白河溝水庫(kù)成庫(kù)條件論證及處理

袁代江

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽(yáng)550002)

1 工程概況

盤縣白河溝水庫(kù)供水工程位于盤縣平關(guān)鎮(zhèn)冷水溝村，主河道屬珠江流域，是南盤江左岸的三級(jí)支流。地理位置為E104°18' ～104°23'，N25°36' ～25°44'，壩址位于云貴兩省省界附近相對(duì)狹窄的河段上，距平關(guān)鎮(zhèn)約5 km，無公路相同，交通不便，本工程是一項(xiàng)為解決盤縣特區(qū)紅果供水、農(nóng)業(yè)灌溉及人畜飲水的中型水利工程。

擬建水庫(kù)大壩壩型為面板堆石壩，壩高62 m，正常蓄水位1 840.00 m，死水位1 824.00 m，總庫(kù)容1 650 萬m3，興利庫(kù)容1 083 萬m3，為不完全多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。

該工程年供水量可達(dá)到2 680 萬m3(P =95%)，設(shè)計(jì)水平年按2015年考慮，水庫(kù)日供水量6.82 萬t/d，可保證新橋、余家屯、后山、亦資孔下壩及水廠附近坡地等地881 ha農(nóng)田的灌溉，需要解決人畜飲水困難的人口14 239人，牲畜8 110頭。

2 水庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)概況

2.1 地層巖性

庫(kù)區(qū)分布地層為三迭系地層，現(xiàn)從庫(kù)尾至壩址將分布地層巖性簡(jiǎn)述如下:

三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組(T2g):紫紅、藍(lán)灰、黃綠色泥頁(yè)巖、砂巖、與黃灰色白云巖、泥灰?guī)r互層;為含水較貧乏的碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙弱含水巖組，厚＞450 m，巖溶不發(fā)育，主要分布在庫(kù)尾一帶，可視為庫(kù)區(qū)相對(duì)隔水層。

三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第二段(T1yn2):淺灰色中厚層白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、角礫狀泥質(zhì)白云巖;為含水較差的碳酸鹽弱含水巖組，厚78.4 ～160 m，巖溶弱發(fā)育，主要分布在上壩址兩岸，可視為壩區(qū)相對(duì)隔水層。

三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第一段第三層(T1yn1－3):淺灰色中厚層灰?guī)r、泥灰?guī)r、鈣、泥質(zhì)白云巖，為強(qiáng)含水的碳酸鹽含水巖組，厚175 m，主要分布在下壩址及上壩址河床，巖溶強(qiáng)發(fā)育。

三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第一段第二層(T1yn1－2):紫紅色、黃綠色砂巖、粉砂巖、泥巖、頁(yè)巖夾泥灰?guī)r，為碎屑巖裂隙弱含水巖組，厚96.3 m，壩址河床埋深70 ～90 m，為壩區(qū)穩(wěn)定的隔水層。

三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第一段第一層(T1yn1－1):灰色泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾黏土巖;為含水中等的碳酸鹽裂隙含水巖組，厚81.3 m，巖溶弱發(fā)育，上、下壩址均有分布，埋深＞150 m。

三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f):黃綠、灰綠、紫、紫紅等色巖屑砂巖、巖屑粉砂巖及泥巖，上部夾灰色灰?guī)r及泥灰?guī)r，厚450 ～550 m，為庫(kù)區(qū)穩(wěn)定隔水層。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

庫(kù)壩區(qū)位于平關(guān)向斜西翼，巖層產(chǎn)狀受斷層及褶皺的影響變化較大，其總體走向N10° ～20°W，傾向NE，傾角20° ～40°，局部達(dá)58°。庫(kù)區(qū)河谷整體為走向型構(gòu)造河谷，左岸為逆向坡，右岸為順向坡，下壩址至上游約100 m河段為橫向谷，巖層傾上游偏左岸。庫(kù)壩區(qū)河谷見一組緊密排列的向、背斜通過，總體走向北，呈凸向西的弧形狀，自西向東依次稱為白河溝向斜、白河溝背斜。

庫(kù)壩區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要為順河向展布，河床及兩岸分布有F1、f2、f3、f5、f6斷層，其發(fā)育特征分述如下:

F1逆沖斷層由庫(kù)尾縱貫庫(kù)、壩區(qū)，多在河床一線通過，局部于河岸出露，破碎帶寬2 ～5.5 m。鈣泥質(zhì)膠結(jié)緊密。

f2、f3斷層發(fā)育于下壩址左岸，其二斷層斷距較小，多在0.5 ～1.5 m左右。在上游約150 m與F1 成小角度相交，壩址及下游地帶基本成平行排列，其產(chǎn)狀分別為:N10° ～30°E/SE∠75° ～85°;N10° ～30°W/NE∠75° ～84°，為壓扭性，破碎帶寬分別為1 ～1.5 m;0.1 ～0.5 m，大部為鈣泥膠結(jié)較松散，局部膠結(jié)緊密，該二斷層間巖體較破碎。

f5、f6斷層發(fā)育于下壩址右岸，并相交于右壩肩，f5斷層走向E，傾向S，傾角80°，斷距0 ～2 m，顯張性。向東交于F1 斷層上。F6 斷層走向NE，傾向SE，傾角75°，斷距0 ～3 m，顯張性。向北東交于f5斷層上。該二斷層向W、向SW 延伸均不長(zhǎng)，長(zhǎng)度在60 ～100 m左右，破碎帶寬0 ～0.5 m，鈣質(zhì)膠結(jié)較差。

3 巖溶水文地質(zhì)條件

庫(kù)區(qū)受地形地貌、地層巖性以及地質(zhì)構(gòu)造影響，巖溶發(fā)育，水文地質(zhì)條件復(fù)雜。

3.1 巖溶

區(qū)內(nèi)出露地層以碳酸鹽巖類較為廣泛，其次為碎屑巖類。由巖性所決定，地下水多屬巖溶管道水、基巖裂隙水，一般為潛水。其排泄受附近排泄基準(zhǔn)面和隔水層的影響［1］。由于構(gòu)造裂隙切割，地殼間歇抬升以及濕潤(rùn)多雨等氣候條件，巖溶發(fā)育，據(jù)地表地質(zhì)測(cè)繪、鉆探及物探資料，庫(kù)區(qū)及周邊巖溶形態(tài)眾多，其中以溶洞、落水洞、巖溶洼地、暗河、溶溝、溶槽等較為發(fā)育，受巖性、構(gòu)造及地殼運(yùn)動(dòng)的影響，在庫(kù)區(qū)主要發(fā)育了三大巖溶系統(tǒng)，其特征簡(jiǎn)述如下，具體分布見圖1。

1)腰子溝～草耙洞巖溶系統(tǒng)，進(jìn)口高程1 845 m，出口高程1 797 m，主要發(fā)育地層巖性為T1yn1－3－3灰?guī)r。經(jīng)鉆孔控制，認(rèn)為該巖溶系統(tǒng)主要順層面發(fā)育，主巖溶管道伸致下壩址右岸壩肩下游側(cè)的巖溶塌陷區(qū)，與冷水溝～草耙洞巖溶管道相會(huì)合，地下水經(jīng)向河床延伸的巖溶管道注入河床，在下壩址與上壩址間的河灣地塊地帶，發(fā)育有分支巖溶管道，在河灣地塊下游側(cè)延伸出口，現(xiàn)此出口已被含碎石黏土充填、淤塞。本次地表地質(zhì)工作發(fā)現(xiàn)，在高緩坡地帶的巖石溶溝、溶槽中堆積有高階地沖積物(砂卵礫石)，成分復(fù)雜，有玄武巖成分，磨圓度好，風(fēng)化程度高，顯然為近源的上側(cè)臺(tái)地上的堆積物補(bǔ)給。由此推斷:巖溶管道充填物中的玄武巖成分來源于上側(cè)臺(tái)地上的高階地堆積物，其沿著垂向發(fā)育的巖溶管道進(jìn)入主巖溶管道中形成淤塞，并非遠(yuǎn)源補(bǔ)給。

圖1 三大巖溶系統(tǒng)分布圖

2)冷水溝～草耙洞巖溶系統(tǒng)，進(jìn)口高程1 886.3 m，出口高程1 797.0 m，主要發(fā)育地層巖性為T1yn1－3－3灰?guī)r，經(jīng)鉆孔控制，認(rèn)為該巖溶系統(tǒng)主要沿裂隙發(fā)育，地下水在近河床的岸坡深部流入溶塌區(qū)，再經(jīng)巖溶管道匯入河床，在河岸形成巖溶泉，其流量12.5 ～17.5 L/s(枯季)。

3)后山頭～老虎洞巖溶系統(tǒng)，進(jìn)口高程1 943.5 m，出口高程1 875.0 m，主要發(fā)育地層巖性為T1yn1－3灰?guī)r，經(jīng)分析認(rèn)為該巖溶系統(tǒng)主要沿裂隙及層面發(fā)育，自東向西徑流，在Ⅱ號(hào)沖溝左岸出口補(bǔ)給河流，形成溶洞水，巖溶泉流量15.0 ～20.0 L/s。

綜上所述:水庫(kù)庫(kù)區(qū)巖溶發(fā)育，成因較復(fù)雜，經(jīng)本次勘察，結(jié)合前期地質(zhì)勘察及物探工作認(rèn)為:①巖溶管道主要發(fā)育于右岸。其形態(tài)有溶洞、落水洞、巖溶洼地、暗河、溶溝、溶槽等，其溶洞發(fā)育空間規(guī)模較大，部分形成塌陷及崩塌。相互連通性較好，發(fā)育深度在1 779 m高程以上地段，低于河床約20 m;②左岸巖溶管道相對(duì)發(fā)育較差，以順層發(fā)育的溶孔、溶隙為主，溶洞較少，發(fā)育空間規(guī)模?。?］。發(fā)育深度近河岸與右岸相當(dāng)，向岸坡水位增高，比降增大。

4 水庫(kù)滲漏及評(píng)價(jià)

4.1 鄰谷滲漏及評(píng)價(jià)

庫(kù)區(qū)河谷橫斷面為寬“V”型谷，兩岸均有基巖出露，成庫(kù)后壩前抬高水頭40 m。河谷左岸為南北盤江的分水嶺，山體寬厚雄偉，且有T1f 隔水層從平關(guān)至紅石巖水庫(kù)呈帶狀分布，分水嶺區(qū)及沖溝切割出露之泉點(diǎn)高程1 875.0 m左右，均在水庫(kù)正常蓄水位1 840 m以上，水庫(kù)不存在向左岸滲漏［3］。

右岸:庫(kù)尾分布有水庫(kù)相對(duì)隔水層T2g1地層，巖溶不發(fā)育;水庫(kù)右岸近順向坡，沿山脊帶狀分布T1f及T1yn1－2的砂、泥、頁(yè)巖，在地形上無滲漏缺口，壩區(qū)埋深70 ～150 m，無斷裂構(gòu)造及地形切割破壞，泉點(diǎn)出露較高，隔水層分布連續(xù)完整。故水庫(kù)庫(kù)水不存在向右岸鄰谷滲漏。

綜上所述，庫(kù)區(qū)兩岸均有較完整的隔水層分布，近壩庫(kù)岸無低鄰谷，泉點(diǎn)出露高程較高，所以無鄰谷滲漏問題。

4.2 庫(kù)首滲漏及評(píng)價(jià)

水庫(kù)庫(kù)首由于隔水層未與壩址形成封閉，F(xiàn)1逆沖阻水?dāng)鄬涌v貫庫(kù)首，地下水在斷層兩盤的拖拉褶曲內(nèi)(斷層影響帶)匯集，溶蝕加強(qiáng)，巖溶發(fā)育。導(dǎo)致兩岸地下水位低平，與水庫(kù)滲漏條件關(guān)系較大的為庫(kù)首右岸形成的腰子溝口(S5)～壩址草杷洞(S1)縱向巖溶管道系統(tǒng)。

根據(jù)以前及本次鉆探及物探資料:發(fā)育地層巖性為T1yn1－3、T1yn2灰?guī)r，為順河向巖溶系統(tǒng)，且連通性較好。綜合分析原因如下:

1)庫(kù)區(qū)順河向主要出露地層為T1yn1－3、T1yn2，為透水巖組，順河向上游及下伏T1yn1－2隔水層，限制了地下水深部循環(huán)，巖層傾向河床，可溶巖呈薄～中厚層狀，地下水沿可溶巖層間裂隙運(yùn)移、溶蝕加大，為地下水提供了儲(chǔ)存運(yùn)移空間。據(jù)此，推測(cè)該巖溶系統(tǒng)為縱向巖溶系統(tǒng)。

2)據(jù)鉆孔ZK8 在高程為1 779.31 ～1 781.13 m處揭露溶洞，高1.82 m，寬6 ～10 m(電法勘探證實(shí))，低于河床20 m，低于河床基巖面3.6m(ZKC6)，但與河灣下游側(cè)河床基巖面高程相當(dāng)。溶洞為半充填，充填物為淤積、洪積的河砂、灰黑色淤泥夾卵礫石，礫石成分為灰?guī)r、砂巖、白云巖、玄武巖(巖石磨片鑒定)等，礫石磨園度好，與河床沖積物類同，礫徑一般0.5 ～3.0 cm居多。據(jù)分析:其充填物來源于上側(cè)高階地堆積物。據(jù)此，推測(cè)該巖溶系統(tǒng)有垂向巖溶管道相通，將上部表層階地堆積物帶入主巖溶管道中。

3)為查明該巖溶系統(tǒng)的分布情況，前階段在上壩址右岸作了物探工作，據(jù)物探資料分析，該巖溶系統(tǒng)為順河向分布，揭露長(zhǎng)度近120 m，寬6 ～10 m，深8 ～10 m，發(fā)育深度在1 779.31 m高程以上地段。

4)本次在下壩址上游右岸河灣地塊一帶施工了3個(gè)鉆孔，發(fā)現(xiàn)深度在1 785.78 m以上深度段均有巖溶發(fā)育，但均高于下游側(cè)ZKc6 控制的河床基巖面高度(1782.885m)，其溶洞、溶隙均為夾碎石黏土全充填。由此可見，巖溶的發(fā)育深度基本受該河流最低浸蝕基準(zhǔn)面的控制。巖溶水均補(bǔ)給河水。局部溶洞低矮處為洞內(nèi)迭水沖蝕而成。

此外，在20 世紀(jì)70年代，下壩址下游壩段爆破筑壩，想淤積泥砂造田，后被洪水沖垮，現(xiàn)在河床已被砂礫堆高夷平，已改變了原有自然狀態(tài)下的河床形態(tài)。

水庫(kù)建成蓄水后，水頭抬高，壓力增大，有擠走、淘空巖溶管道內(nèi)的充填物造成庫(kù)水沿巖溶管道滲漏的可能;為使水庫(kù)建成后能正常蓄水，施工期對(duì)右岸T1yn1－3巖溶洞穴、巖溶含水層進(jìn)行了慎密的防滲處理，據(jù)水庫(kù)蓄水初期情況看，水庫(kù)防滲處理效果較好，沒有發(fā)現(xiàn)滲漏問題。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述水庫(kù)區(qū)近壩庫(kù)岸無低鄰谷分布，沿兩岸山脊均有較穩(wěn)定的隔水層分布，泉點(diǎn)出露較高，不存在鄰谷性滲漏;庫(kù)兩岸巖溶發(fā)育受河流浸蝕基準(zhǔn)面的控制，發(fā)育深度在1 779.31 m高程以上，庫(kù)首由于隔水層不封閉，順層巖溶發(fā)育，規(guī)模大，埋藏較深，經(jīng)慎密的防滲處理后水庫(kù)具備較好的成庫(kù)條件。

［1］曾立新. 蘇河水庫(kù)工程地質(zhì)問題分析研究［D］. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2007(08):34－35.

［2］吳攀，鄢貴權(quán). 貴州巖溶地區(qū)地下水成庫(kù)與開發(fā)利用［J］.貴州科學(xué)，2006(01):66－67.

［3］許杰民. 太原市三給地下水庫(kù)庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)條件調(diào)查分析［J］. 太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013(06):22－23.