水庫(kù)滲漏勘察內(nèi)容及方法

黃玉紅，周澤軍

(云南省水利水電工程有限公司，云南 昆明 650000)

1 工程概況

那榔水庫(kù)地處廣南縣蓮城鎮(zhèn)況村上游位置，水庫(kù)與那榔河干流之間僅保持了800 m的距離，水庫(kù)與昆明市區(qū)相距約468 km。整個(gè)水庫(kù)所處區(qū)域內(nèi)的交通便捷，流域內(nèi)處于滇南巖溶高原的東北部位置，庫(kù)區(qū)呈現(xiàn)出西北高東南低的地勢(shì)特征，巖溶發(fā)育明顯。根據(jù)那榔水庫(kù)的運(yùn)行情況，其承擔(dān)著流域內(nèi)17.90 km2的水域控制任務(wù)，主體河流約為5.70 km的長(zhǎng)度，寬為3.47 km，在主河兩岸存在著很多的支流分布，部分河谷溝深、坡陡。因?yàn)殡S著流域內(nèi)生產(chǎn)生活作業(yè)的增多，水庫(kù)徑流難以滿(mǎn)足流域內(nèi)人們的用水需求，在相鄰河流和上游通過(guò)開(kāi)鑿隧洞的方式實(shí)施了引水工程，新建了一條老龍河取水壩。那榔水庫(kù)和老龍河取水壩設(shè)計(jì)洪水成果如表1所示。

表1 那榔水庫(kù)和老龍河取水壩設(shè)計(jì)洪水成果表

2 水庫(kù)滲漏水文地質(zhì)勘察內(nèi)容

2.1 地形地貌

相關(guān)人員可以充分了解水庫(kù)周邊地形地貌對(duì)于庫(kù)區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)的干擾。比如，如果相鄰的河谷被切割的深度非常大，就會(huì)使得在河谷內(nèi)的水位要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于庫(kù)區(qū)水位，當(dāng)水庫(kù)之間的分水嶺相對(duì)單薄的情況下，由于存在滲透途徑短、水力梯度大的特點(diǎn)，使得在該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)滲漏問(wèn)題的幾率非常高。那榔水庫(kù)處于云貴高原的南部地區(qū)，該水庫(kù)周邊地貌呈現(xiàn)出西北高、東南低的特點(diǎn)，海拔高度處于1 230～1 550 m之間，在區(qū)域內(nèi)存在西北部的那六山峰，該山體是水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)的最高點(diǎn)，海拔達(dá)到了1 652 m，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的地形起伏非常大，部分區(qū)域的坡度較為陡峭，可以達(dá)到45°，因?yàn)樗畮?kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)特殊的地形地貌結(jié)構(gòu)，使得在區(qū)域內(nèi)存在內(nèi)淺～中等切割低中山地形的情況，再加上存在巖溶地貌的分布，使得該水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)的地形地貌非常復(fù)雜，加劇了滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 地層巖性及地層的結(jié)構(gòu)

水庫(kù)滲漏問(wèn)題有時(shí)是由地層巖性和地層結(jié)構(gòu)所造成的，當(dāng)水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)存在有強(qiáng)滲透性巖土體的分布時(shí)，這些巖土體滲透區(qū)域內(nèi)就可能成為滲漏的通道。如果水庫(kù)處于平原地帶的松散類(lèi)壩基水庫(kù)，水流可能會(huì)沿著河道堆積物引起水庫(kù)的滲漏；而在巖溶分布地帶的水庫(kù)，因?yàn)樵趲?kù)區(qū)分布有大量的強(qiáng)巖溶化碳酸鈣鹽底部且沒(méi)有隔水層，或者存在隔水層但埋藏深度非常大的情況下，分水嶺會(huì)成為滲漏的通道。在那榔水庫(kù)庫(kù)區(qū)，因?yàn)閹r溶分布非常突出，使得該水庫(kù)地段存在強(qiáng)巖溶化的特點(diǎn)，滲漏威脅相對(duì)較大。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

通常情況下，根據(jù)地質(zhì)物理的實(shí)際情況來(lái)看，在褶皺發(fā)育地帶，勢(shì)必伴隨著嚴(yán)重的斷層和裂隙發(fā)育。在斷層破碎帶滲漏問(wèn)題非常常見(jiàn)，尤其是橫切河谷和鄰谷相通的未膠結(jié)斷層破碎帶，由此地質(zhì)構(gòu)造所造成的水庫(kù)滲漏問(wèn)題更為嚴(yán)重。當(dāng)然，在寬大密集裂隙巖層區(qū)域，也極易出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。對(duì)那榔水庫(kù)而言，在庫(kù)區(qū)內(nèi)的斷層分布非常多，這些斷層呈現(xiàn)出不規(guī)則的分布狀態(tài)，斷層與斷層之間相互交錯(cuò)，庫(kù)區(qū)內(nèi)還伴有裂隙分布，斷層和裂隙的密集分布增大了水庫(kù)庫(kù)區(qū)滲漏現(xiàn)象的發(fā)生概率。

2.4 水文地質(zhì)條件

地形地貌、巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)是加劇滲漏的直接原因，并不是滲漏形成的充分條件，而水文地質(zhì)是最為重要的因素，在勘察時(shí)重點(diǎn)是要對(duì)含水層與隔水層、含水構(gòu)造、補(bǔ)給類(lèi)型、徑流情況和地下水類(lèi)型、地下水水位等基本情況加以全面探明，進(jìn)而來(lái)進(jìn)行水庫(kù)滲漏出現(xiàn)概率的判定。在那榔水庫(kù)的地質(zhì)水文等分析基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)在區(qū)域內(nèi)賦存有孔隙水、裂隙水和巖溶水，其中，孔隙水零散分布于山坡山麓、河流溝谷和洼地中，大氣降水是形成孔隙水的直接原因，存在明顯的季節(jié)性變化；裂隙水分布在碎屑巖、硅質(zhì)巖的風(fēng)化裂隙中，表層巖石的風(fēng)化現(xiàn)象明顯，存在著節(jié)理和裂隙發(fā)育，這些地段內(nèi)分布有層狀裂隙水和風(fēng)化裂隙水；巖溶水在該水庫(kù)中主要的地下水補(bǔ)給，在不同的含水層之間都存在隔水層分布，這種隔水層分布使得沒(méi)有水力聯(lián)系的獨(dú)立含水體。

3 水庫(kù)滲漏的水文地質(zhì)勘察方法

3.1 地質(zhì)調(diào)查及水文地質(zhì)測(cè)繪

在水庫(kù)滲漏的水位地質(zhì)勘察過(guò)程中，可以選用的勘察方法雖然越來(lái)越多，但不同的水文地質(zhì)勘察方法下存在勘察側(cè)重點(diǎn)的不同，在實(shí)際的勘察過(guò)程中，可以選用一種或者幾種方法相結(jié)合的勘察方式，以獲得完整的水文地質(zhì)勘察結(jié)果和數(shù)據(jù)。地質(zhì)調(diào)查和水文地質(zhì)測(cè)繪利用的是調(diào)查和測(cè)繪的方式，相關(guān)人員如果要充分了解水庫(kù)滲漏威脅和幾率，可以利用測(cè)繪的方式來(lái)對(duì)庫(kù)區(qū)開(kāi)展測(cè)繪，比如，通過(guò)對(duì)庫(kù)區(qū)的補(bǔ)充性測(cè)繪，重點(diǎn)對(duì)滲漏通道和進(jìn)出口地段來(lái)開(kāi)展測(cè)繪，在測(cè)繪基礎(chǔ)上獲得庫(kù)區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)、巖層結(jié)構(gòu)、地形地貌等基本數(shù)據(jù)，以輔助水庫(kù)滲漏問(wèn)題的分析。對(duì)于山區(qū)水庫(kù)而言，測(cè)繪工作還應(yīng)該包含周?chē)炙畮X和鄰谷的測(cè)繪，而平臺(tái)地區(qū)還應(yīng)該包含正常高水位以上的第一級(jí)階地。為保障測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，在測(cè)繪工作進(jìn)行時(shí)，尤其要注重測(cè)繪比例尺的選取。因?yàn)椴糠炙畮?kù)分布在巖溶地段，在此類(lèi)水庫(kù)的地質(zhì)調(diào)查和測(cè)繪中，應(yīng)該對(duì)所有的巖溶洞穴開(kāi)展測(cè)繪。

3.2 水文地球化學(xué)調(diào)查

水文地球化學(xué)調(diào)查法同樣是水庫(kù)滲漏分析中可以采取的水文地質(zhì)勘察方法，這一方法在應(yīng)用時(shí)存在多種的途徑，比如，相關(guān)人員可以通過(guò)放射性同位素資料來(lái)進(jìn)行地下水年齡的準(zhǔn)確估算；而在一些巖溶地段內(nèi)，可以通過(guò)飽和指數(shù)的獲取來(lái)全面掌握地下水的循環(huán)速率等指標(biāo)，充分利用飽和指數(shù)與地下水循環(huán)速率的分析來(lái)掌握水庫(kù)庫(kù)區(qū)的水文條件，因?yàn)閷?duì)于飽和程度比較小的地下水而言，也意味著其循環(huán)速度偏快，使得其面臨的補(bǔ)給量就相對(duì)偏大一些。地下水庫(kù)的滲漏分析中，水文地球化學(xué)調(diào)查法的應(yīng)用，可以通過(guò)對(duì)庫(kù)底隔水層地下水水化學(xué)類(lèi)型、礦化度、電導(dǎo)率等一切水化學(xué)特征的分析來(lái)進(jìn)行庫(kù)底隔水層的判定，進(jìn)而采取有效的方式來(lái)抑制庫(kù)水向底部的滲漏。以那榔水庫(kù)為例，在該水庫(kù)上存在巖溶分布，庫(kù)區(qū)以西和以東發(fā)育有其它次級(jí)支流，庫(kù)區(qū)以北發(fā)育有達(dá)河支流的次級(jí)支流，在該地區(qū)捏巖溶含水層與碎屑巖相對(duì)隔水層呈現(xiàn)出相間產(chǎn)出的特點(diǎn)，地表水發(fā)育對(duì)水文網(wǎng)產(chǎn)生了一定的切割作用，正是因?yàn)檫@一條件，巖溶地下水沿巖層走向運(yùn)動(dòng)。水文地質(zhì)化學(xué)調(diào)查法在那榔水庫(kù)的這一區(qū)段內(nèi)使用非常有效，經(jīng)由各種指標(biāo)的獲取，也就詳細(xì)掌握了在該水庫(kù)區(qū)段內(nèi)的水文條件，對(duì)滲漏問(wèn)題的分析和判定非常有效。根據(jù)這一勘察方法在水庫(kù)中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)地下水分水嶺與地表分水嶺基本保持了一致，巖溶泉水的出露除了與相對(duì)隔水層阻隔、地形切割有關(guān)外，還受到斷裂構(gòu)造的影響。根據(jù)周?chē)臍庀笳军c(diǎn)分布及資料情況，擬根據(jù)那榔水文專(zhuān)用站觀(guān)測(cè)整編的實(shí)測(cè)徑流資料采用相關(guān)分析法及查圖表法推求水庫(kù)設(shè)計(jì)徑流。經(jīng)綜合分析比較后，選用相關(guān)分析水文比擬專(zhuān)用站徑流推求的徑流成果。

3.3 鉆探和地球物理勘探

鉆探和地球物理勘探方法對(duì)于水庫(kù)滲漏的水文地質(zhì)勘察和分析也是十分有效的，通過(guò)鉆探和地球物理勘探，就可以更為清晰、準(zhǔn)確地掌握庫(kù)區(qū)內(nèi)的相關(guān)情況。在勘探剖面線(xiàn)的布置過(guò)程中，要嚴(yán)格以水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水分布等來(lái)布設(shè)，保障布設(shè)的合理性。水利部門(mén)專(zhuān)用站原測(cè)流斷面和水庫(kù)及老龍河取水口附近選定測(cè)流斷面，觀(guān)測(cè)水位、巡測(cè)流量。那榔河及老龍河流量大幅減少，專(zhuān)用站流量與同期實(shí)測(cè)值相比也大大減小，3月份以后由于河道流量太小，水尺無(wú)法讀取水位，基本不能用流速儀施測(cè)流量，據(jù)此分析三斷面同期巡測(cè)流量不宜用來(lái)檢驗(yàn)修正(枯季)專(zhuān)用站比擬成果，水庫(kù)壩址及老龍河取水口枯期及汛期徑流推求仍采用面積比擬那榔專(zhuān)用站成果。在多層含水層結(jié)構(gòu)區(qū)域，在可能存在滲漏巖層區(qū)域，要至少布設(shè)兩個(gè)鉆孔，且這些鉆孔應(yīng)該進(jìn)入隔水層或者枯水期地下水水位以下的一定深度，以滿(mǎn)足鉆探的標(biāo)準(zhǔn)，獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。對(duì)于喀斯特地貌區(qū)域的水庫(kù)，鉆探時(shí)鉆孔的深度控制非常關(guān)鍵，一般要使得鉆孔深度穿過(guò)喀斯特強(qiáng)烈發(fā)育地帶。

4 結(jié)語(yǔ)

滲漏是各個(gè)水庫(kù)面臨的突出問(wèn)題，為了有效避免滲漏對(duì)水庫(kù)結(jié)構(gòu)、功能等造成的不利影響，加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)水文地質(zhì)勘察具有重要的意義，相關(guān)人員要利用有效的方式來(lái)獲得水庫(kù)完整、準(zhǔn)確的水文地質(zhì)勘察結(jié)果，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行滲漏點(diǎn)分析和滲漏預(yù)防，消除水庫(kù)的滲漏威脅。