溶蝕裂隙向古柏河鄰谷滲漏，其產(chǎn)生滲漏的主要形式是溶隙脈狀流。

4)古柏分場—石樓梯段

長度約2.5 km，橫切甲花村向斜，出露地層為三疊系上統(tǒng)下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r及上博達組粘土巖，為弱透水巖組，為良好的隔水層，不存在滲漏問題。

5)石樓梯—楊柳壩干谷段

長度1.5 km，河床高程2385～2 370m。由于上游的甲花村向斜在河間地塊中部揚起，透水性微弱的博大組地層(由北東向南西延伸)阻隔了地下水的下滲，庫水不可能滲漏于楊柳壩河段。

綜上所述，庫水沿白山組灰?guī)r中的溶隙、小溶洞向左岸鄰谷古柏河的滲漏主要發(fā)生在廟子灣～古柏分場干谷段(約2.3 km)，其滲漏的主要形式是溶隙脈狀流。

3.1.2 向馬壩河下游的方家溝滲漏

方家溝屬于馬壩河左岸的沖溝，溝口位于壩址下游1.3 km，源頭高程2 460m，溝口谷底高程2 385m，谷底高程2 420m以下至溝口長度1.5 km，該段上部為新第三系昔格達組粘土巖，厚度一般5～54.5m，下伏三疊系中統(tǒng)白山組灰?guī)r，頂板高程一般程 46.8～2 450m，野外調(diào)查裸露灰?guī)r中小溶洞和溶蝕裂隙較發(fā)育，庫水易通過灰?guī)r溶蝕裂隙滲漏到方家溝中、下游段。

3.2 右岸鄰谷滲漏

3.2.1 向白烏河的滲漏

白烏河位于馬壩河右側(cè)，河間地塊寬度2.2～2.7 km，上部為弱～微透水巖組的新第三系昔格達組(N2x)粘土巖，厚度15～55m，底面高程在2286～2 433m之間，為天然隔水屏障。下伏三疊系中統(tǒng)白三組灰?guī)r及上統(tǒng)下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r，其中強巖溶化的白三組灰?guī)r可能成為鄰谷滲漏的通道，順白烏河順河地質(zhì)剖面分段說明如下:

1)下麥地峽谷進口以上段

該段下部斜切麥地向斜，核部出露地層為三疊系上統(tǒng)下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r及上博達組粘土巖，順河寬度約2.0 km，屬弱透水巖組，為良好的隔水層。另外該段河谷谷底高程2470～2 430m，河水面高程2 430m以上，均高于正常蓄水位，庫水不存在向該段滲漏的問題。

2)下麥地峽谷進口—山門口段

長度約3.0 km，在該段河谷中段斜切黑元寶背斜，河谷及兩岸廣泛出露三疊系中統(tǒng)白山組灰?guī)r，發(fā)育了四層溶洞，大體上與河流漫灘或一級階地、二、三、四級階地高程對應(yīng)，其中該段與河流漫灘或一級階地高程對應(yīng)的大型溶洞6個，天然狀態(tài)下，麥地峽谷河水易通過黑元寶背斜兩翼層面和沿北西向斷裂發(fā)育的巖溶通道，向南東流向馬壩河右橋頭、河灣子一帶。該段下游1.2 km長的河谷水面高程2420～2 390m，低于正常蓄水位，當(dāng)水庫蓄水至2 420m高程時，庫水易沿相應(yīng)來水通道反壓至該段河谷。水庫存在向該段下游1.2 km河段反壓滲漏的問題。

3)山門口以下段

該段在三門口附近，河谷斜切采石場向斜，核部出露地層為三疊系上統(tǒng)下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r，厚度約0.8 km，屬弱透水巖組，該層從山門口上游向東南延伸至壩址上游天然溢洪道附近，為良好的隔水層，阻止了庫水向山門口以下的白烏河段滲漏。

總之，庫水向白烏河的鄰谷滲漏主要位于山門口上游1.2 km的下麥地峽谷段(尤其是采石場向斜東北翼地段)，滲漏形式多為巖溶管道和溶隙混合型滲漏。

3.2.2 向馬壩河支溝瓦窯溝的滲漏

瓦窯溝屬于馬壩河右岸的沖溝，溝口位于壩址西南0.5 km，源頭高程2 495m，溝口谷底高程2 385m，谷底高程2 420m以下至溝口長度1.8 km，該段上部為新第三系昔格達組粘土巖，厚度一般10～31.7m，中部為老第三系紅崖子組砂礫巖，厚度一般8～13.8m，下伏三疊系中統(tǒng)白山組灰?guī)r及三疊系上統(tǒng)下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r，頂板高程一般031.～2 403m。采石場向斜翹起段從瓦窯溝口以上600m處穿過，核部為下博達組碎屑巖夾泥灰?guī)r，具有隔水作用，但瓦窯溝F1斷層斜切向斜，破壞了核部的隔水地層，溝通了向斜內(nèi)外側(cè)的白山組灰?guī)r，庫水易順瓦窯溝斷層排泄于庫下游石河壩、河灣子等泉，或形成新的滲漏點。

3.3 壩基滲漏和繞壩滲漏

3.3.1 壩基滲漏及壩肩繞壩滲漏

壩址位于三疊系中統(tǒng)白山組上段灰?guī)r上，根據(jù)野外地表調(diào)查以及鉆孔、平硐資料，壩址區(qū)裂隙、溶蝕裂隙、溶洞較發(fā)育，庫水易通過相應(yīng)通道產(chǎn)生壩基滲漏及壩肩繞壩滲漏。

3.3.2 通過大龍?zhí)练磯旱构?，?dǎo)致左、右龍眼流量增加或產(chǎn)生新的滲漏點

根據(jù)連通試驗和抬水試驗，庫內(nèi)的大龍?zhí)涟岛优c下游的左、右龍眼泉同屬長坪子—大院子水動力單元，具有相同的補給區(qū)，二者水力聯(lián)系緊密。但大龍?zhí)脸雎陡叱?389.31m，枯水期水位高程2388.31m，只有當(dāng)洪水期，上游來水豐富，地下水位高出上述高程一定數(shù)值時，大龍?zhí)敛偶竟?jié)性的向外排水;一旦補給區(qū)水源減少，地下水位下降到一定程度，大龍?zhí)辆屯Ｖ钩鏊?，而下游的左、右龍眼屬長流水。因此水庫蓄水后，庫水易通過大龍?zhí)练磯旱构?，?dǎo)致左、右龍眼流量增加或在下游產(chǎn)生新的滲漏點。

4 結(jié)論

綜合以上分析，水庫修建后，主要滲漏將集中在以右橋頭泉為主向右岸白烏河的管道型滲漏、向下游核桃樹泉、河灣子泉的反壓滲漏，以大龍?zhí)涟岛映隹跒橹飨蜃蟀豆虐睾拥姆磯簼B漏，以大龍?zhí)痢|西龍?zhí)?、牛吃水泉為主向左右龍眼的滲漏，以及巖溶發(fā)育段灰?guī)r壩肩向下游的繞壩滲漏為主。其中:

(1)水庫區(qū)滲漏以巖溶管道型反壓向右岸白烏河、壩下游及左岸古柏河滲漏為主，溶隙型滲漏次之的形式。

(2)鑒于庫區(qū)巖溶滲漏以巖溶管道型為主，而工程區(qū)灰?guī)r段巖溶管道滲漏結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，未來的庫區(qū)滲漏不僅沿已發(fā)現(xiàn)的多個泉水出露點的滲漏，同時現(xiàn)河水位以下及河床第四系地層下的地下暗泉、未揭露的溶洞也會與已存在的水平巖溶管道相通，形成新的滲漏通道，溶隙型滲漏也可能與其連通，從而形成混合型的滲漏方式。

(3)壩址區(qū)灰?guī)r中巖溶十分發(fā)育，因而繞壩及壩基滲漏將會以溶隙及巖溶管道式滲漏的混合方式出現(xiàn)。

[1]俞錦標，楊立錚.中國喀斯特發(fā)育規(guī)律典型研究[M].北京:科學(xué)出版社.1990.

[2]鄒成杰.水利水電巖溶工程地質(zhì)[M].北京:中國水利電力出版社.1994.

[3]GB50287－99，水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[4]水利水電工程地質(zhì)手冊.北京水利水電出版社.1985.

[5]張興安.四川省涼山州鹽源縣龍?zhí)了畮旃こ處r溶滲漏初步分析專題報告[R].陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院.2010.