云南省祥云縣清水河水庫(kù)滲漏分析

胡　義, 李緒林, 陜　碩, 白咸勇

(1.長(zhǎng)江巖土工程總公司(武漢),湖北 武漢　430010； 2.國(guó)務(wù)院 南水北調(diào)工程建設(shè)委員會(huì)辦公室 建管司，北京　100038)

1　概述

清水河水庫(kù)是一座以灌溉為主,兼顧工業(yè)和城鎮(zhèn)供水的中型水利工程;擬建大壩高69.5 m,正常蓄水位高程2 242.5 m,總庫(kù)容約1 324.66萬(wàn)m3。

水庫(kù)區(qū)周?chē)嬖?個(gè)低鄰谷,區(qū)域性斷層雄魯摩斷層(編號(hào)為F19)在庫(kù)區(qū)左岸橫向穿過(guò)支流八道河,庫(kù)區(qū)滲漏問(wèn)題是該水庫(kù)的主要工程地質(zhì)問(wèn)題。

2　地質(zhì)概況

2.1　地形地貌

水庫(kù)區(qū)地勢(shì)呈北西高南東低狀。水庫(kù)河流兩岸山頂高程多在2 660～2 770 m之間,河谷底高程2 170～2 263 m,兩岸地形坡度一般20°～40°,局部基巖岸坡因侵蝕切割較強(qiáng)烈,地形陡峻,坡度約50°～60°。

2.2　地層巖性

(1)三疊系上統(tǒng)羅家大山組(T3l3):巖性為頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、砂巖。厚度>2 000 m。

(2)三疊系上統(tǒng)白土田組(T3ba):巖性主要為灰、灰黃色細(xì)砂巖、黑灰色頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖及淺黃色泥質(zhì)粉砂巖,局部含煤層。厚約1 000 m。該層在清水河水庫(kù)區(qū)及其西北有大面積出露。

(3)第四系堆積物(Q):主要為沖洪積層、殘坡積層、崩積層及滑坡堆積層,分布于庫(kù)區(qū)及近壩庫(kù)段。

2.3　地質(zhì)構(gòu)造

庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,裂隙、小斷層較發(fā)育,雄魯摩斷層(編號(hào)為F19)在庫(kù)區(qū)左岸橫向穿過(guò)支流八道河。基巖傾向250°～300°,傾角25°～55°,局部由于受構(gòu)造影響產(chǎn)狀有所不同。

區(qū)域性斷層雄魯摩斷層(F19),橫穿庫(kù)區(qū)支流八道河,呈北東向延伸,為一平移特征明顯的正斷層,北盤(pán)相對(duì)西移,產(chǎn)狀115°～135°∠60°～80°,斷層帶內(nèi)物質(zhì)為灰綠色泥、黃褐色碎石夾泥,較密實(shí),局部夾層狀巖體。碎塊石成分主要為頁(yè)巖、細(xì)砂巖和粉砂巖,大小一般1～10 cm,棱角狀—次棱角狀。斷層破碎帶及其影響帶厚約10～20 m。

2.4　水文地質(zhì)

庫(kù)區(qū)地表水系包括清水河及其支流八道河和兩岸發(fā)育的沖溝,清水河為工程區(qū)地表水排泄的最低基準(zhǔn)面。

地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系孔隙水。裂隙水主要由大氣降水補(bǔ)給,向河中排泄;孔隙水主要賦存于河流沖洪積層中,主要由大氣降水和上游河水補(bǔ)給,向河流下游排泄。

庫(kù)區(qū)第四系覆蓋層分布廣泛,物質(zhì)結(jié)構(gòu)較松散,密實(shí)性不均一,屬弱—強(qiáng)透水層;工程區(qū)基巖巖性以砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖夾灰色中厚層細(xì)砂巖為主,頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖為區(qū)域性相對(duì)隔水層,砂巖為裂隙型富水層。

3　水庫(kù)滲漏分析

水庫(kù)蓄水后壩前水位抬高約62 m左右,庫(kù)長(zhǎng)約3 km。水庫(kù)兩側(cè)山體雄厚,山脊高程一般在2 600 m以上,兩岸未見(jiàn)有單薄的埡口。一般遠(yuǎn)離低鄰谷,水庫(kù)與其下游右岸梨子園處老母豬箐低鄰谷最近,最近距離約0.5～1 km;與下游左岸下清水河溝低鄰谷距離約1 km;水庫(kù)與其他低鄰谷的距離均>4 km(如圖1所示);庫(kù)盆坐落在巨厚的三疊系上統(tǒng)頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖地層上,該巖層為較好的隔水巖層,封閉條件總體較好。

圖1　庫(kù)區(qū)滲漏分析平面展示圖

3.1　水庫(kù)與老母豬箐溝之間山體的封閉條件及滲漏分析

水庫(kù)與老母豬箐溝距離約為0.5～1 km,中間為一山體,山體山脊高程2 242～2 450 m以上,右壩肩位于山脊低端上游側(cè)。山脊兩側(cè)坡度20°～40°,老母豬箐溝溝底最低高程約2 170 m。山體基巖為三疊系頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、細(xì)砂巖夾粉砂巖,強(qiáng)風(fēng)化層厚1～14 m,弱風(fēng)化層厚7～30余米。強(qiáng)—弱風(fēng)化巖體一般具有中等透水性;微新風(fēng)化巖體一般為微—弱透水性。

根據(jù)工程地質(zhì)條件分析,水庫(kù)和老母豬箐溝之間主要由微新巖體擋水,微新巖體為較好的相對(duì)隔水巖層,未見(jiàn)有滲水通道。壩基及右側(cè)山坡進(jìn)行封閉防滲處理后,水庫(kù)與老母豬箐溝之間山體封閉條件較好。

綜上所述,在水庫(kù)正常蓄水位后,不可能向老母豬箐溝滲漏。

3.2　水庫(kù)與下清水河溝之間山體的封閉條件及滲漏分析

水庫(kù)與下清水河溝距離約1 km,中間為一山脊,脊頂高程2 261～2 453 m,左壩肩位于山脊低端上游側(cè)。山脊兩側(cè)坡度20°～35°,下清水河溝溝底最低高程約2 170 m。分水嶺及兩側(cè)均為三疊系頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、細(xì)砂巖夾粉砂巖,強(qiáng)風(fēng)化層厚1～14 m,弱風(fēng)化層厚5～30余米。強(qiáng)—弱風(fēng)化巖體一般具有中等透水性;微新風(fēng)化巖體一般為微—弱透水性。因此,從地形、地層巖性上不可能發(fā)生滲漏。

3.3　沿F19斷層向下清水河滲漏分析

3.3.1F19斷層基本情況

F19斷層從下清水河進(jìn)入工程區(qū),向北西延伸,經(jīng)清水河橫穿山脊至八道河(支庫(kù)),繼續(xù)向北西方延伸,在工程區(qū)內(nèi)長(zhǎng)約1.4 km。

F19斷層過(guò)八道河溝右岸向南西延伸,地表斷層跡象不甚明顯,區(qū)域上為推測(cè)斷層;在八道河溝左岸至下清水河段,斷層上盤(pán)在八道河和下清水河溝被第四系覆蓋,沿?cái)鄬拥匦紊蠟闆_溝,地表為寬大凹槽,凹槽寬10～40 m,斷層帶地表覆蓋嚴(yán)重;斷層下盤(pán)基巖裸露,地層產(chǎn)狀正常。局部可見(jiàn)斷層帶,斷層產(chǎn)狀凌亂。

根據(jù)地表調(diào)查雄魯摩斷層(F19)為一平移特征明顯的正斷層,北盤(pán)相對(duì)西移,呈北東向分布,斷層面傾向南東,傾角60°～75°。

根據(jù)地表野外調(diào)查結(jié)果,分別在八道河溝底、分水嶺山脊布置三條物探高密度電法剖面,典型的高密度電法影像剖面圖如圖2所示。

圖2　F19斷層物探高密度電法剖面圖

根據(jù)布設(shè)于八道河溝與下清水河溝之間鉆孔ZK52及物探資料揭示,斷層帶內(nèi)物質(zhì)為灰綠色泥、黃褐色碎石夾泥,斷層帶一般寬約10～20 m,局部稍寬,可達(dá)50～70 m。

3.3.2水庫(kù)滲漏分析

F19斷層帶在八道河底出露高程約2 220 m,橫穿分水嶺至下清河,兩河溝之間分水嶺高程為2 261～2 453 m,下清河溝底F19斷層出露高程約2 230 m。

八道河—清水河之間及分水嶺分布三疊系地層,巖性為頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、細(xì)砂巖夾粉砂巖,除淺表層為強(qiáng)風(fēng)化外,均為相對(duì)隔水層。

沿?cái)鄬訋Оl(fā)育W1泉水,位于分水嶺南西側(cè)(八道河側(cè))F19斷層帶凹槽中,地面高程約2 315.2 0 m,滲水寬約5 m,流量約2 L/min,無(wú)色無(wú)味透明。斷層帶內(nèi)ZK52鉆孔為水位長(zhǎng)期觀測(cè)孔,地下水位埋深15.6 m(觀測(cè)日期2013-11-21),相應(yīng)水位高程2 288.91 m。斷層帶物質(zhì)多為灰綠色泥及碎塊石夾泥,呈擠壓鑲嵌密實(shí)狀,透水較弱。

根據(jù)斷層發(fā)育特征、斷層帶性質(zhì)及沿線地質(zhì)條件,沿?cái)鄬铀畮?kù)滲漏分析如下:

(1)斷層及影響帶寬10～20 m ,斷層上下盤(pán)巖性主要為砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖、砂巖相對(duì)透水性弱的巖組組成,斷層帶由灰綠色泥、黃褐色碎塊石夾泥組成,較密實(shí),透水較弱,因此沿?cái)鄬蛹坝绊憥蛳虑逅影l(fā)生滲漏的可能性小。

(2)斷層帶在下清河溝底出露高程約2 230 m,當(dāng)水庫(kù)正常蓄水位2 242.5 m,庫(kù)水位高出下清水河F19斷層帶溝底出露點(diǎn)12.5 m,其水力坡降為2.3%。因此,沿F19斷層帶向下游下清河溝滲漏的滲漏量較小。

(3)W1泉水位于分水嶺南西側(cè)(八道河側(cè))F19斷層帶凹槽中,該泉水地面高程約2 315 m,ZK52鉆孔水位長(zhǎng)期觀測(cè),地下水水位高程2 288.91 m,由此表明地下水位高出水庫(kù)正常蓄水位,因此沿F19斷層帶向下清河發(fā)生滲漏的可能性小[1]。

(4)根據(jù)物探資料揭示,該斷層寬度約10～20 m,根據(jù)鉆孔揭示,斷層帶厚約8～10 m,假定斷層帶物質(zhì)為均質(zhì)巖(土)體,根據(jù)均-巖(土)體分水嶺滲漏量的計(jì)算公式[2]:

Q=qB

式中：q為分水嶺單寬剖面的滲漏量；K為分水嶺巖土的滲透系數(shù)；H1為水庫(kù)水位；H2為嶺谷水位；L為分水嶺過(guò)水部分的平均距離；Q為分水嶺滲漏量；B為分水嶺漏水段斷面面積。

滲漏計(jì)算剖面如圖3所示。

圖3　均-巖(土)體分水嶺的滲漏計(jì)算剖面

水力坡度取2.3%,斷層帶斷面面積取200 m2,按滲透系數(shù)1×10-3cm/s估算,估算F19斷層帶其漏水量為4.6×10-5m3/s,由此說(shuō)明漏水量較小,對(duì)水庫(kù)蓄水影響不大。

4　結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)滲漏是水庫(kù)工程地質(zhì)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題,水庫(kù)滲漏的分析對(duì)水庫(kù)的建設(shè)和運(yùn)行意義重大,本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查及綜合分析的方法對(duì)水庫(kù)向低鄰谷及區(qū)域斷層滲漏的可能性進(jìn)行分析評(píng)價(jià),并通過(guò)估算F19斷層處滲漏量的大小,得出以下結(jié)論:

(1)水庫(kù)不可能向老母豬箐溝滲漏;

(2)水庫(kù)不可能向下清水河溝滲漏;

(3)水庫(kù)沿F19斷層滲漏的可能性小。

參考文獻(xiàn):

[1]趙永川.廣南那追水庫(kù)滲漏分析[J].水利水電技術(shù),2007(12):51-53.

[2]彭毅堅(jiān),葉合欣.某抽水蓄能電站上水庫(kù)滲漏分析[J].勘察科學(xué)技術(shù),2009(6):39-42.