某水庫巖溶滲漏分析

□高奮飛 □嚴克員（貴州省水利水電勘測設計研究院）

0 前言

水庫位于貴州省息烽縣北部，距息烽縣城約10km。建庫河流息烽河為烏江右岸一級支流，屬長江流域烏江水系。水庫主要功能為供水，擬建壩高70m，正常蓄水位910m，水庫回水線長約4.10km，庫容約1250 萬m3，為中等規(guī)模水利工程。該水庫位于巖溶強發(fā)育區(qū)域，巖溶覆蓋面積達到80%以上，巖溶地表形態(tài)差異較大。區(qū)內(nèi)溶洞、落水洞以及巖溶管道較為發(fā)育，加之該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育較為復雜加劇巖溶發(fā)展程度，因此該水庫存在較為嚴重的巖溶滲漏問題。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

水庫岸區(qū)地貌為碳酸鹽溶蝕、侵蝕形成的低中山峰叢溝谷地貌。庫區(qū)支流、沖溝較多，主河流總體流向由SW 流向NE，河谷總體以“U”型縱向谷—斜向谷為主。兩岸山頂高程1030～1132m，比高175～280m，兩岸地形坡角35～60°，局部為陡崖。河床寬40～80m，谷底高程855～895m，由于河流地質(zhì)營力的作用，在河流凸岸岸邊多堆積砂、卵、礫石層形成漫灘，凹岸基巖裸露。

1.2 地層巖性

該水庫庫區(qū)內(nèi)地層發(fā)育以二疊系及三疊系分布最廣，局部有下古生界寒武系、侏羅系分布，缺失奧陶系、泥盆系及石炭系中統(tǒng)地層。第四系較集中分布于山間盆地、巖溶洼地及河流沿岸。巖性主要為碳酸鹽巖和碎屑巖兩類。其中碳酸鹽巖，主要由寒武系、二疊系、三疊系等灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖夾泥（頁）巖組成，分布面積約占79.30%；碎屑巖類主要由侏羅系砂巖、泥巖組成，分布面積約占20.70%，為庫區(qū)主要隔水層；第四系以粘土、砂質(zhì)粘土、紅粘土、崩塌堆積體及砂卵石為主。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫區(qū)位于納雍斷裂帶東延部份，具有復雜多樣的構(gòu)造形跡；主構(gòu)造線以北東向為主，最大的斷裂構(gòu)造為安清斷層（F1），斷層兩側(cè)與之平行的次級褶曲和次級斷層發(fā)育，形成寬達5km，延長數(shù)十公里的斷裂帶，斷層擠壓特征明顯，斷層帶地層陡立以至倒轉(zhuǎn)，有緩傾斜的逆沖斷層發(fā)生，發(fā)育有一些歪斜以至平臥的褶曲，尚見較多的構(gòu)造透鏡體。

F2斷層：該斷層從庫尾尾鮓大橋斜穿庫區(qū)左岸，至壩下游蔡家寨后坡穿出，呈NEE 向展布，斷層走向N30～50 °E，傾角SE，傾角50～70 °，破碎帶寬10～30m 不等，地層斷距>200m，延伸長>20km，為壓扭性斷層。

F3斷層：發(fā)育于F1、F2 斷層之間，為F1、F2 次生斷層，分布于壩下游兩岸，自壩址下游河床約100m 處穿出，斷層走向N50～70 °E，傾向SE，傾角30～50 °，破碎帶寬3～20m 不等，該斷層為強透水斷層，并控制右岸魚洞暗河系統(tǒng)主方向。

1.4 巖溶發(fā)育情況

研究區(qū)碳酸鹽巖出露面積占90%以上，加之氣候溫和濕潤，雨量充沛，地質(zhì)構(gòu)造非常發(fā)育，為巖溶發(fā)育提供了良好條件，巖溶發(fā)育的主要特點如下：

第一，分水嶺地帶地下水垂直運動為主，以垂直巖溶形態(tài)多見，主要有落水洞、巖溶洼地及盲谷等。分水嶺至河谷斜坡地帶地形切割強烈，沖溝發(fā)育，以干的水平溶洞或傾斜溶洞為主，間以少量落水洞。河谷地帶以水平巖溶形態(tài)為主，有暗河、巖溶管道、水平溶洞及巖溶泉等。

第二，巖性對巖溶發(fā)育強度的控制作用極為明顯，90%以上的洞穴、暗河均發(fā)育在T2sh1、T1m、T1y2地層中，T2s 地層因酸性不溶物（泥質(zhì)）總體含量較高，占30%以上，溶蝕度低，與T2sh1、T1m、T1y2地層對比具有明顯的巖溶弱化特征。

第三，巖溶發(fā)育方向受巖層走向和地質(zhì)構(gòu)造控制：研究區(qū)所見的地下暗河系統(tǒng)走向與斷層走向近似平行或沿斷層走向發(fā)育；地表落水洞、洼地發(fā)育呈串珠狀，其方向與巖層走向線大致相同。庫區(qū)主要發(fā)育三條大的暗河系統(tǒng)分別為：

魚洞暗河系統(tǒng)，長1.10km，水力坡降為2.50%，發(fā)育于T2sh1灰?guī)r中，方向N60～70°E，至落水洞(高程903m)潛入地下。出口高程855m，調(diào)查流量5～10L/s，暗河沿線落水洞呈串珠狀發(fā)育，順層發(fā)育，沿F3走向發(fā)育。

犀牛井暗河系統(tǒng)，長1.80km,水力坡降為3.50%，順層發(fā)育于T1m 茅口灰?guī)r中，方向N55 °E，補給源為下壩，地表可見串珠狀落水洞發(fā)育，暗河出口高程902m，流量約10L/s，發(fā)育于F1及F2之間且走向與之平行。

馬路槽暗河系統(tǒng)，長2.70km,水力坡降為3.60%，順層發(fā)育于玉龍山（T1y2）灰?guī)r中，方向N55°E，暗河出口高程890m，流量約15～20L/s，發(fā)育于F1及F2 之間且走向與之平行。

1.5 水文地質(zhì)情況

依據(jù)巖溶發(fā)育程度可分為強巖溶層組、中等巖溶層組、弱巖溶層組及非巖溶層組。依其透水性分為強透水層、中等透水層和弱透水層及隔水層。其中T2s 地層巖溶發(fā)育相對較弱，地表調(diào)查未發(fā)現(xiàn)在該地層中有較大規(guī)模的溶洞、落水洞、巖溶洼地等巖溶現(xiàn)象發(fā)育，僅局部可見溶溝溶槽發(fā)育，在T2s 地層頂、底板均有大量泉水點出露，地下水在T2s 地層受阻而大量溢于地表，由此可見T2s 地層巖體透水性弱，可作為相對隔水層。

研究區(qū)域地下水靠大氣降雨補給，強可溶巖層往往通過落水洞等以灌入方式補給，而弱可溶巖及碎屑巖則以分散補給為主。地下水以巖溶水為主，碎屑巖裂隙水為輔。

2 水庫巖溶滲漏分析

水庫干流回水長度為4.10km,左岸存在長沖溝低鄰谷，鉆探資料表明，為地下水低槽帶，其間無可靠隔水層，且區(qū)域性F2斷層貫穿于水庫上、下游。右岸則穿越庫區(qū)上下游的F1斷層及犀牛井暗河系統(tǒng)。因此，水庫蓄水后庫區(qū)可能存在4 條滲漏帶分別為：①沿F2斷層向下游縱向滲漏和庫水直接向地下水洼槽帶橫向滲漏；②水庫庫首沿強巖溶含水層向右岸長沖溝一帶地下水洼槽帶滲漏；③水庫右岸存在區(qū)域性斷層F1，存在沿F1斷層向下游小干溝一帶滲漏可能性；④庫首存在三田沖溝，沖溝下游存在魚洞暗河低鄰谷，庫水沿三田沖溝向下游魚洞暗河滲漏的可能性。

2.1 左岸庫區(qū)滲漏分析

2.1.1 水庫左岸庫尾尾蚱沿F2 斷層滲漏帶（①條滲漏路徑）分析

水庫左岸為一大型河灣，區(qū)域性斷層F2從庫尾尾蚱－通樹灣－蔡家寨穿過，斷層上盤為強巖溶含水層T2sh1,下盤為弱巖溶含水層T2sh2。平行于水庫發(fā)育，平行段長約1.90km，其中F2斷層在上游庫尾尾蚱出露點河床高程902m，下游蔡家寨息烽河左岸855m 高程穿出，斷層帶附近在上、下游河床均有泉水出露，其中上游泉點S01,流量0.30～0.50L/s，高程898m；格榜寨布置的KZK8，地下水位為925m,下游分別有S17泉水，高程為898m,流量0.20L/S；S18泉水僅雨季有水，分布高程為855m。由此說明沿F2斷層為一阻水構(gòu)造，縱向存在地下水分水嶺，分水嶺位于格榜寨一帶。格榜寨一帶地下水分水嶺高程在925～930m，均高于水庫正常蓄水位，水庫儲水后，沿區(qū)域性斷層F2縱向滲漏向下游滲漏的可能性小。

2.1.2 水庫庫首沿強巖溶含水層向左岸長沖溝一帶滲漏（②條滲漏路徑）評價

水庫庫盆左岸大面積出露地層為獅子山組第一段（T2sh1）中厚層灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r和第二段（T2sh2）白云巖夾泥質(zhì)白云巖，其中獅子山組第一段（T2sh1）地層巖溶發(fā)育，落水洞或溶洞發(fā)育密度達14～18 個/km2。KZK8 孔中地下水位高程為925m 左右，可能存在地下分水嶺，水庫蓄水后水位高程為910m,因此，由庫首向左岸長沖溝一帶滲漏的可能性不大。

2.2 右岸庫區(qū)滲漏分析

2.2.1 沿區(qū)域性F1 斷層向下游滲漏（③條滲漏路徑）評價

區(qū)域性F1斷層位于水庫右岸，距水庫約0.80～1.20km，沿NE 向從南西向北東斜切測區(qū)，兩端延伸出圖，長度>20km。上游端在鳳凰山一帶斜插入庫內(nèi)，經(jīng)三田沖溝、以及下游的盤腳營至小干溝860m 高程附近穿出。水庫蓄水后水頭高度為910m,與斷層出漏高差為50m,可能形成滲漏。據(jù)地表泉水調(diào)查，出露于庫盆河邊F1斷層帶附近的S13 泉點，流量1～3L/S，其補給源主要來自鳳凰山一帶，說明地下水補給河水，在庫盆河床與庫下游小干溝之間必然存在一個地下水分水嶺。F1斷層穿過三田沖溝，與三田沖溝交叉位置高程>910m,三田沖溝內(nèi)常年有水，說明三田沖溝與下游盤腳營一帶存在地下分水嶺。因此，水庫蓄水后，庫水不存在沿區(qū)域性F1斷層向下游小干溝一帶滲漏的可能。

2.2.2 庫首右岸支流三田沖溝向下游魚洞暗河系統(tǒng)滲漏（④條滲漏路徑）評價

受庫首右岸支流三田沖溝切割，存在通往壩下游魚洞暗河系統(tǒng)的丫口，庫水通過丫口至庫下游魚洞暗河系統(tǒng)直線距離約200m，根據(jù)地表調(diào)查，丫口下游松子坎組（T2S）相對弱巖溶地層出露高程最低890m，低于正常蓄水位20m，水庫蓄水后，庫水沿強巖溶地層T1m 地層向庫下游魚洞暗河系統(tǒng)滲漏的可能性較大。采取帷幕灌漿的方式來堵住可能存在的滲漏帶。

3 結(jié)論

通過對該水庫可能都存在的4 條滲漏路徑分析得出以下結(jié)論：一是水庫左岸庫尾尾蚱沿F2斷層滲漏帶（①條滲漏路徑）滲漏的可能性較?。欢撬畮鞄焓籽貜妿r溶含水層向左岸長沖溝一帶滲漏（②條滲漏路徑）不存在滲漏問題；三是沿區(qū)域性F1斷層向下游滲漏（③條滲漏路徑）無滲漏的可能性；四是庫首右岸支流三田沖溝向下游魚洞暗河系統(tǒng)滲漏（④條滲漏路徑）滲漏的可能性較大，應采取措施治理。

[1]劉宇濤，謝世友.中國西南地區(qū)巖溶地貌發(fā)育影響因素分析[J].許昌學院學報，2010（02）.