新洲水庫庫尾復雜巖溶對水庫成庫條件的影響分析

王 益，彭 峰

(遵義水利水電勘測設計研究院，貴州遵義563002)

新洲水庫庫尾復雜巖溶對水庫成庫條件的影響分析

王 益，彭 峰

(遵義水利水電勘測設計研究院，貴州遵義563002)

新洲水庫庫尾河間地塊巖溶發(fā)育，水文地質(zhì)條件復雜，存在跨流域補給巖溶管道型連通水力聯(lián)系。經(jīng)仔細全面的地表地質(zhì)工作并結合鉆探、物探、洞探及連通實驗成果分析研究，基本查清了該地塊上巖溶水文地質(zhì)單元結構，合理確定了河間地塊間地下水等值線及泉域補排關系，為工程是否具備蓄水條件和合理確定正常蓄水位高程提供技術支撐。

新洲水庫;庫尾河間地塊;復雜巖溶;水文地質(zhì);成庫條件;影響分析

0 前言

新洲水庫壩址位于正安縣新州鎮(zhèn)茨黎村境內(nèi)的茨黎河上，茨黎河屬于長江流域烏江水系。水庫庫區(qū)及庫尾鄰谷基巖全由∈3m灰?guī)r、白云巖組成，為強巖溶層，庫區(qū)巖溶水文地質(zhì)問題是本工程的主要工程地質(zhì)問題之一，特別是庫尾與鄰谷駱家溝河間地塊間強巖溶化巖層內(nèi)巖溶發(fā)育情況、地下水的補排關系，是否存在地下分水嶺及分水嶺的高程分布情況等，水庫蓄水后是否存在巖溶管道型滲漏等，是本工程水庫能否成庫的控制因素。

1 基本地形地質(zhì)條件

茨黎河發(fā)源于新州鎮(zhèn)的對茶埡，山頂高程1 296.0m，屬下寺河左岸一級支流，茨黎河支流不發(fā)育，新洲水庫位于茨梨河的上游河段，野貓孔出水溶洞位于庫尾，出水溶洞以上河段全為干谷，以下河流流向S30°E，壩址以上河床高程607～650 m。水庫庫尾有駱家溝鄰谷分布，河間地塊寬約4 km，地表分水嶺高程除茨梨埡埡口為890 m左右外，其余多在1 350 m以上。庫區(qū)與鄰谷駱家溝之間河床及岸坡中下部全為寒武系上統(tǒng)毛田組(∈3m)灰?guī)r、白云巖出露，中上部則為桐梓紅花園組(O1t-h)和湄潭組(O1m)地層覆蓋，巖層總體產(chǎn)狀N40～60°E/SE∠8～15°，由鄰谷緩傾至庫區(qū)一側。構造主要發(fā)育有兩條區(qū)域斷裂新洲斷裂(F3)、楊興斷裂(F5)。新洲斷裂(F3)近順駱家溝河床方向發(fā)育，距水庫庫尾直線距離約4.4Km，為張扭性斷裂，斷層面走向N39°E，傾NW，傾角約55°，斷層帶兩側主要出露∈3m、O1t-h等地層，沿斷層帶巖溶較發(fā)育，巖溶形態(tài)有巖溶洼地、落水洞、溶洞等。進水溶洞和落水洞多發(fā)育在上游河段，為導水斷裂;楊興斷裂(F5)北端始于駱家溝向家壩一帶，經(jīng)茨黎埡切割至庫區(qū)張斗壩后順水庫左岸發(fā)育至壩址下游，走向N9～21°W，傾NE，傾角65°，為張扭性斷層。庫區(qū)范圍內(nèi)主要切割∈3m、O1t-h地層，斷距一般24～50 m，斷層兩側巖層影響帶以外巖層產(chǎn)狀變化不大。斷層附近巖層擠壓褶曲強烈，巖石破碎，破碎帶寬5～10 m，斷層面膠結較差，特別是在庫區(qū)范圍內(nèi)切割全為可溶巖地層，為導水斷層，如圖1所示。

圖1 庫區(qū)與鄰谷駱家溝河間巖溶水文地質(zhì)簡圖

2 河間地塊內(nèi)巖溶發(fā)育特征及規(guī)律

2.1 地表巖溶發(fā)育的特征

駱家溝與庫區(qū)之間河間地塊出露∈3m、O1t+h等強可溶巖為主，雖河間地塊之間山體高陡，地表徑流條件較好，地塊內(nèi)未見大型的巖溶洼地發(fā)育，但該區(qū)受構造切割的影響，地表內(nèi)構造型落水洞、溶洞、巖溶泉、出水溶洞及地下暗河出口強發(fā)育。

2.2 地下巖溶發(fā)育的特征

駱家溝上游河段與庫區(qū)野貓孔之間存在地下巖溶通道和水力聯(lián)系，在鄰谷駱家溝河床楊六灣段附近存在地下分水嶺，楊六灣以上河段集雨面積內(nèi)基流通過LD27為主的巖溶管道向外流域的茨梨河(庫區(qū)河段)補給，地下分水嶺高程約693.71 m;在駱家溝向家壩河段與庫區(qū)張斗壩之間發(fā)育大型貫穿性巖溶通道的可能性小。由于該段兩河谷之間地表分水嶺處有穩(wěn)定的地下水位存在，且地表分水嶺與地下分水嶺基本一致，分水嶺處地表、地下巖溶發(fā)育較弱。

2.3 巖溶發(fā)育的規(guī)律

河間地塊內(nèi)主要出露∈3m、O1t+h、O1m巖層，受斷裂構造切割及巖層組合分布關系及地形等因素的影響，庫區(qū)巖溶發(fā)育有如下特點及規(guī)律:

1)受巖性控制:巖溶發(fā)育及巖溶化程度與巖性及其分布影響密切，區(qū)內(nèi)可溶性高的∈3m、O1t+h等地層以白云巖、灰?guī)r為主，巖溶發(fā)育程度較高，庫區(qū)有95%的巖溶洞穴和較大規(guī)模的溶洞、落水洞和巖溶洼地均分布于這兩層中。

2)受構造控制:巖溶發(fā)育程度及發(fā)育部位受地質(zhì)構造控制明顯，庫區(qū)庫尾駱家溝鄰谷和水庫庫尾的巖溶系統(tǒng)受斷裂構造切割及其沿斷層方向的縱張裂隙即為巖溶較集中發(fā)育區(qū)。

3)順層、順傾向發(fā)育:巖層層面與地形特征組合(構造誘導下)對本區(qū)巖溶發(fā)育起著控制性作用。

4)受巖溶發(fā)展階段控制:不同時期巖溶發(fā)育形態(tài)不同，其具有明顯的差異性，但同時也具有一定的繼承性，從而一定程度上控制了地下水的補排關系，本區(qū)巖溶發(fā)育主要為山盆期第一期和第二期。第一期巖溶主要以深大豎直、斜向落水洞、短道地下暗河為主［1］。

3 地下水系統(tǒng)的分布特征

3.1 地下水流動系統(tǒng)

∈3m含水系統(tǒng)有5個以上地下水流動系統(tǒng)，即:①S3巖溶管道上升泉流動系統(tǒng):該系統(tǒng)在駱家溝下游河段，其西、南邊界為與流向茨梨河的張斗壩和K12流動系統(tǒng)的分水嶺。其水源有楊六灣以下駱家溝來的地表地下水、K21暗河水和茨梨埡以北的水等，分布面積約12Km2。其主要水力比降為0.77%。出口高程635.2 m，流量為5～30L/s;②張斗壩巖溶管道與K12暗河流動系統(tǒng):位于茨梨河北面，邊界東、北和西為地下水分水嶺，分布面積約9 km2。K12出口高程630.8 m，流量10～50 L/s，主要段水力比降為1.2%;③K10野貓孔暗河流動系統(tǒng):北東邊界為與前者的地下水分水嶺，南西邊界為與S7魚子口流動系統(tǒng)的地下水分水嶺 ，分布面積約19 km2，其上游有K24與LD27巖溶管道水補給，出口高程為631.2 m，流量40～1 000 L/s，水力比降為0.77%。

3.2 地下水流動系統(tǒng)主要特征

1)本區(qū)的暗河、巖溶管道水或上升泉地下水流動系統(tǒng)均為地表水流在地殼急劇上升時期，為盡快適應下游排泄基準面，潛入地下后形成的。有的為早期的地下水流動系統(tǒng)的遺留物，如K21暗河，現(xiàn)已高懸于地下水位之上。

2)由于茨梨河與 K10、11、12巖溶泉為最低的排泄基準面，所以爭奪了駱家溝在楊六灣以上的地表、地下水。從水力比降看，張斗壩巖溶管道與K12暗河流動系統(tǒng)的為1.2%，就比S3巖溶管道上升泉流動系統(tǒng)的0.77%高了0.43%。

3)各地下水流動系統(tǒng)在排泄區(qū)多表現(xiàn)為上升泉，表明區(qū)為勢匯區(qū)，由圖可知匯入茨梨河的流動系統(tǒng)有五個以上，流量為59～1 204 L/s，也反映壩址茨梨河為∈3m含水系統(tǒng)的強排區(qū)或強匯流區(qū)。

4 蓄水后庫水向鄰谷滲漏的可能性分析

4.1 庫水沿K 10巖溶管道向鄰谷駱家溝上游河段倒灌可能性分析

庫尾鄰谷駱家溝在楊六灣處河段(上下游之間)存在地下分水嶺，高程約為693.71m，楊六灣以上河段區(qū)域內(nèi)地下水通過巖溶管道以暗河K10為出口補給庫區(qū)河水，巖溶管道末端最低高程約693 m，該巖溶管道在693m高程以下向駱家溝下游河床延伸發(fā)育的可能性小。水庫蓄水后，擬定正常蓄水位648.0m高程遠低于駱家溝補給區(qū)的地下分水嶺(693.71 m)高程和巖溶管道末端發(fā)育的最低高程，庫水沿K10巖溶管道倒灌向駱家溝下游河床滲漏的可能性小;但K10巖溶管道系統(tǒng)水力坡降較緩，僅為1.2%。水庫蓄水后抬高水頭約17.8 m，與駱家溝補給區(qū)之間水力坡降約為0.9%，一定程度上改變了水流條件，但對駱家溝閉流區(qū)地下水的基流補給庫水影響較小，僅在暴雨季節(jié)，受排洪和管道逐漸有一定的淤積的影響，管道內(nèi)水頭抬高，有相當部分的洪水沿地表向駱家溝下游河床分洪，但對基流的補給無影響。

4.2 庫水向駱家溝鄰谷下游河段(向家壩段)滲漏分析

駱家溝楊六灣至新州集鎮(zhèn)河段河床高程694～635 m，河間地塊正常蓄水位高程以下分布全為∈3m強巖溶含水層，且有區(qū)域性楊興斷裂(F5)切割河間地塊，巖層總體傾向下游偏庫區(qū)一側。且新州集鎮(zhèn)河床高程約635 m，低于水庫擬定正常蓄水位648.00 m高程，為庫尾低鄰谷。

楊六灣至新州集鎮(zhèn)河段河床上游雖大部為干谷，但在新州集鎮(zhèn)附近出露有穩(wěn)定的泉水出露，流量較大且穩(wěn)定，且新洲集鎮(zhèn)河段地表河道內(nèi)常年有水流，且基流穩(wěn)定，說明該區(qū)為地下水的最低排泄基準面。

在庫區(qū)一側，野貓孔處∈3m層有穩(wěn)定的出水溶洞分布，說明該區(qū)岸坡地下水補給茨黎河河床，又據(jù)鉆孔揭露，其穩(wěn)定水位高程為660.0 m，據(jù)此水力坡降可推斷庫區(qū)與駱家溝之間地表分水嶺處(茨梨埡)地下水位高程約662.0 m，高于駱家溝河床高程，說明庫尾張斗壩區(qū)域與駱家溝下游低鄰河床之間存在高于正常蓄水位648.00 m的地下分水嶺存在。故水庫蓄水后庫水沿庫尾河間地塊和F5斷裂向庫尾低鄰駱家溝下游河段滲漏的可能性小。

5 結語

1)碳酸鹽巖地區(qū)河間地塊上巖溶水文地質(zhì)條件較復雜，理清巖溶發(fā)育規(guī)律及泉域的補徑排關系，并確定地下分水嶺高程。對水庫成庫條件的論證和規(guī)模的確定提供支撐。本工程庫尾有鄰谷駱家溝分布，駱家溝上游楊六灣以上河段為庫區(qū)鄰谷，其地表地下水通過巖溶管道跨流域補給庫區(qū)河水;而鄰谷駱家溝楊六灣下游河段為低鄰谷，其地表地下水則是補給本河流的下游河段。下游河段與庫區(qū)之間存在地下分水嶺，其分水嶺高程約為660 m。

2)本工程分析對象從地層層位的角度為兩個含水層和不同的水位地質(zhì)單元，但受構造切割和巖溶發(fā)育的影響，為一個水文地質(zhì)單元內(nèi)，但其地形地質(zhì)條件復雜，補徑排關系復雜，在地表、地下實地工作調(diào)查、試驗的基礎上通過物探、鉆探進行驗證，得出合理的地下水補徑排關系，對科學、合理的確定水庫正常蓄水位線及其規(guī)模提供了保障。

［1］黃繼平，朱納顯.小茅塔水庫成庫條件分析［J］.湖北水力發(fā)電，2009(03):9-11，15.

Influence Analysis of Xinzhou Reservoir Tail Complex Karst on Reservoir Conditions

WANG Yi and PENG Feng
(Zunyi Water Conservancy＆ Hydropower Investigation，Design and Research Institute，Zunyi 563002，China)

There are karst topography and complex hydrogeological conditions at the tail interstream block in Xinzhou Reservoir，leading to the karst pipe type hydraulic connection of inter basin water recharge.By the analysis and research of surface geological work thoroughly and combining with drilling，geophysical prospecting，hole exploration and connecting experimental results，the structure of the karst hydrogeological unit is made clear in the block，rationally determining the contour lines and spring area groundwater recharge and discharge relationship in the interstream block，providing the technological support for storage conditions and reasonable determination of the normal water level elevation.

Xinzhou Reservoir;tail interstream block;complex karst;hydrogeology;reservoir conditions;influence analysis

TV221.2

B

1007-7596(2014)06-0010-03

2013-12-12

王益(1957-)，男，貴州道真人，高級工程師;彭峰(1977-)，男，布依族，貴州湄潭人，工程師，從事水文地質(zhì)及工程地質(zhì)勘察工作。