研究水電站水庫巖溶滲漏問題的勘察技術(shù)

(湖南省婁底市建設(shè)工程有限公司 湖南 婁底 417000)

研究水電站水庫巖溶滲漏問題的勘察技術(shù)

熊劍峰

(湖南省婁底市建設(shè)工程有限公司 湖南 婁底 417000)

水電站水庫巖溶滲漏勘察質(zhì)量會(huì)對水庫巖溶滲漏問題評價(jià)的準(zhǔn)確性以及處理成敗產(chǎn)生一定的影響。由于巖溶水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜，除了運(yùn)用一般的勘察方式、方法來查明外，還必須運(yùn)用巖溶工程地質(zhì)學(xué)理論、方法進(jìn)行勘察分析研究。本文通過工程實(shí)例，總結(jié)了水電站巖溶滲漏勘察技術(shù)要點(diǎn)、方法和技術(shù)路線。

巖溶滲漏；勘察技術(shù)；防滲處理

引言

水利水電工程巖溶滲漏勘察不僅要探索其基本的地質(zhì)條件，更重要的是要圍繞巖溶發(fā)育和巖溶地質(zhì)條件開展勘察。巖溶發(fā)育非常復(fù)雜的，巖溶水文地質(zhì)條件則更是極其復(fù)雜，難以用常規(guī)水文地質(zhì)學(xué)概念論述，也很難使用常規(guī)勘察技術(shù)手段查明，必須要使用巖溶工程地質(zhì)的理論和方法開展勘察和分析研究。近些年來，通過一些大型水電站建設(shè)，總結(jié)了巖溶技術(shù)研究總結(jié)，水庫巖溶滲漏勘察技術(shù)和理論分析方法越來越成熟，新的勘測技術(shù)和方法不斷出現(xiàn)，尤其是對地下水和地下洞穴物探技術(shù)的進(jìn)步，不斷提高探測深度和精度，使得水庫巖溶滲漏勘察技術(shù)得到了快速發(fā)展。

一、勘察技術(shù)要點(diǎn)

(一)基礎(chǔ)地質(zhì)條件勘察。(1)地形地貌調(diào)查、研究內(nèi)容主要包括有：是否有低鄰谷，分水嶺是否單薄，是否有低矮埡口，是否是河灣地形等；調(diào)查土河谷階地和剝夷面發(fā)育情況，研究河谷發(fā)育史；研究水文網(wǎng)的演化歷史。目的為分析是否存在巖溶滲漏的地形條件，研究河流河谷和巖溶發(fā)育歷史，分析巖溶發(fā)育的特點(diǎn)。如果相鄰河谷水位高于正常水庫水位，則水庫沒有巖溶滲漏；而相鄰的河流水位低于水庫正常水位，河灣地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)滲漏。

(2)地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查的內(nèi)容主要包括有：調(diào)查可熔巖可溶性，可溶巖與隔水層的巖性和厚度、接觸和組合關(guān)系、產(chǎn)狀和空間分布情況等等，研究隔水層的隔水性能、連續(xù)性以及對水庫封閉情況；探討斷層的性質(zhì)、大小、分布和產(chǎn)狀，斷層是否錯(cuò)斷隔水層形成結(jié)構(gòu)切口以及切口大小。目的是分析巖溶有沒有滲漏的地質(zhì)構(gòu)造條件。當(dāng)河灣或河間區(qū)域有連續(xù)、穩(wěn)定可靠隔水層封閉的時(shí)候，不存在巖溶滲漏；然而，可溶巖貫穿庫內(nèi)外或是因構(gòu)造切割使庫內(nèi)外可溶巖形成統(tǒng)一巖溶含水系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)巖溶滲漏。

如：大花水電站，左岸河灣區(qū)域分布連續(xù)、可靠的二疊泥頁巖夾灰?guī)r相對隔水層，右岸分布連續(xù)、可靠的奧陶系頁巖和粉砂巖相對隔水層，水庫封閉條件很好，勘察評價(jià)不存在滲漏問題，蓄水驗(yàn)證庫首不滲漏。

(二)巖溶發(fā)育程度和巖溶發(fā)育規(guī)律。巖溶發(fā)育程度和巖溶發(fā)育調(diào)查研究的內(nèi)容主要包括為：(1)研究巖溶構(gòu)造類型、空間組合的大小和分布情況，統(tǒng)計(jì)巖溶率、鉆孔遇洞等；(2)分析研究巖溶發(fā)育與巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水條件、排水基準(zhǔn)面、河谷發(fā)育史和地下水文網(wǎng)絡(luò)演化的關(guān)系。目的是分析水庫正常儲(chǔ)層水位下有沒有連通庫外的巖溶管道、其規(guī)模及發(fā)育高程，并研究儲(chǔ)層巖溶滲漏的形式。河灣或河間地下水雖然比正常蓄水層要低，如果水庫流域分水嶺地帶巖溶不發(fā)育，沒有巖溶管道，水庫不會(huì)出現(xiàn)大量的巖溶滲漏。

(三)研究水文地質(zhì)條件

巖溶水文地質(zhì)條件的研究內(nèi)容主要有：(1)巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型根據(jù)構(gòu)造和巖性條件進(jìn)行劃分；(2)調(diào)查巖溶水徑流、補(bǔ)給和排泄條件，研究地下水和河水的關(guān)系，確定巖溶水的水動(dòng)力類型；(3)研究是否存在地下水分水嶺和其分布位置、高程；(4)分析研究巖溶水文地質(zhì)參數(shù)。目的是分析巖溶滲漏范圍、通道、滲漏量和滲流對儲(chǔ)水層的影響。在同一巖溶水系統(tǒng)中，如果有地下水分水嶺且高于水庫的正常水位，則不存在巖溶泄漏；如果分水嶺比水庫正常水位低或是沒有分水嶺，水庫將有可能出現(xiàn)巖溶滲漏。

二、主要勘察方法

(一)巖溶水文地質(zhì)測繪。巖溶水文地質(zhì)測繪主要包括有實(shí)地調(diào)查和結(jié)果分析。通過巖溶水文地質(zhì)調(diào)查研究測繪的巖溶地質(zhì)條件、地表巖溶形態(tài)以及地下水出露情況等，初步分析巖溶發(fā)育規(guī)律，巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文網(wǎng)演化、河谷巖溶發(fā)育史，巖溶地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件，地下水分水嶺是否存在及其所處位置，水庫可能泄漏范圍、形式以及途徑等。水庫巖溶滲漏勘察中巖溶水文地質(zhì)測繪非常重要，為水庫巖溶滲漏勘察的基礎(chǔ)工作，是實(shí)驗(yàn)和研究工作的基礎(chǔ)。

(二)鉆探。水庫巖溶滲漏勘查中鉆孔，通常布置在可能泄漏途徑地下水分水嶺的位置或是結(jié)構(gòu)切口位置，且大多是深孔，孔數(shù)取決于巖溶水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，以找出地下水分水嶺或切口位置巖溶巖體巖溶化程度、巖溶管道發(fā)育最低高程、地下水位高程和泄漏范圍為原則。

(三)水文地質(zhì)試驗(yàn)。水文地質(zhì)試驗(yàn)的目的是探索巖溶巖體透水率、巖溶管道連接的情況，地下水位下巖溶管道系統(tǒng)的發(fā)育和充水情況，巖溶地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件，巖溶地下水分水嶺及其位置等，獲取水文地質(zhì)各種參數(shù)。水文地質(zhì)試驗(yàn)包括鉆孔壓水試驗(yàn)、鉆孔抽水試驗(yàn)、鉆孔注水試驗(yàn)、示蹤試驗(yàn)等。

(四)地球物理勘探。地球物理勘探是通過自然和人工物理領(lǐng)域的各種參數(shù)來解譯地質(zhì)的勘探方法，其具有勘察工期短、透明性、效率高的特點(diǎn)，但因?yàn)榈刭|(zhì)體的復(fù)雜性和探測結(jié)果的多解性，檢測結(jié)果必須有一定的平硐、鉆孔等勘探工作進(jìn)行驗(yàn)證，最好是配合使用鉆孔或平硐。目前在水庫巖溶滲漏勘察中常用的物探方法包括電法勘探、鉆孔CT、探地雷達(dá)等。

(五)地下水觀測。巖溶地下水觀測可分為動(dòng)態(tài)觀測和簡易觀測。簡單觀測包括初見水位、鉆井水平、終孔水位、穩(wěn)定水位、自流孔和泉水流量觀測。動(dòng)態(tài)觀測包括地下水和地表水水位、水質(zhì)、水溫、水流觀測和降雨觀測。巖溶地下水觀測是對巖溶水性質(zhì)和巖溶含水介質(zhì)類型，巖溶地下水補(bǔ)給、徑流和排泄區(qū)域，巖溶地下水分水嶺位置及其高程，地下水水位下巖溶滲漏通道位置等的探測方法。在水庫巖溶滲漏勘察中，不僅要進(jìn)行簡單的觀測，更重要的是要進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測。

三、勘察技術(shù)路線

勘察技術(shù)路線如下：(1)地形、地質(zhì)資料信息的收集，開展巖溶水文地質(zhì)測繪和巖溶的調(diào)查；初步分析研究河谷發(fā)育史、發(fā)育規(guī)律、巖溶補(bǔ)給、徑流和排泄條件；初步分析水庫潛在滲漏路徑和范圍，確定了重點(diǎn)勘探區(qū)域；根據(jù)巖溶水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性，研究了勘探工作安排、勘探工作要點(diǎn)和勘探方法。(2)根據(jù)巖溶水文地質(zhì)測繪分析的分析結(jié)果，對巖溶地表水和地下水進(jìn)行勘探、試驗(yàn)、觀測等工作。(3)根據(jù)需要，使用巖溶地貌和水文網(wǎng)絡(luò)分析法、動(dòng)態(tài)分析巖溶水和巖溶地下水滲流場分析等巖溶工程地質(zhì)分析方法，研究了水庫地形、地貌和巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖溶發(fā)育規(guī)律和巖溶水動(dòng)態(tài)條件下，評價(jià)水庫是否滲漏、范圍、形式、途徑、滲漏量和泄漏影響等，并提出處理措施。

四、結(jié)束語

在巖溶地區(qū)修建水庫一直都是水電站工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，既要充分發(fā)揮水庫的效益和水庫水的價(jià)值功能，又要安全有效。所以要充分掌握其地區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件以及相應(yīng)的措施做出防滲處理，使得巖溶水庫可以正常運(yùn)行，從而提高在巖溶地區(qū)修建水電站水庫的可能性和可靠性。

[1]米德才 張新興.浩坤水電站水庫巖溶滲漏研究[J].地球與環(huán)境.2005(S1)

[2]高奮飛 嚴(yán)克員.某水庫巖溶滲漏分析[J].河南水利與南水北調(diào).2015(04)

熊劍峰(1985.08-)，男，本科，工程師，主要從事水利工程、電站、水庫、堤防、農(nóng)田水利工作。