湖南省郴州市來洋洞水庫區(qū)水文地質(zhì)特征分析

屠江東 雷凱世 唐厚智

摘 ?要 ?來洋洞水庫區(qū)位于珠江流域武水一級(jí)支流田頭水上游，對(duì)有效解決蘇仙區(qū)應(yīng)急用水問題意義重大。本文對(duì)來洋洞水庫區(qū)的水文地質(zhì)特征進(jìn)行了簡要闡述，對(duì)水庫區(qū)可能引起的滲漏問題進(jìn)行了分析預(yù)測(cè)并提出了建議。

關(guān)鍵詞 ?郴州市;水庫;水文地質(zhì);巖溶;防滲

中圖分類號(hào)：P641.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Laiyangdong reservoir area is located in the upper reaches of tiantou river， the wushui tributary of the pearl river basin. In this paper， the hydrogeological characteristics of laiyangdong reservoir area are briefly described， and the possible leakage problems caused by the reservoir area are analyzed and predicted， and suggestions are put forward.

Keywords： Chenzhou city; the reservoir; hydrogeology; karst; seepage control

來洋洞水庫區(qū)位于珠江流域武水一級(jí)支流田頭水上游，郴州市蘇仙區(qū)五蓋山鎮(zhèn)上埂村，泛五蓋山景區(qū)和獅子口自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，是一座以應(yīng)急備用為主，兼常規(guī)灌溉、發(fā)電增效、旅游觀光等綜合利用的水利工程。

近年來，受全球氣候變化等因素的影響，極端天氣頻繁出現(xiàn)，干旱災(zāi)害發(fā)生頻次及影響范圍有逐步加重?cái)U(kuò)大之勢(shì)。由于境內(nèi)無抗旱應(yīng)急備用水源，大旱年會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺水，特別是五里牌、棲鳳渡、馬頭嶺、五蓋山、坳上、望仙、良田等鄉(xiāng)鎮(zhèn)相當(dāng)部分農(nóng)作物絕收、工業(yè)停產(chǎn)，來洋洞水庫建成后，將有效解決應(yīng)急用水問題。本文對(duì)水庫區(qū)水文地質(zhì)特征進(jìn)行了全面分析總結(jié)，可為水庫區(qū)的進(jìn)一步勘測(cè)和建設(shè)提供一定的參考與指導(dǎo)。

1 ?自然地理概況

1.1 地形地貌

水庫區(qū)屬侵蝕構(gòu)造中山地貌（圖1），西面五蓋山山頂高程1620 m，北面獅子山（1924m）-高垅山（1284 m），水庫區(qū)山頂標(biāo)高大于1000 m，相對(duì)高差多在200-500 m之間。區(qū)內(nèi)山坡陡峻，溝谷深切，呈“V”-“U”型谷，河谷比較順直，利于大氣降水排泄。庫盆呈長條狀的縱向河谷，二側(cè)對(duì)稱性較差，河床坡降4%-8%左右。

1.2 氣象條件

本區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，主要受季風(fēng)影響，日照充足，四季分明。春季氣溫低，陰雨連綿;夏天高溫濕熱，暴雨集中，洪旱交錯(cuò);秋季干旱少雨，臺(tái)風(fēng)入侵較頻繁，時(shí)有山洪暴發(fā);冬季少嚴(yán)寒，雨量稀少。據(jù)郴州市氣象局資料統(tǒng)計(jì)，多年平均降水量為1471.5 mm，其中3到6月份降水量占全年的51.7%，多年平均相對(duì)濕度為79.8%，多年平均氣溫17.8℃，極端最高氣溫39.0℃，最低氣溫-6.8℃。

1.3 水文特征

1.3.1 流域概況

本區(qū)位于田頭水上游，田頭水屬武水一級(jí)支流，北江二級(jí)支流，發(fā)源于郴州市蘇仙區(qū)獅子口，流經(jīng)來洋洞、合門口、赤石鄉(xiāng)和廣東省樂昌縣黃圃鎮(zhèn)，在廣東省樂昌縣坪石鎮(zhèn)匯入武水。田頭水流域面積520 km2，干流長67km，干流坡降25.4‰。水庫區(qū)壩址以上流域面積15.2 km2，干流長度8.24 km，平均坡降7.2%，壩址下游距宜章縣赤石鄉(xiāng)約17 km，多年平均流量0.55 m3/s。

1.3.2 ?洪水特性

田頭水流域的洪水由暴雨形成，洪水的季節(jié)性特點(diǎn)與流域暴雨相對(duì)應(yīng)，暴雨多出現(xiàn)于夏季，最早發(fā)生在3月，最遲在10月，最大一日暴雨在400mm以上，在5～8月份發(fā)生暴雨洪水的概率約占全年的80%以上。3～6月份，由于季風(fēng)增強(qiáng)，冷暖氣流交匯，形成風(fēng)面雨、地形雨，其間降水量最大，約占全年的55%;夏秋季受氣溫高，地面增溫快的影響，常常會(huì)引起局部性劇烈氣流上升，形成降雨;7～9月受臺(tái)風(fēng)影響，又會(huì)形成臺(tái)風(fēng)雨。

田頭水流域上游為山區(qū)，干流坡降上游陡，中下游較緩，洪水陡漲陡落，一次洪水過程一般為1～2天。

1.3.3 ?泥沙

田頭水流域無實(shí)測(cè)泥沙資料，鄰近的排水片（耒陽站）共有8年泥沙實(shí)測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)的多年平均含沙量為0.180 kg/m3，輸沙率53.4 kg/s，輸沙量為169萬t。東江站有1953～1985年共33年泥沙實(shí)測(cè)資料，統(tǒng)計(jì)的多年平均含沙量為0.188 kg/m3，輸沙率27.0 kg/s，輸沙量為85.4萬t。

來洋洞水庫壩址以上流域植被好，水土流失為輕度，經(jīng)比較論證，偏于保守，來洋洞水庫的泥沙采用東江站的實(shí)測(cè)輸沙量與年平均流量推求。由此求得來洋洞水庫上壩址的輸沙量，其中懸移質(zhì)：多年平均含沙量為0.130 kg/m3，輸沙率0.054 kg/s，輸沙量為1696 t。多年平均推移質(zhì)輸沙量為424 t。下壩址的輸沙量，其中懸移質(zhì)：多年平均含沙量為0.129 kg/m3，輸沙率0.068 kg/s，輸沙量為2148 t。多年平均推移質(zhì)輸沙量為537 t。

2 ?地質(zhì)概況

2.1 地層巖性

水庫區(qū)主要出露泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）、泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組（D2q）、泥盆系上統(tǒng)佘田橋組（D3s）、石炭系下統(tǒng)大塘階（C1d）及第四系地層。泥盆系及石炭系以碳酸鹽巖為主，次為砂巖、礫巖，局部為泥質(zhì)巖，第四系地層主要為碎石土。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造上處于南嶺東西復(fù)雜構(gòu)造帶中段北部，初步查明的構(gòu)造形跡有：東西向構(gòu)造、南北向構(gòu)造、華夏系構(gòu)造、新華夏系構(gòu)造、山字型構(gòu)造與旋轉(zhuǎn)構(gòu)造等五大構(gòu)造體系。自第三紀(jì)以來本區(qū)一直處于間歇性的上升，區(qū)內(nèi)無破壞性地震記載，屬相對(duì)穩(wěn)定地塊。

水庫區(qū)位于區(qū)域北東向東波向斜構(gòu)造與鯉魚江-觀音座蓮扭性斷裂構(gòu)造之間。鯉魚江-觀音座蓮壓扭性斷裂分布于庫區(qū)左岸，東波向斜則位于庫盆右岸，兩構(gòu)造延伸長約55 km，總體走向N15°E，斷裂構(gòu)造傾向南東，傾角40-45°，受此構(gòu)造帶影響庫盆區(qū)共發(fā)育2條斷層見表1。

3 ?水文地質(zhì)條件

3.1 地下水類型及含水層滲透性

庫區(qū)內(nèi)地下水類型主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水，化學(xué)類型主要為中性微礦化度的HCO3--Ca2+型水。

松散巖類孔隙水主要為賦存于第四系沖洪積層和殘坡積層中，受季節(jié)影響變化大，與大氣降水、地表水體具有密切的水力聯(lián)系。河床附近以砂卵石為主，孔隙率大，屬強(qiáng)透水層。每當(dāng)流量減少，大都在砂卵礫石內(nèi)形成潛流，使河流表面干枯。兩岸山坡以碎石土為主，經(jīng)注水試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明其滲透系數(shù)變化在4.3×10-4-7.8×10-4cm/s之間，為中等透水層。由于兩岸地形較陡，地表徑流快，該含水層水量不穩(wěn)定。

基巖裂隙水主要賦存于泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）砂巖的構(gòu)造、層間與風(fēng)化節(jié)理裂隙中，受地層節(jié)理裂隙發(fā)育程度、走向、貫通性的制約，水量貧乏，分布極不均勻。經(jīng)壓水試驗(yàn)檢測(cè)到淺部強(qiáng)風(fēng)化層透水率在5.7-26.7Lu之間，深部弱風(fēng)化砂巖層巖石較完整，鉆孔壓水試驗(yàn)測(cè)得其透水率<10Lu，為弱透水層見表2、表3。

巖溶水主要埋藏于泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組（D2q）、泥盆系上統(tǒng)佘田橋組（D3s）、石炭系下統(tǒng)大塘階（C1d）灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r的溶蝕裂隙、溶洞中，其水量、滲透性受地形地貌、構(gòu)造條件、巖溶發(fā)育情況等控制，地下水分布極不均勻。

3.2 地下水的補(bǔ)給、排泄條件

區(qū)內(nèi)屬于中亞熱帶氣候區(qū)，降雨量充沛，地表水網(wǎng)較為發(fā)育，地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水和地表水體。松散巖類孔隙水可由大氣降水直接滲入補(bǔ)給，亦可接受河流側(cè)向補(bǔ)給?；鶐r裂隙水、巖溶水可通過上覆第四系地層間接補(bǔ)給，地表則通過風(fēng)化裂隙、溶蝕洼地、溶蝕溝槽沿層面與構(gòu)造溶蝕裂隙入滲補(bǔ)給。

區(qū)內(nèi)山坡陡峻，溝谷深切，利于大氣降水排泄。大部分大氣降水以地表徑流的形式沿山坡匯入溝谷、河流，流出水庫區(qū)，小部分沿第四系地層及出露的風(fēng)化裂隙、溶蝕構(gòu)造下滲?？紫端龈羲装澹厮椒较騻?cè)向運(yùn)動(dòng)排出;基巖裂隙水多經(jīng)基巖中的節(jié)理裂隙儲(chǔ)存、運(yùn)移，以下降泉形式向河床及溝谷排泄，泉水流量一般Q=0.01-0.4L/S;巖溶水徑流于層面巖溶洞穴與構(gòu)造溶蝕裂隙內(nèi)，排泄于河床或庫盆深部。

3.3 巖溶水特征

庫區(qū)內(nèi)巖溶主要發(fā)育在泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組（D2q）地層內(nèi)。泥盆系上統(tǒng)佘田橋組（D3s）地層因灰?guī)r中普遍夾微層狀泥質(zhì)條帶，溶蝕作用相對(duì)較弱，庫區(qū)內(nèi)發(fā)育巖溶裂隙泉、溶蝕洼地、溶斗、溶洞以及溶溝、溶槽等，沒有發(fā)現(xiàn)大型、特大型的巖溶洞穴和暗河。以大背坳南側(cè)埡口為界，大一點(diǎn)的巖溶現(xiàn)象均分布在通往庫區(qū)一側(cè)，庫外一側(cè)地表巖溶不太發(fā)育，巖溶形態(tài)主要為溶蝕溝槽，規(guī)模較小。

根據(jù)實(shí)地勘察與測(cè)試，庫區(qū)內(nèi)地表出露的溶蝕構(gòu)造有2處溶蝕洼地，沿北東向展布，呈橢圓形、月牙形;6個(gè)溶斗（R1-R6），形態(tài)多為圓形或橢圓型，直徑變化在1-3 m，深度多在1.5-2 m，R1-R5溶斗分布在右岸大背坳沖溝內(nèi)，呈串珠狀分布，排列方向呈NE向，與巖層走向基本一致，R6出露于1#洼地內(nèi);1個(gè)溶洞，洞高大于3 m，洞寬大于4 m，呈扁平狀，緊靠在山體一側(cè)，常態(tài)為干洞，下雨時(shí)為雨水下泄通道，洞內(nèi)進(jìn)口段空間較大，往深處空間變小，且存在多個(gè)分支。地下發(fā)育數(shù)條有地下水活動(dòng)的溶蝕通道和一條殘存的古溶蝕通道（巖溶發(fā)育區(qū)）如圖2。經(jīng)灌水試驗(yàn)查明，2#洼地與R1-R5號(hào)溶斗以及山體一側(cè)溶洞由同一溶蝕通道相連通，通道內(nèi)有巖溶水活動(dòng)，水量中等。古溶蝕通道多被后期鈣質(zhì)充填膠結(jié)，充填膠結(jié)均較好，導(dǎo)致其聯(lián)通性較差，巖溶水活動(dòng)較弱。庫內(nèi)地下水分水嶺存在于下圖中工程物探A線和B線附近，以大背坳南側(cè)埡口為界，在庫區(qū)一側(cè)地下水流向庫內(nèi)，在庫外一側(cè)地下水流向庫外。

4 ?水庫區(qū)滲漏問題預(yù)測(cè)分析

上壩址庫區(qū)巖性為泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）砂巖，屬非可溶巖，但在右壩肩有來洋洞斷裂通過，其出露最低標(biāo)高略高于水庫正常水位。該構(gòu)造產(chǎn)狀N30°-40°E，SE∠40-50°，傾向左岸，構(gòu)造本身及其上盤巖石破碎，導(dǎo)致上壩址右壩肩巖石風(fēng)化破碎強(qiáng)烈，因此，上壩址右壩肩將是未來庫區(qū)防滲的重點(diǎn)。

下壩址庫區(qū)左岸岸坡植被覆蓋率良好，無低矮的埡口與鄰谷分布，巖性為非可溶巖，巖層走向斜切河谷，傾向上游偏向右岸，傾角中等，對(duì)防滲有利，加之左岸無斷裂構(gòu)造通過，因此，下壩址庫區(qū)左岸形成滲漏的可能性不大。下壩址庫區(qū)右岸有上埂斷裂通過，斷裂構(gòu)造線又是可溶巖與非可溶巖（上盤為灰?guī)r，下盤為砂巖）接觸界線，大壩右岸巖溶發(fā)育，存在巖溶集中滲漏通道，可能發(fā)生較嚴(yán)重的繞壩滲漏問題。

5 ?結(jié)論

1）水庫區(qū)地下水類型主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水，化學(xué)類型主要為中性微礦化度的HCO3- -Ca2+型水，其主要含水層為第四系松散堆積層、泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）砂巖、泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組（D2q）、泥盆系上統(tǒng)佘田橋組（D3s）、石炭系下統(tǒng)大塘階（C1d）灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。地下水分水嶺以大背坳南側(cè)埡口為界，在庫區(qū)一側(cè)地下水流向庫內(nèi)，在庫外一側(cè)地下水流向庫外。

2）水庫區(qū)右岸有構(gòu)造斷裂，巖溶發(fā)育且相互連通，存在巖溶集中滲漏通道，需要重點(diǎn)做好防滲工作。

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