車馬碧水庫庫區(qū)巖溶滲漏初步探討

唐運剛

摘 要：水庫巖溶滲漏是可溶巖地區(qū)興建水利樞紐的主要工程地質(zhì)問題之一，尤其是在可溶巖廣布、巖溶發(fā)育強烈、地形復(fù)雜地區(qū)，巖溶滲漏成為了該類地區(qū)水利工程的一個普遍問題，庫區(qū)的巖溶滲漏不僅影響建壩后的正常蓄水，還將危及壩體的安全與穩(wěn)定。本文通過對車馬碧水庫地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及巖溶的論述，基本確立水庫區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律及地下水排泄方式、方向，排除水庫庫區(qū)存在巖溶滲漏，基本論證了水庫成立的可能性。為下步工作提供較可靠的工程地質(zhì)成果。

關(guān)鍵詞：水庫巖溶滲漏；車馬碧水庫；水文地質(zhì)條件；巖溶發(fā)育規(guī)律；地下水排泄

中圖分類號：TV699.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）07-0099-02

1 研究區(qū)概況

1.1 工程概況

車馬碧水庫工程位于云南省東部，為曲靖市馬龍縣境內(nèi)馬龍河下游河段，屬長江流域金沙江右岸牛欄江的一級支流，地處曲靖市馬龍縣車馬碧村附近，地理坐標為東經(jīng)103°16′～103°45′，北緯25°08′～25°37′之間。水庫樞紐距馬龍縣城29km，距曲靖市49km，距昆明市123km。工程區(qū)內(nèi)有昆曲高速公路和貴昆鐵路通過，交通條件十分便利。水庫總庫容12449萬m3，正常蓄水位1938.5m。水庫樞紐工程主要建筑物由大壩、左岸溢洪道和左岸導(dǎo)流泄洪輸水隧洞組成，大壩擬建為面板堆石壩，最大壩高52.0m，壩頂高程1943.2m，壩軸線長224m。輸水隧洞總長29.622km，設(shè)計輸水流量5.4m3/s。受水區(qū)為曲靖市西域工業(yè)園和曲靖壩子灌溉供水。

1.2 基本地質(zhì)條件

工程區(qū)地處揚子準地臺滇東臺褶帶曲靖臺褶束牛頭山隆起北西側(cè)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造極為復(fù)雜，西、東為經(jīng)向構(gòu)造體系，中部及東部多屬新華夏系構(gòu)造體系，南有緯向構(gòu)造體系片斷，東南角屬沾益山字型構(gòu)造體系前弧東翼的一部分。

區(qū)域總體夾持在經(jīng)向構(gòu)造體系內(nèi)，西部經(jīng)向構(gòu)造體系主要為小江斷裂帶的尋甸—功山大斷層，東部經(jīng)向構(gòu)造體系主要為磨戛—堡子上斷裂帶。

區(qū)內(nèi)地貌主要受構(gòu)造、侵蝕、剝蝕、巖溶、堆積作用的控制，根據(jù)成因與形態(tài)相結(jié)合的原則，將區(qū)內(nèi)地貌分為構(gòu)造侵蝕、溶蝕中山、低中山地貌；構(gòu)造侵蝕、剝蝕低中山地貌；湖泊堆積地貌。

區(qū)內(nèi)巖性以碳酸鹽巖、碎屑巖分布最廣，次為新生界第四系松散層。地下水類型以裂隙水為主，次為巖溶水和孔隙水。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2015）》，該區(qū)地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s，相應(yīng)工程區(qū)地震基本烈度屬于Ⅷ度區(qū)。

2 庫區(qū)滲漏分析

2.1 庫區(qū)基本地質(zhì)條件

庫區(qū)出露地層主要是寒武系和志留系，另有少量第四系松散層。

寒武系（∈）：分布于庫區(qū)大部地區(qū)。①下統(tǒng)滄浪鋪組紅井哨段（∈1ch）粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，泥頁巖夾巖屑砂巖，厚度226～270m；下統(tǒng)滄浪鋪組烏龍箐段（∈1cw）細砂巖、粉砂巖夾泥質(zhì)頁巖，厚度152～161m。②下統(tǒng)龍王廟組（∈1l）灰色疙瘩狀泥質(zhì)、砂質(zhì)厚層狀白云巖夾薄層粉砂巖，厚度129～210m，與下伏地層整合接觸。③中統(tǒng)陡坡寺組（∈2d）粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r薄層，厚度91～122m，與下伏地層整合接觸。④中統(tǒng)雙龍?zhí)督M（∈2s）細晶白云巖、泥質(zhì)白云質(zhì)夾灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r，厚度118～142m，與下伏地層整合接觸。

志留系（S）：主要分布在近壩址地區(qū)及庫盆右岸。①上統(tǒng)關(guān)底組下段（S3g1）為泥質(zhì)頁巖、粉砂巖、含礫砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r。厚度52～246m；上統(tǒng)關(guān)底組上段（S3g2）為泥巖、鈣質(zhì)泥巖、細砂巖夾泥灰?guī)r，厚度52～135m，與下伏地層整合接觸。②上統(tǒng)廟高組下段（S3m1）為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層泥灰?guī)r。厚度158～325m；上統(tǒng)廟高組上段（S3m2）為疙瘩狀或瘤狀含生物碎屑灰?guī)r，局部夾泥巖、粉砂巖，厚度95～250m，與下伏地層整合接觸。③上統(tǒng)玉龍寺組下段（S3y1）泥巖、粉砂巖夾泥灰?guī)r，厚16～196m；上統(tǒng)玉龍寺組上段（S3y2）頁巖夾灰色泥灰?guī)r薄層，厚81～198m，與下伏地層整合接觸。

泥盆系（D）主要分布于庫區(qū)外東北部局部山頂處。下統(tǒng)西山村組（D1x）為粉砂、細砂巖夾鈣質(zhì)泥巖及泥巖，與下伏地層整合接觸。

第四系（Q）：主要分布于庫區(qū)內(nèi)外地勢低洼及坡地上，呈零星分布。

庫區(qū)構(gòu)造線主要呈北東向展布。壩址區(qū)下游褶皺發(fā)育，為照福鋪復(fù)向斜，自西北向東南依次由馬過河向斜、下土橋背斜和中尹堡向斜組成。

庫區(qū)地處長江流域與珠江流域分水嶺地帶，地形分水嶺處于庫區(qū)東部，庫區(qū)所在馬龍河自東向西流入西部牛欄江，馬龍河谷為區(qū)內(nèi)最低排泄基準面，因而庫區(qū)總體地勢北東高，南西低，山體總體呈北東向延伸，與主構(gòu)造線方向相一致，河流切割地帶形成山間谷地。庫盆谷地多為“U”形谷，谷地較開闊，河流蜿延于谷地內(nèi)，總體流向由南東向北西。由于庫區(qū)兩岸山體由砂巖、泥巖和碳酸鹽巖相間產(chǎn)出，地貌形態(tài)屬侵蝕溶蝕山地。砂、泥巖形成侵蝕山丘和沖溝，碳酸鹽巖則形成石丘及少量峰叢，其間散布有洼地。

庫區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風化、崩塌及巖溶。砂泥巖出露區(qū)山坡相對較為平緩，主要表現(xiàn)為風化，鉆孔揭示一般全風化巖體較薄，厚度多小于5m，強風化較厚，尤以山坡及山頂為甚，一般厚度小于20m；第四系松散體堆積地帶，地形平緩，一般小于10°，未見滑坡及泥石流現(xiàn)象，由于區(qū)內(nèi)植被尚可，主要表現(xiàn)為輕度水土流失； 碳酸鹽巖地區(qū)山坡相對較陡，一般為15°～45°，局部為陡崖，崖頂?shù)乇硭娦逗蓭挾刃∮?m，∈2s與∈1l白云巖出露區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象為巖溶，地表所見溶溝、溶槽，深度小于1m。

區(qū)內(nèi)巖性以碳酸鹽巖、碎屑巖分布最廣，次為新生界第四系松散層。地下水類型以裂隙水為主，次為巖溶水和孔隙水。

2.2 水庫庫區(qū)滲漏分析

庫區(qū)位于照福鋪復(fù)向斜之次級向斜—中尹堡向斜的東南翼，組成巖石為∈1cw、∈2d、S3g砂、泥、頁巖及∈1l、∈2s、S3m碳酸鹽巖，砂、泥、頁巖含風化裂隙水，透水性差，屬相對隔水層。碳酸鹽巖含巖溶裂隙水，透水性相對較好，屬相對含水層，這些含水層組間均具有相對隔水層的存在，現(xiàn)對上述巖溶含水層（∈1l、∈2s、S3m）與庫區(qū)蓄水條件分述如下（圖1）。

庫區(qū)∈1l、∈2s碳酸鹽巖巖溶含（透）水層總體呈北東至南西向的條帶與庫盆總體走向近于垂直。庫盆周邊受F1、F3、F4等斷層切割，雖有一定程度的錯位，但基本相連。

2.2.1 支流車章河及庫區(qū)北部

庫區(qū)北部回水至小車章村以上的S3m碳酸鹽巖內(nèi)，S3m碳酸鹽巖為一封閉孤立的巖溶含（透）水巖體，為中尹堡向斜核部地層，形成獨立的水文地質(zhì)單元，整個地塊具補給快，徑流排泄也快的特征，在地塊邊緣可見地下徑流集中排泄點，小車章村附近出露泉點高程1936～1953.4m；角家村出露泉點高程1943.3m；大車章村附近出露泉點高程1935.5～1942m，多分布于河谷低凹處的碳酸鹽巖兩側(cè)。該向斜基底地層巖性為S3g2泥巖、頁巖及泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r組成的相對隔水層，S3m碳酸鹽巖水文地質(zhì)單元的最低排泄基準面為車章河，因此庫區(qū)北部右岸不存在S3m碳酸鹽巖的滲漏問題。

馬龍河支流車章河右岸水庫存在地表分水嶺與地下水分水嶺，且地表分水嶺與地下水分水嶺相一致，地下水分水嶺高于水庫正常蓄水位，庫水不存在通過車章河右岸向下游鄰谷滲漏問題。

2.2.2 水庫北東方向格里—干沖一線

北東部碳酸鹽巖巖溶含（透）水層與庫內(nèi)碳酸鹽巖相連并延伸出圖。馬龍河基本沿巖層走向由北東進入庫內(nèi)，馬龍河兩側(cè)樹枝狀河流及常流水沖溝內(nèi)的地表水均向馬龍河排泄。

位于云水機械廠碳酸鹽巖地層內(nèi)出露的W2號泉水點高程為1943m，高于正常蓄水位1938.5m以上4.5m，流量1.96l/s；證實庫區(qū)北東部延伸出圖的碳酸鹽巖存在隔水層底板，地表水、地下水遠遠高于正常水位，屬于地下水補給河水，馬龍河為最低排泄基準面，所以水庫北東方向不存在沿碳酸鹽巖向庫外滲漏的條件。

2.2.3 水庫南東方向干沖—小石洞一線

碳酸鹽巖呈條帶狀與∈1cw砂泥巖相接觸，碳酸鹽巖構(gòu)成帶狀的巖溶含（透）水層沿庫區(qū)及庫岸分布。高于正常水位以上為∈1cw砂泥巖相對隔水層阻隔，并且樹枝狀常流水溪流均流向庫內(nèi)馬龍河，常流水高程遠遠高于正常蓄水位線1938.5m。中羅貴碳酸鹽巖中出露的泉點（W5）高程1920m，流量16l/s。以上情況說明：水庫南東方向干沖—小石洞一線地表水、地下水遠遠高于正常水位，屬于地下水補給河水，馬龍河為最低排泄基準面，并且受∈1cw砂泥巖相對隔水層阻隔庫水不會向南東方向的庫外的滲漏。

2.2.4 水庫南面小石洞—白塔村一線

碳酸鹽巖南東面被F1及F3斷層錯斷后與∈1cw砂泥巖相接觸；南西面與∈2d粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖相接觸，往舊縣方向延伸出圖；南面高于正常水位以上為∈1cw砂泥巖相對隔水層阻隔。構(gòu)成塊狀—條帶狀的巖溶含（透）水層。水庫南面小石洞—白塔村一線有白塔河及樹枝狀常流水溪流流向庫內(nèi)馬龍河，常流水高程遠遠高于正常蓄水位線1938.5m。白塔河兩岸（白塔鋪村附近）碳酸鹽巖內(nèi)出露的泉點（W8、W9、W18、W19、W20）高程在1935～1943m，出露泉點均位于正?；厮€附近或者高于正?；厮€。以上情況說明：水庫南面小石洞—白塔村一線地表水、地下水遠遠高于正常水位，屬于地下水補給河水，馬龍河為最低排泄基準面，鉆孔證實碳酸鹽巖內(nèi)存在相對隔水層，并且南面多受∈1cw砂泥巖相對隔水層阻隔庫水不會向南東方向的庫外的滲漏。

2.2.5 水庫南西（白塔河左岸）白塔村—下西沖一線

碳酸鹽巖巖溶含（透）水層與庫內(nèi)碳酸鹽巖相連向梭羅灣方向延伸出圖，梭羅灣下游為庫區(qū)深切鄰谷，是車馬碧水庫庫水可能產(chǎn)生鄰谷滲漏的地段，為查明分水嶺碳酸鹽巖內(nèi)的地下水高程，在最單薄的分水嶺位置布置了鉆孔ZKKQ1，經(jīng)勘探查明地下水分水嶺高程為1974.80m（觀測日期2015.5.31），隔水層底板高程1974m。庫區(qū)內(nèi)上西沖沖溝內(nèi)碳酸鹽巖地層中的泉點（W15、W16）高程在1938～1980m，庫外石頭沖沖溝內(nèi)碳酸鹽巖地層中的泉點（W7）高程在1970～1990m。分水嶺兩側(cè)深切沖溝內(nèi)出露的泉點也佐證了地下水分水嶺的存在。以上情況說明：水庫南西白塔村—下西沖一線地表分水嶺與地下水分水嶺一致，地下水高于正常水位36.3m，屬于地下水補給河水，馬龍河為最低排泄基準面，鉆孔證實碳酸鹽巖內(nèi)存在相對隔水層，庫水不會通過斷層及碳酸鹽巖向南西方向的庫外鄰谷滲漏。

2.2.6 水庫左岸上西沖—左壩肩一線

為碎屑巖大面積分布地段，山體相對寬厚，由S3g1砂泥巖相對隔水層組成，存在地表分水嶺與地下水分水嶺，且地表分水嶺與地下水分水嶺相一致，地下水分水嶺高于水庫正常蓄水位，水庫不存在向庫外鄰谷滲漏問題。

3 結(jié)語

通過以上分析，河谷兩岸山體寬厚，庫區(qū)南部、北部及庫首都有砂泥巖隔水層分布；碳酸鹽巖呈帶狀橫穿庫區(qū)向庫外北東、南西延伸出圖。庫區(qū)四周地下水位高程均高于河水位高程，屬地下水補給河水，馬龍河為最低排泄基準面，不存在向庫外滲漏條件。庫區(qū)分布的∈1l、∈2s、S3m層狀碳酸鹽巖含（透）水層，S3m地層在庫區(qū)北部小車章—大車章庫尾一帶形成獨立的水文地質(zhì)單元，地下水向車章河排泄（向庫內(nèi)排泄）；∈1l、∈2s地層在庫區(qū)范圍內(nèi)也形成了封閉獨立的水文地質(zhì)單元，地下水向馬龍河排泄（向庫內(nèi)排泄）。砂泥巖為相對隔水層，存在地形分水嶺及地下水分水嶺，庫水也不會向鄰谷滲漏。根據(jù)實地調(diào)查，庫區(qū)內(nèi)及庫區(qū)周邊大量出露的泉點高程多高于正常蓄水位。因此，庫水不存在滲漏問題，庫區(qū)蓄水條件良好。