李家?guī)r水庫朱家?guī)r-青峰嶺段向東側(cè)低鄰谷的滲漏分析

楊 紹 平， 楊 鉆 云， 李 葉

(1.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611231；2.西華師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，四川 南充 637002；3.四川省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 611072)

0 引 言

李家?guī)r水庫位于岷江支流西河上游，壩址在懷遠(yuǎn)鎮(zhèn)青峰嶺社區(qū)平安大橋上游約1.3 km河段，采用鋼筋混凝土面板堆石壩。水庫集雨面積354 km2，多年平均流量14.6 m3/s，設(shè)計(jì)正常蓄水位763.0 m，最大壩高123.0 m，總庫容17 346×104m3，供水引用流量10 m3/s，應(yīng)急供水流量13 m3/s，電站裝機(jī)19.2 MW。水庫區(qū)總體上屬峽谷型水庫，庫盆在地形上封閉條件良好。庫區(qū)含鈣地層大多為互層分布，且斷裂構(gòu)造不發(fā)育，水庫總體上存在封閉條件，但水庫蓄水后，因地形地貌、地層巖性組合等存在差異，庫區(qū)局部地段有滲漏問題。

1 地質(zhì)概況

庫區(qū)位于龍門山前陸逆沖楔南段，松潘-甘孜造山帶和揚(yáng)子陸塊之間的過渡帶上。晚新生代以來，伴隨著青藏高原的快速隆升及高原地殼物質(zhì)的向東蠕散，在高原東部形成一系列大型弧形走滑斷裂。地殼的水平剪切運(yùn)動在岷山斷塊和龍門山構(gòu)造帶轉(zhuǎn)換為脆性推覆運(yùn)動，形成典型的逆斷裂構(gòu)造環(huán)境(圖1)。龍門山構(gòu)造帶中的茂縣-汶川斷裂、北川-映秀斷裂、彭-灌斷裂和龍門山山前隱伏斷裂均具有晚更新世至全新世活動的地質(zhì)地貌證據(jù)，主要表現(xiàn)為由北西向南東的逆掩推覆運(yùn)動。歷史上曾發(fā)生過數(shù)次六級左右地震，最大地震為“5·12”汶川8.0級地震。這些斷裂將不同程度地對工程場地的地震安全性產(chǎn)生影響。

區(qū)內(nèi)地勢西北高、南東低，山脈走向北東，與構(gòu)造線展布方向大體一致。主要分布元古界黃水河群，震旦系上統(tǒng)，志留系茂縣群，泥盆系上統(tǒng)養(yǎng)馬壩組、中統(tǒng)觀霧山組和下統(tǒng)甘溪組，石炭系，二迭系上、下統(tǒng)，三迭系上統(tǒng)須家河組、中下統(tǒng)，侏羅系上統(tǒng)蓮花口組、中統(tǒng)遂寧組，沙溪廟組、自流井群，白堊系下統(tǒng)夾關(guān)組、灌口組，第三系，第四系覆蓋層。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)背景

庫區(qū)平面上呈“樹枝”狀，由文井江主庫及柏木溝、石江溝、董家溝、古家溝及冷家溝等支庫組成，四條支溝回水均較短。庫區(qū)河道蜿蜒曲折，總體流向S75°E～N40°E，河床高程660～765 m，河床平均比降1.13%，枯水期河水面寬一般5～30 m，谷底寬30～50 m，局部寬達(dá)30～100 m(圖2)。庫盆區(qū)基巖主要出露侏羅系上統(tǒng)蓮花口組、中統(tǒng)遂寧組、沙溪廟組、自流井群；白堊系下統(tǒng)夾關(guān)組及第四系覆蓋層(表1)。

庫區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，僅F1-F3三條次級斷層橫穿庫尾及附近；褶皺構(gòu)造有大坪山向斜、馬家坡背斜，并呈大角度穿過文井江主庫區(qū)，受褶皺構(gòu)造影響，庫尾至觀音巖山泉庫段巖層產(chǎn)狀為N57～65°E/SE∠20～44°，觀音巖山泉至馬家坡庫段巖層產(chǎn)狀為N17°E/NW∠40°,馬家坡至下壩址庫段巖層產(chǎn)狀為N10～86°E/SE∠10～65°，局部巖層扭轉(zhuǎn)近于直立，產(chǎn)狀為N25～56°E/NW∠71～84°。巖層走向與河流流向斜交，庫區(qū)大多為斜向谷，個(gè)別段為橫向谷或順向谷(圖2)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造背景及構(gòu)造體系略圖

圖2 庫區(qū)工程地質(zhì)示意圖

庫區(qū)分布有數(shù)層J3l2、J3l1灰質(zhì)礫巖及K1j、K1g泥鈣質(zhì)礫巖等含鈣地層，其膠結(jié)物中含有碳酸鹽，易產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象。但含鈣地層(灰質(zhì)、鈣質(zhì)礫巖)分布面積小，巖性不純，且與砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為互層組合，巖溶發(fā)育受限制，屬微-弱巖溶發(fā)育區(qū)；巖溶主要發(fā)育于礫巖地層風(fēng)化、卸荷帶中，通道短小、狹窄，發(fā)育深度受限制，水平深度一般1～3 m，山脊巖溶系統(tǒng)與最低侵蝕基準(zhǔn)面出露的溶洞、溶隙(穴)無直接聯(lián)系，未形成貫通性通道。

3 水庫滲漏分析

庫區(qū)總體上屬峽谷型水庫，庫盆在地形上封閉條件良好；庫盆區(qū)含鈣地層分布面積小，巖性主要出露砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚韻律互層夾灰質(zhì)礫巖，與含鈣地層多為互層分布；庫區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，水庫存在封閉條件。但水庫蓄水后，因局部地形地貌、地層巖性組合等，水庫存在滲漏可能性地段，需要進(jìn)行滲漏分析。本文通過野外地質(zhì)調(diào)查及綜合分析，對庫區(qū)單薄山脊朱家?guī)r至青峰嶺段向其東側(cè)低鄰谷滲透的可能性進(jìn)行了評價(jià)，特征如下。

表1 庫區(qū)地層巖性特征一覽表

3.1 地形地貌

庫區(qū)右岸朱家?guī)r-青峰嶺段單薄山脊，山脊高程838-964 m，寬約600～2 420 m，上游寬下游窄，東側(cè)又被齊家灣溝、水洞溝、燃燈寺溝、一碗水溝、趙家溝五條沖溝切割而更顯單薄(圖3)。

3.2 地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造

朱家?guī)r-青峰嶺段出露地層巖性為侏羅系上統(tǒng)蓮花口組上段(J3l2)砂巖、礫巖與粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層與白堊系下統(tǒng)夾關(guān)組(K1j)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及厚層塊狀礫巖夾巖屑砂巖。其中，靠山脊西側(cè)(臨河側(cè))為J3l2砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層夾薄層礫巖,薄-中層狀，分布較連續(xù)，總厚度大于100 m，為相對隔水層；沿山脊為K1j厚層礫巖夾巖屑砂巖，總厚度50～55 m；靠東側(cè)(臨溝側(cè))為K1j砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層,薄-中層狀，分布較連續(xù)，總厚度大于120 m，為相對隔水層。未見斷層分布。巖層為單斜構(gòu)造，朱家?guī)r山脊段巖層陡立，產(chǎn)狀N15～54°E/SE∠66～84°，山脊走向產(chǎn)狀N30～40°E；青峰嶺山脊段巖層變緩，產(chǎn)狀N10～44°E/SE∠30～55°。巖層向山脊東側(cè)傾斜，文井江為順向谷，各支溝為橫向谷(圖3)。

另據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料表明，朱家?guī)r至青峰嶺單薄山脊除層面裂隙外，還發(fā)育三組構(gòu)造裂隙：①N26～30°W/SW∠60～67°，延伸長度5～10 m，間距0.2～2 m，寬度0.2～5 mm，充填泥質(zhì)、碎屑；②N70～78°W/NE∠65～75°，延伸長度1.5～5 m，間距0.5～2 m，寬度0.5～3 mm，充填泥質(zhì)、碎屑；③N18°E/NW∠64°，延伸長度8～10 m，間距0.6～1.5 m，寬度1～5 mm，充填泥質(zhì)、碎塊。

綜上，單薄山脊朱家?guī)r至青峰嶺段斷裂構(gòu)造不發(fā)育，裂隙規(guī)模小，且均有填隙物，沿著斷裂構(gòu)造發(fā)生滲透的可能性很小。

3.3 水文地質(zhì)特征

單薄山脊朱家?guī)r至青峰嶺段在下壩址右壩肩分水嶺部位零星分布有落水洞，分布高程834～836 m，落水洞上部多呈橢圓形，直徑一般1～1.5 m，可測深度6～10 m，下部為不規(guī)則的裂隙狀管道，直徑0.1～0.3 m，多被黏土或巖塊充填。大氣降水通過地表轉(zhuǎn)化為地下徑流，主要沿山脊砂、礫巖層面、裂隙面向青峰嶺電站引水洞排泄，其徑流方式為裂隙型。沿兩側(cè)山脊上部未見水平溶洞，僅在上、下壩址間及下壩址右岸河邊見數(shù)個(gè)小型溶隙、溶槽，分布高程661～665 m，洞口多呈不規(guī)則的楔形，洞高1～2 m，寬0.5～1 m，洞深2-3 m，主要順風(fēng)化、卸荷帶層面發(fā)育，全部為干洞。

單薄山脊青峰嶺-朱家?guī)r段兩側(cè)泉水點(diǎn)分布較多，發(fā)現(xiàn)的有13處，一般沿砂巖、粉砂質(zhì)泥巖與礫巖界面出露，分布高程750～840 m，流量0.01～0.06 L/s不等，枯季流量均較穩(wěn)定。朱家?guī)r至壩址段西側(cè)發(fā)現(xiàn)有兩處泉水出露，分布高程770～777 m，流量0.01～0.02 L/s，東側(cè)未見泉水點(diǎn)分布，發(fā)育的數(shù)條沖溝枯季均無流水，推測與青峰嶺電站引水洞揭穿礫巖中的含水層有關(guān)。

圖3 單薄山脊朱家?guī)r至青峰嶺段東側(cè)低鄰谷滲漏分析

據(jù)鉆孔資料表明，下壩ZK9鉆孔揭示單薄山脊埡口處在孔深22.2～71.8 m(高程815.04～765.44 m)段為巖屑砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，其余段為礫巖；孔深22.2 m(高程815.04 m)以下新鮮巖體透水率q=0.5～2.3 Lu，屬微-弱透水層；該長觀孔2012年12月28日終孔水位814.28 m，2014年6月至2015年9月測得地下水位穩(wěn)定在高程814.07～815.2 m之間，均高于正常蓄水位763 m。下壩ZK7鉆孔揭示在孔深16.1～95.9 m(高程782.73～702.93 m)段為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，其余段為礫巖夾薄層砂巖、粉砂質(zhì)泥巖；孔深16.1 m(高程782.73 m)以下新鮮巖體透水率q=1.4～8.6 Lu，屬弱透水層，局部裂隙發(fā)育，透水率q=29～36 Lu，屬中等透水層；該長觀孔2013年1月14日終孔水位780.33 m，2014年6月至2015年9月測得地下水位穩(wěn)定在高程772.66～773.86 m之間，均高于水庫正常蓄水位。因此，該單薄山脊新鮮巖體透水性較弱，且存在地下水分水嶺，并高于正常蓄水位。

4 結(jié) 論

通過對庫區(qū)地形地貌、巖性組合、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)等因素的系統(tǒng)分析，結(jié)合庫區(qū)內(nèi)實(shí)際工況信息，對單薄山脊朱家?guī)r-青峰嶺段向其東側(cè)低鄰谷滲透的可能性進(jìn)行了分析和評價(jià)。得出如下結(jié)論：

(1)受地形條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件控制，朱家?guī)r-青峰嶺單薄山脊礫巖地層巖溶主要順層弱發(fā)育，不存在貫穿山脊的貫通性巖溶通道。

(2)高程799m以下新鮮巖體透水性較弱，兩側(cè)分布的泉水點(diǎn)高程較高，泉水調(diào)查及鉆探揭示均表明單薄山脊存在地下水分水嶺，且高于正常蓄水位。

(3)東西兩側(cè)均分布有厚度較大的非含鈣地層，已將朱家?guī)r-青峰嶺單薄山脊西側(cè)良好封閉，水庫蓄水后，庫水不存在向東側(cè)五處低鄰谷產(chǎn)生永久滲漏問題。