巖角塘水庫庫區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件對水庫滲漏的影響分析

李勇軍，陳亞林

(遵義水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州 遵義 563002)

巖角塘水庫庫區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件對水庫滲漏的影響分析

李勇軍，陳亞林

(遵義水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州 遵義 563002)

在可溶巖地區(qū)建壩成庫，巖溶水文地質(zhì)條件對水庫是否能成庫蓄水起著極其關(guān)鍵的作用，在前期勘察時，結(jié)合鉆探、物探以及連通實(shí)驗(yàn)等勘察手段，認(rèn)真細(xì)致的查清對庫區(qū)及鄰谷間等可能影響水庫蓄水的溶巖層巖溶形態(tài)、規(guī)模、補(bǔ)給排泄、地下水位等水文地質(zhì)條件，是合理正確進(jìn)行水庫成庫蓄水評價的關(guān)鍵。文章針對巖角塘水庫庫區(qū)分布的可溶巖層以及其可能產(chǎn)生的兩岸鄰谷的滲漏問題，對兩岸河間地塊可溶巖層的巖溶發(fā)育性狀、規(guī)模、特征等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和勘察，分析評價其對水庫滲漏的影響。

巖溶水文地質(zhì)；水庫滲漏；庫區(qū)工程；滲漏評價

1 工程概況

巖角塘水庫位于貴州省仁懷市九倉鎮(zhèn)小灣村境內(nèi)，水庫正常蓄水位778.00m，總庫容1118萬m3，大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高81.0m；該工程庫壩區(qū)外業(yè)勘察工作于2015年12月進(jìn)行，結(jié)合鉆孔勘探(水文孔)以及地表地質(zhì)工作等，對庫區(qū)的巖溶水文地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，基本查清了庫區(qū)范圍內(nèi)分布可溶巖層的巖溶發(fā)育情況，對水庫的蓄水滲漏問題進(jìn)行了詳細(xì)評價。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件

擬建水庫位于青菜河的下游河段，水庫正常蓄水位778.00m，迥水長約3.28km。水庫四周無低矮埡口分布，兩岸山體寬厚，山頂高程一般在950.00m以上，河谷切割較深。組成山體巖層以碳酸鹽巖為主，多形成峰叢洼地、溶蝕溝谷地貌；碎屑巖分布段庫岸侵蝕作用強(qiáng)烈，形成橫切河谷的橫向山脊或沖溝；庫區(qū)正常蓄水位以下河谷寬窄不一，水庫屬典型的峽谷型水庫。庫區(qū)內(nèi)出露地層主要有二迭系中統(tǒng)棲霞茅口組(P2q+m)、上統(tǒng)龍?zhí)堕L興組(P3l+c)，三迭系下統(tǒng)夜郎組 (T1y)、茅草鋪組(T1m)、中統(tǒng)松子坎組(T2s)、獅子山組(T2sh)、上統(tǒng)沙溪鎮(zhèn)組(T3s)及第四系(Q)，庫區(qū)范圍內(nèi)無區(qū)域性斷層發(fā)育[1]。

3 庫區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件

3.1 庫區(qū)巖溶及分布

水庫區(qū)內(nèi)可溶巖與非可溶巖相間分布，其中P2q+m、T1m、T2sh等可溶巖層分布較廣，巖性以灰?guī)r、白云巖、泥灰?guī)r等為主。巖溶主要發(fā)育于棲霞茅口組(P2q+m)、茅草鋪組(T1m)、獅子山組(T2sh)等地層出露區(qū)。庫尾以及庫區(qū)中段P2q+m、T1m廣泛分布于庫區(qū)河谷、兩岸及鄰谷，兩岸沖溝、山間谷壩、岸坡平緩的灰?guī)r出露地帶為巖溶集中發(fā)育區(qū)，匯水較豐富，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，各種巖溶形態(tài)發(fā)育較全，漏斗、洼地、落水洞、溶洞等均有分布，在兩岸如庫區(qū)尾段P2q+m層內(nèi)的kWD7-kWD9、K8(大龍洞)、K9，中段T1m層內(nèi)的KLD1-KLD3、K6(紅巖洞)，庫首段T2sh層內(nèi)的kWD1-kWD5、K4等；在洼地、落水洞等底部多有大量的地下水分布；而在河谷及近河岸由于地形切割劇烈，下切速度快，巖溶發(fā)育程度相對較低，大型巖溶發(fā)育差。P3c、T1y2、T2s2等可溶巖層在庫內(nèi)橫切河谷呈帶狀分布，出露面積較小，受上下游碎屑巖分布制約，巖溶相對弱發(fā)育。

通過大量的水文地質(zhì)測繪，鉆探、連通試驗(yàn)及洞探等，初步查明庫區(qū)及鄰谷谷間地塊間存在2條小型的巖溶管道：①庫區(qū)左岸曾家屋基附近發(fā)育的落水洞KLD1、洼地kWD6與紅巖溝右岸紅巖洞連通，該巖溶管道長約1km；②在庫區(qū)中前段分水嶺外側(cè)水葬壩一帶發(fā)育的洼地kWD3、kWD4，其地下水排泄方向?yàn)镵4出水溶洞，該帶地表水經(jīng)由洼地匯入后，于田溝出水溶洞K4流出。

3.2 地下水補(bǔ)、徑、排特征

區(qū)內(nèi)水系主要有青菜河以及左岸鄰谷紅巖溝、右岸鄰谷麻沙河，三河近平行分布均由南向北徑流，最后匯入九倉河，三河均為補(bǔ)給型河谷，三河之間在河間地塊內(nèi)均存在地下分水嶺，各自為系統(tǒng)，互相之間無水力聯(lián)系。

水庫區(qū)兩岸山體寬厚，庫區(qū)主要受大氣降水補(bǔ)給，青菜河為本區(qū)地表水和地下水最低排泄基準(zhǔn)面。同時受相對隔水層T2s、T1y3、T1y1、P3l的控制，庫盆范圍內(nèi)主要存在P2q+m、T1m以及T2sh等幾個不同的水文地質(zhì)單元，其中T1m主要分布于庫區(qū)中部河谷、兩岸谷間地塊及鄰谷，巖溶發(fā)育，地下水豐富；T2sh主要分布于庫首河谷、兩岸及鄰谷，含豐富的地下水，巖溶也較為發(fā)育，其中：T1m、T2sh分別出露于庫區(qū)中部、庫首河谷、兩岸及鄰谷，地表分水嶺高程920m以上，在兩岸谷間地塊內(nèi)巖溶發(fā)育，地下水接受大氣降水補(bǔ)給，主要沿溶蝕裂隙、巖溶管道及層面順層徑流，地下水徑流方向受巖層走向和地形的控制，分別沿地表分水嶺向兩側(cè)的河谷或溝谷等以巖溶泉或出水洞的方式排泄，在T1m、T2sh層內(nèi)庫區(qū)與鄰谷之間存在地下分水嶺，綜合各穩(wěn)定地下水出露高程以及布置于左岸田溝處T1m層內(nèi)的水文孔ZK10(孔口高程881.50m，孔深148.10m，穩(wěn)定水位801.50m)等，庫區(qū)與鄰谷間地下分水嶺高程遠(yuǎn)高于水庫正常水位778.00m；地下水總體以地下水分水嶺為界，各自向庫區(qū)或外側(cè)排泄。

4 庫區(qū)滲漏分析評價

擬建水庫設(shè)計正常蓄水位高程為778.00m，庫區(qū)河谷兩岸地形封閉較好，山頂高程多在950m高程以上，在左岸有紅巖溝、右岸有麻沙河鄰谷與庫區(qū)河段呈近平行分布；庫區(qū)為橫向河谷，未見大的斷層構(gòu)造等發(fā)育，谷間地塊內(nèi)分布P2q+m、P3l+c、T1y1-T1y3、T1m、T2s、T2sh、T3s等地層，碎屑巖與碳酸鹽巖相間分布，橫向連通庫區(qū)河谷及兩岸鄰谷，其中P3l、T1y1、T1y3、T2s1、T3s等為相對隔水層，無沿上述幾層產(chǎn)生的滲漏的地質(zhì)條件；P3c、T1y2、T2s2等可溶巖層巖溶發(fā)育程度也不高，谷間地塊較為高大寬厚，庫水沿上述層位產(chǎn)生滲漏的可能性小。P2q+m主要分布于庫尾，該層內(nèi)在庫區(qū)及鄰谷均分布較多高于庫水位的井泉點(diǎn)，其地下分水嶺遠(yuǎn)高于正常水位(778.00m)，故庫尾也不存在沿P2q+m層向兩岸鄰谷滲漏問題。

T1m、T2sh分布于庫區(qū)中部及庫首河谷、兩岸并連通庫區(qū)與紅巖溝、麻沙河鄰谷，巖溶發(fā)育，上述兩巖溶層分布帶為本工程庫區(qū)與鄰谷谷間地塊內(nèi)的可疑滲漏帶，下面分別對庫區(qū)兩岸可疑滲漏帶進(jìn)行評價：

4.1 庫區(qū)左岸及鄰谷滲漏評價

紅巖溝位于庫區(qū)左岸與庫區(qū)河流近平行展布，與庫區(qū)正常蓄水位778.00m高程之間河間地塊寬約2-2.3Km，河間地塊地表分水嶺高程一般在921-1302m，地塊內(nèi)分布T1y1-T1y3、T1m、T2s、T2sh、T3s等地層，前述T1m、T2sh巖性以灰?guī)r、白云巖等為主，巖溶發(fā)育，在地表分水嶺兩側(cè)的河谷或溝谷等均有穩(wěn)定巖溶泉水出露，如紅巖溝一側(cè)T1m層內(nèi)出水溶洞K6(紅巖洞，高程790m，流量2L/s)、K7(黃泥洞，高程1120m，流量1-2L/s)、T2sh層內(nèi)的S3(高程703m，流量2L/s)、S4(高程715m，流量1-2L/s)等，而在庫區(qū)河谷左岸也有穩(wěn)定地下水出露，如T1m內(nèi)的K1(出水溶洞，高程745m，流量4L/s)、K3(季節(jié)性出水溶洞，高程760m，流量0.5-5L/s)，庫首T2sh內(nèi)的S1(高程724.91m，流量1-3L/s)等；故在上述T1m、T2sh層內(nèi)庫區(qū)與鄰谷之間存在地下分水嶺，而布置于左岸田溝處T1m層內(nèi)的水文孔ZK10(孔口高程881.50m，孔深148.10m)揭露，孔內(nèi)穩(wěn)定水位為801.50m，綜合各穩(wěn)定地下水出露高程以及勘探孔揭露情況，庫區(qū)與鄰谷間地下分水嶺高程高于水庫正常水位778.00m；水庫蓄水后沿左岸及鄰谷產(chǎn)生滲漏的可能性小。

4.2 庫區(qū)右岸及鄰谷滲漏評價

庫區(qū)右岸有麻沙河鄰谷與庫區(qū)河段近平行分布，與庫區(qū)正常蓄水位778.00m高程之間河間地塊寬約2.2-3Km，谷間地塊內(nèi)有常流溪溝哈啰溝、仲家溝等地表水系分布，地表分水嶺高程在1020m以上；河間地塊內(nèi)分布的T1m、T2sh層，巖性以灰?guī)r、白云巖等為主，為強(qiáng)巖溶層，巖溶發(fā)育，上述兩層內(nèi)，在河谷、谷間地塊內(nèi)哈啰溝、仲家溝兩側(cè)以及麻沙河鄰谷等均有穩(wěn)定巖溶泉水出露，如T1m層內(nèi)庫區(qū)青菜河谷一側(cè)出水溶洞K2(高程750m，流量1.5L/s)、哈啰溝兩側(cè)的S10(高程895m，流量3-4L/s)、仲家溝上源S13(漲水窩，高程907m，流量1-2L/s)、鄰谷麻沙河左岸的S14(墳灣，高程805m，流量4L/s)等，綜合各巖溶泉點(diǎn)出露高程，在庫區(qū)右岸T1m層內(nèi)庫區(qū)與鄰谷之間存在高于正常水位的地下分水嶺，水庫蓄水后沿右岸T1m層產(chǎn)生滲漏的可能性??；而在T2sh層內(nèi)庫區(qū)及谷間地塊內(nèi)也有穩(wěn)定巖溶泉水出露，如庫區(qū)一側(cè)的S2(高程720.87m，流量0.5-2L/s)，且T2sh層在右岸徐家坳一帶因黃泥田斷層(F1)、袁家寨斷層(F2)切割，兩斷層之間分布J2z泥巖、砂巖，受J2z阻隔T2sh層并未連通庫區(qū)及右岸鄰谷，故右岸無沿T2sh層向麻沙河產(chǎn)生滲漏的可能；而谷間地塊內(nèi)T2sh層地下水出露高程較高，在斷層沿線多分布碎屑巖，庫水沿T2sh層經(jīng)斷層帶向下游滲漏的可能性也小。

綜上所述，水庫兩岸地形總體高大寬厚，地形封閉條件較好，不存在向外滲漏的地形缺口，左右岸雖分別有紅巖溝、麻沙河鄰谷分布，但在庫區(qū)及鄰谷兩側(cè)均有高于正常水位的地下水出露，在兩岸谷間地塊內(nèi)均存在高于水庫正常蓄水位778.00m的地下分水嶺，且無斷裂構(gòu)造切割連通，水庫蓄水后向左、右岸鄰谷滲漏的可能性小，也不存在深層巖溶滲漏問題，本水庫庫區(qū)蓄水條件較好。

5 結(jié) 語

在可溶巖地區(qū)建壩成庫，巖溶水文地質(zhì)條件對水庫是否能成庫蓄水起著極其關(guān)鍵的作用，在前期勘察時，結(jié)合鉆探、物探以及連通實(shí)驗(yàn)等勘察手段，認(rèn)真細(xì)致的查清對庫區(qū)及鄰谷間等可能影響水庫蓄水的溶巖層巖溶形態(tài)、規(guī)模、補(bǔ)給排泄、地下水位等水文地質(zhì)條件，是合理正確進(jìn)行水庫成庫蓄水評價的關(guān)鍵。

[1]遵義水利水電勘測設(shè)計研究院.仁懷市巖角塘水工程可行性研究報告[R].遵義：遵義水利水電勘測設(shè)計研究院，2016.

1007-7596(2017)06-0102-02

2017-05-23

李勇軍(1981-)，男，貴州遵義人，工程師，從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作；陳亞林(1990-)，男，貴州遵義人，助理工程師，從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作。

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