廣西來賓市內(nèi)膽水庫滲漏勘察與分析評(píng)價(jià)

呂菲 呂超

【摘 要】廣西碳酸鹽巖分布廣泛，巖溶現(xiàn)象十分豐富，不少水庫位于巖溶發(fā)育區(qū)，為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和生活的水源，但由于巖溶發(fā)育，漏水嚴(yán)重，導(dǎo)致水庫生產(chǎn)效應(yīng)發(fā)揮不足，有些滲漏嚴(yán)重的水庫甚至報(bào)廢。文章以內(nèi)膽水庫工程為研究對(duì)象，介紹了庫區(qū)的地質(zhì)條件，闡述其巖溶發(fā)育特征，分析巖溶水補(bǔ)排特性，對(duì)水庫的滲漏情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并給出防滲建議，對(duì)廣西巖溶發(fā)育區(qū)水庫滲漏調(diào)查、分析和防滲有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】水庫;滲漏;巖溶;勘察;分析

1 工程概況

內(nèi)膽水庫位于廣西來賓市紅渡鎮(zhèn)，是一座以灌溉為主的小型水庫，1956年8月動(dòng)工興建，1963年3月竣工，庫區(qū)四面環(huán)山，庫盆位于封閉峰叢洼地內(nèi)，洼地平緩呈鍋底狀，洼地積水由落水洞排水流出背面山腳下15 m后進(jìn)入地下河。村民把落水水洞堵塞，留1個(gè)放水孔作灌溉之用，形成天然水庫，總庫容量為38萬m3，有效庫容為30萬m3，設(shè)計(jì)灌溉面積為29.33 hm2（440畝），有效灌溉面積為5.47 hm2（82畝）。1999年因漏水嚴(yán)重，灌溉效益下降，水庫報(bào)廢[1]。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

測(cè)區(qū)碳酸鹽巖類地層分布廣，由于長期受剝蝕—溶蝕作用，因此形成峰林洼地的地形地貌。洼地至山頂一般高差為200～400 m，地勢(shì)大致北高南低，地形反差大。在地質(zhì)構(gòu)造和水流的作用下，形成綺麗多姿的巖溶地貌景觀，包括溶洞、溶斗、落水洞、溶井、天窗、地下河、谷地、孤峰、峰叢和峰林等。

區(qū)域地層自石炭系至第四系均有分布，其中石炭系灰?guī)r地層分布最廣，二迭系次之，測(cè)區(qū)均為碳酸巖類地層分布，東部有夾層碳酸鹽巖組分布。

測(cè)區(qū)處于廣西“山”字形構(gòu)造體系之內(nèi)的大明山構(gòu)造區(qū)，屬廣西“山”字形構(gòu)造前弧西翼的一部分，主要構(gòu)造線呈北西向。中部褶皺除基底較緊密外，其余均較開闊;東西兩側(cè)褶皺緊密，走向斷裂發(fā)育。測(cè)區(qū)內(nèi)有6條斷層通過，但均未發(fā)現(xiàn)有斷層活動(dòng)跡象。根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015），區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度[1]。

3 庫區(qū)基本地質(zhì)條件

水庫區(qū)以封閉內(nèi)膽洼地為庫區(qū)，地形為峰林洼地為主，峰叢的個(gè)體形態(tài)為有著共同基座的若干個(gè)聚集在一起的山峰，洼地是分布在峰叢地區(qū)中間封閉的低洼之地。地勢(shì)呈北西高南東低，山頂高程在400～600 m，洼地高程在150～350 m。

庫區(qū)基巖為石炭系黃龍組（C2h），覆蓋層為第四系（Q4）松散堆積物，一般分布在洼地底部，主要是在巖溶作用下巖石被水溶解后所殘留下來的富含F(xiàn)e2O3和Al2O3的紅色黏土物質(zhì)，或含碎塊石黏土，部分因洼地水位季節(jié)性交替上升和下降的水搬運(yùn)作用而形成黏土。下伏基巖為石炭系中統(tǒng)大埔組白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，上部強(qiáng)溶蝕帶裂隙發(fā)育，多沿裂隙面發(fā)育成溶溝溶槽，巖芯多呈碎塊狀，揭露層厚5～15 m;下部弱溶蝕帶偶見裂隙發(fā)育，巖石質(zhì)地較堅(jiān)硬，完整性較好。

內(nèi)膽水庫處于廣西“山”字形構(gòu)造體系之內(nèi)的大明山構(gòu)造區(qū)，直接相關(guān)的有F1、F4壓性逆斷層（見表1）。F1斷層為區(qū)內(nèi)最重要的控水構(gòu)造，與庫區(qū)季節(jié)性泉眼密切相關(guān)，既是水庫補(bǔ)水的重要通道，又可能形成滲漏的主要通道;F4壓性斷層巖溶發(fā)育，與庫區(qū)落水洞密切相關(guān)。

4 庫區(qū)巖溶發(fā)育特征

4.1 巖溶水文地質(zhì)背景

流域內(nèi)巖溶發(fā)育程度多與區(qū)域性構(gòu)造密切相關(guān)，主要表現(xiàn)在大部分的暗河走向沿區(qū)域性斷層擴(kuò)展發(fā)育。與內(nèi)膽水庫密切相關(guān)的3條暗河中，暗河1與F1斷層走向相近，暗河2與F4斷層走向相近;暗河3與斷層大角度相交，表現(xiàn)與區(qū)域背景不吻合，主要因?yàn)閹靺^(qū)所處的特殊水文地質(zhì)背景所致。

廣西“山”字形構(gòu)造體系是庫區(qū)的主要構(gòu)造體系，受此影響，巖溶發(fā)育的方向和分布格局也相應(yīng)地發(fā)生改變。一是相互交錯(cuò)的斷層破碎帶由原來地下水的主要活動(dòng)場(chǎng)所演變?yōu)榇鎯?chǔ)場(chǎng)所，而受它們影響形成的次級(jí)斷裂成為地下水活動(dòng)的主要新場(chǎng)所，控制著暗河的走向;二是在庫區(qū)下游的古蓬背斜，巖性為（P2）泥巖組，透水性弱，是良好的隔水層，使得整個(gè)地區(qū)地下水排泄受阻，排泄方向發(fā)生改變，與之對(duì)應(yīng)，次級(jí)斷裂成為新的地下水活躍場(chǎng)所，形成復(fù)雜的暗河3。

4.2 巖溶發(fā)育一般特征

巖溶發(fā)育程度主要受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域地下水徑流-排泄基準(zhǔn)面3個(gè)因素控制，地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造控制著巖溶發(fā)育的分布，區(qū)域地下水徑流-排泄基準(zhǔn)面控制巖溶發(fā)育的深度[2]。

區(qū)內(nèi)的巖溶發(fā)育主要特征如下：①區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙包括斷層與節(jié)理裂隙，走向與斷層F1、F4一致，斷層呈壓性和壓扭性，構(gòu)造巖破碎強(qiáng)烈，透水性中等，常形成導(dǎo)水帶，因而季節(jié)性泉眼沿構(gòu)造帶發(fā)育。②巖層產(chǎn)狀及層間裂隙往往對(duì)暗河的走向及形成滲漏通道有重要的影響，暗河3局部地段是沿層面發(fā)育的裂隙管道流動(dòng)的。③區(qū)內(nèi)石炭系中統(tǒng)地層主要為白云巖、局部夾白云質(zhì)灰?guī)r，其他可溶巖層碳酸巖純度不高，因此區(qū)內(nèi)洼地、暗河大部分發(fā)育在石炭系中統(tǒng)地層中。④地殼運(yùn)動(dòng)與巖溶發(fā)育和巖溶地貌的演變遵循地殼相對(duì)寧靜期，巖溶沿水平方向發(fā)育，形成溶原面和地下水平管道網(wǎng);地殼急劇抬升期，巖溶沿垂直方向發(fā)育，形成起伏較大的各種巖溶地形[1]。

內(nèi)膽洼地內(nèi)落水洞高程為275～279 m，洼地內(nèi)溶斗、落水洞等巖溶以垂直發(fā)育形式發(fā)育，在庫岸巖溶以水平發(fā)育形式發(fā)育成巖溶管道-暗河2，最終在東南側(cè)內(nèi)丹洼地的地下河天窗形成明流，排泄高程約237 m，可視為該區(qū)地下水文管道網(wǎng)的排泄基準(zhǔn)面高程。排泄基準(zhǔn)面對(duì)巖溶的發(fā)育起著控制作用，在排水基面以上，地下水循環(huán)交替迅速，溶蝕河侵蝕能力都較強(qiáng)，巖溶發(fā)育;在排水基面以下，地下水運(yùn)動(dòng)緩慢，溶蝕能力不強(qiáng)，巖溶發(fā)育微弱。

4.3 巖溶發(fā)育具體形態(tài)

（1）地表主要巖溶形態(tài)。①洼地：水庫主要由洼地組成，F(xiàn)1斷層控制雷洞洼地和內(nèi)膽洼地縱向展布，兩者呈串珠狀相接;F4斷層拓展內(nèi)膽洼地向橫發(fā)展。②落水洞：庫區(qū)的落水洞數(shù)量眾多，主要分布在庫區(qū)東南面的山腳，約15個(gè)，其大小、形態(tài)及規(guī)模不一，洞徑在0.5～1.2 m，洞底有較多充填物，洞內(nèi)水位變幅大，是洼地接受和排泄地下水的主要通道。

（2）水平巖溶管道。庫區(qū)的水平巖溶管道網(wǎng)主要由地質(zhì)構(gòu)造和地殼沉降形成，規(guī)模較大的水平管道有暗河1、暗河2、暗河3，次一級(jí)的水平巖溶管道是各洼地之間相互連通的水平裂隙和規(guī)模較小的溶洞。水平管道基本類型有3種：一是由巖體節(jié)理裂隙相互連通形成的;二是由巖體內(nèi)巖溶裂隙、溶溝、溶槽等相互連通形成的;三是由洞形、脈狀和管狀巖溶水平發(fā)育形成的，一般形成暗河。

（3）鉆孔揭露溶洞或溶蝕裂隙。鉆孔揭露巖溶現(xiàn)象主要為溶蝕裂隙、溶洞，多發(fā)育在255～282 m高程，鉆孔遇洞率為43.3%，線遇洞率為1.24%。

5 庫區(qū)巖溶水補(bǔ)排特征

內(nèi)膽水庫是利用封堵洼地的巖溶滲漏通道蓄水成庫的，本水庫在天然狀態(tài)下，庫水來源除了大氣降雨外，還通過庫區(qū)北側(cè)、西北側(cè)的季節(jié)性泉眼徑流出來的地下水補(bǔ)給。

5.1 庫區(qū)地下水動(dòng)態(tài)特征

與內(nèi)膽水庫有直接水力聯(lián)系的洼地包括雷洞、弄亮等，庫區(qū)地下水主要由雷洞、弄亮洼地補(bǔ)給，水量、水位等隨季節(jié)性變化較大。在枯水期，地下水位較低，而在豐水期，洼地水位暴漲，水的流量成數(shù)倍乃至數(shù)十倍增長。

內(nèi)膽洼地在每年5月之前基本干枯，從6月雨季來臨后，水流形成小河溝狀，水位開始上漲，最高達(dá)到290 m左右，形成面積約0.2 km2的湖面。水位從10月份隨著雨季的結(jié)束開始下降，后逐漸干枯，庫區(qū)干枯后內(nèi)丹洼地天窗斷流。

5.2 地下水補(bǔ)給、徑流與排泄條件

地下水主要由大氣降水入滲補(bǔ)給而形成。在碳酸鹽巖裂隙溶洞水含水巖組裸露地區(qū)，大氣降水直接通過溶洞、溶蝕裂隙等包氣帶空隙補(bǔ)給地下水[2]。內(nèi)膽水庫地下水補(bǔ)給來源為季節(jié)性泉眼補(bǔ)充;在第四系黏性土覆蓋地區(qū)，地下水獲得補(bǔ)給的方式是以大氣降水通過黏性土滲入補(bǔ)給或上游地區(qū)的地下水直接徑流補(bǔ)給。整個(gè)流域的地下水主要朝東南方向徑流，最終排泄于南部的滂江河。

內(nèi)膽水庫的地下排泄通道比較明顯，主要通過東南面的巖溶通道排泄，即落水洞一帶匯入暗河2，最后在庫外的內(nèi)丹洼地天窗出露地表，形成明流排泄，長約470 m。在內(nèi)膽水庫的北面，為雷洞、弄亮洼地，是內(nèi)膽水庫的地下水主要補(bǔ)給來源地，如果內(nèi)膽水庫的蓄水位控制在這些洼地的高程以下，其北面不會(huì)出現(xiàn)“倒灌”所引起的滲漏;庫區(qū)東面，為內(nèi)膽-內(nèi)丹埡口，F(xiàn)1斷層從該埡口穿過，斷層影響帶范圍巖體裂隙發(fā)育，內(nèi)膽水庫蓄水后，內(nèi)膽洼地通過裂隙密集帶向東側(cè)的內(nèi)丹一帶可能會(huì)產(chǎn)生一定的滲漏;庫區(qū)東北面為內(nèi)膽-那康埡口，洼地高程為304～310 m，該埡口在高程為350 m處，“分水嶺”寬約100 m，可能產(chǎn)生滲漏[2]。

6 庫區(qū)滲漏評(píng)價(jià)

6.1 水庫滲漏類型

內(nèi)膽水庫的滲漏主要有兩種方式：一是通過庫底，經(jīng)過洼地內(nèi)的落水洞滲漏匯入庫外巖溶管道外滲;二是通過庫岸，由于庫水位抬高，通過巖體中的溶隙孔洞、節(jié)理裂隙、斷層破碎帶等穿過山體向庫外滲漏。從洼地內(nèi)的落水洞的分布情況來看，落水洞主要集中在洼地的山腳地帶，落水洞高程在275～280 m，西北面的落水洞是洼地主要的補(bǔ)水點(diǎn)，地下水從北西匯入洼地，東南面的落水洞為消水洞，地下水經(jīng)過這些落水洞通過巖溶通道向庫外的內(nèi)丹洼地排泄。擬建內(nèi)膽水庫滲漏屬溶隙與管道混合型滲漏。

6.2 主要滲漏地段

根據(jù)地質(zhì)勘察和物探解譯，內(nèi)膽水庫劃分為以下4個(gè)潛在集中滲漏帶。

（1）滲漏帶Ⅰ。位于內(nèi)膽洼地東側(cè)，樁號(hào)為滲0+000～0+230，F(xiàn)1、F4兩條斷層在帶內(nèi)交匯，受斷層影響，帶內(nèi)巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育，為巖溶裂隙型，可能產(chǎn)生中等滲透，主要沿F1、F4出庫方向滲漏，巖溶發(fā)育下限在250～255 m。

（2）滲漏帶Ⅱ。位于內(nèi)膽洼地東南側(cè)，樁號(hào)為滲0+230～0+320段，為F4斷層影響帶，溶隙滲漏區(qū)。未見落水洞及管狀巖溶通道，可能產(chǎn)生中等滲透，巖溶發(fā)育下限在255～260 m。

（3）滲漏帶Ⅲ。位于內(nèi)膽洼地東南側(cè)，樁號(hào)為滲0+320～0+560段，該滲漏帶主要由地表落水洞、溶隙溶縫等匯入?yún)^(qū)內(nèi)的溶洞，形成管道式巖溶通道且與東南側(cè)庫外內(nèi)丹出水口水力聯(lián)系密切，為庫區(qū)主要滲漏帶，沿F4出庫方向滲漏，巖溶發(fā)育下限在250 m左右。

（4）滲漏帶Ⅳ。位于內(nèi)膽洼地南西側(cè)，樁號(hào)為滲0+560～0+760段，未見落水洞及管狀巖溶通道，為巖溶裂隙型，可能產(chǎn)生中等滲透，巖溶發(fā)育下限在255～260 m。

6.3 水庫滲漏評(píng)價(jià)

水庫庫岸存在向庫外滲漏的管道巖溶且管道系統(tǒng)復(fù)雜，滲漏規(guī)模較大，水庫集中滲漏嚴(yán)重。同時(shí)，存在沿庫周巖體溶蝕裂隙或巖體破碎帶的散點(diǎn)狀滲漏，一般規(guī)模不大。

內(nèi)膽水庫在每年5月之前基本干枯，從6月雨季來臨后，由地表水的補(bǔ)給及部分地下水的補(bǔ)充，庫水位開始上漲，10月雨季結(jié)束后，水庫逐漸干枯，說明水庫滲漏量較大，需采取有效的防滲措施方能成庫[1]。

7 防滲建議

庫盆東南側(cè)局部落水洞群眾以用漿砌石封堵、鋪蓋，但由于未開挖封堵等原因，因此導(dǎo)致水庫蓄水后擊穿鋪蓋層，為了防止水庫蓄水后再次形成巖溶塌陷，建議對(duì)已封堵鋪蓋區(qū)域及庫盆東南側(cè)滲漏帶Ⅱ、Ⅲ區(qū)域內(nèi)已出露的落水洞、溶蝕裂隙等巖溶滲漏區(qū)進(jìn)行全面的開挖，清除落水洞內(nèi)的泥沙，下部用大塊石封堵洞底，上部鋪蓋混凝土防滲處理。

對(duì)庫周已查明的重點(diǎn)滲漏帶滲漏帶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，建議全斷面帷幕灌漿，建議做兩排防滲帷幕灌漿，防滲帷幕線超過巖溶發(fā)育下限3～5 m。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]呂菲，黃偉純，蘇東濤.廣西來賓市忻城縣內(nèi)膽水庫工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].南寧：廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院，2016（3）：62-103.

[2]彭土標(biāo)，袁新建，王惠明，等.水力發(fā)電工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：中國水利水電出版社，2011：222-225.