貴州省六盤水市英武水庫工程滲漏分析評價

趙汝剛，龍宜偉

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴陽 550002)

1 工程簡介

英武水庫工程位于盤州市英武鎮(zhèn)境內(nèi)，珠江流域西江水系北盤江上游右岸一級支流烏都河干流上游索橋河段，距盤州市40 km，距普安縣城20 km。壩址以上集水面積442 km2，水庫正常蓄水位為1 405 m，相應(yīng)庫容為10 022×104m3,工程等別為Ⅱ等，工程規(guī)模為大(Ⅱ)型水庫[1]。工程是以城鄉(xiāng)供水和灌溉為主，兼顧發(fā)電，并為鞏固區(qū)域脫貧成果創(chuàng)造條件的綜合性大型水利工程，主要供水對象是盤州市、普安縣和晴隆縣。

英武水庫供水范圍涉及盤州市、普安縣和晴隆縣，盤州市屬于烏蒙山區(qū)，普安縣和晴隆縣屬于滇桂黔石漠化片區(qū)，盤州市、普安縣和晴隆縣均為革命老區(qū)和少數(shù)民族地區(qū)，區(qū)內(nèi)存在的主要問題就是貧困。根據(jù)國家和省政府提出的同步奔小康的要求，區(qū)內(nèi)應(yīng)積極規(guī)劃和實施帶領(lǐng)當(dāng)?shù)鼐用衩撠毐夹】档捻椖?，而作為基礎(chǔ)設(shè)施的英武水庫建設(shè)，必將為區(qū)域提供水源保障，促進區(qū)域早日實現(xiàn)同步小康。

2 庫區(qū)基本工程地質(zhì)條件

2.1 庫區(qū)地形地貌

庫區(qū)河流總體走向為NEE向，庫區(qū)河床高程為1 330～1 405 m，庫區(qū)地處黔西高原，區(qū)內(nèi)地勢高峻、山巒重疊、河谷深切，兩岸高程普遍為1 600～1 800 m，最高高程2 037.6 m(大邊山)，相對高差普遍為270～400 m，屬可溶巖與碎屑巖相間分布的溶蝕、侵蝕低中山地貌。庫區(qū)兩岸山體完整，地形封閉性較好。水庫左岸鄰谷為朱昌河，在三角田以上朱昌河河床高程高于英武水庫正常蓄水位，三角田至匯口河段為英武水庫左岸低鄰谷河段。水庫右岸山體雄厚，無低鄰谷分布。

2.2 地層巖性

庫區(qū)主要出露地層為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)紫紅色中厚層粉砂巖、砂巖，分布于庫區(qū)右岸；三疊系永寧鎮(zhèn)組(T1yn)灰色中厚層灰?guī)r、泥巖、白云巖，分布于庫區(qū)；三疊系關(guān)嶺組(T2g)泥巖、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖，分布于庫區(qū)左岸。

第四系覆蓋層(Q)為沖洪積黏土、砂卵石和殘坡積黏土夾碎石，分布于河床及兩岸。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造主要有NNE向盤縣斷層(F1)、NE向珠東斷層(F2)、SN向蜂巖-白石巖斷層(F3)、EW向舊普安向斜，庫區(qū)左岸關(guān)莊～石象、右岸岔河～核桃寨和核桃寨～猴場分別發(fā)育f1、f2、f3小斷層，SN向構(gòu)造帶主要有一系列南北向褶曲及壓性斷層組成，主要有廚子寨向斜、格所背斜、猴子地向斜組成。

庫區(qū)位于舊普安向斜南翼，在庫尾發(fā)育區(qū)域斷層盤縣斷層(F1)，總體走向為NE向，傾向NW，傾角40°左右。斷裂破碎帶寬8～10 m，珠東斷層(F2)發(fā)育于庫區(qū)南部，總體走向為NE向，斷層走向50°～80°，傾向SE，傾角30°～80°，斷裂破碎帶寬10～30 m。

2.4 巖溶水文地質(zhì)

由于區(qū)內(nèi)可溶巖與非可溶巖相間分布，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)巖溶水文地質(zhì)條件亦較復(fù)雜。庫區(qū)巖溶形態(tài)主要表現(xiàn)為溶溝、溶洞、落水洞和一系列大小不一的巖溶洼地及漏斗。據(jù)統(tǒng)計，工程區(qū)內(nèi)共發(fā)育溶洞及落水洞14個、洼地44個,與水庫相鄰巖溶形態(tài)主要發(fā)育于T2g3、T2g2、T1yn3、T1yn1地層中，共58個，對應(yīng)面積25 km2，面巖溶率約2～3個/km2，其巖溶形態(tài)發(fā)育情況統(tǒng)計見表1。

在庫區(qū)及鄰谷附近共發(fā)育2條巖溶暗河系統(tǒng)(水洞-老鴉洞巖溶暗河系統(tǒng)、王官屯巖溶暗河系統(tǒng))和1條巖溶管道(舊普安-龍?zhí)额^巖溶管道)。

水洞-老鴉洞巖溶暗河系統(tǒng)：該系統(tǒng)發(fā)育于英武水庫庫尾水洞-老鴉洞，暗河進口位于盤縣老縣城西南部水洞，出口位于水庫庫尾老鴉洞，暗河系統(tǒng)總體呈北東-南西向展布，長約3.5 km，暗河系統(tǒng)入口高程為1 473 m，出口高程為1 436 m左右，水力比降為1%，流量約101.6 L/s。該巖溶系統(tǒng)發(fā)育于二疊系下統(tǒng)茅口組中厚層灰?guī)r中，其發(fā)育方向主要受盤縣斷層走向控制。

王官屯巖溶暗河系統(tǒng)：該系統(tǒng)發(fā)育于英武水庫庫區(qū)南部，距水庫直線距離3～5 km，該暗河系統(tǒng)地下管道較為復(fù)雜，其巖溶發(fā)育受巖層走向及構(gòu)造裂隙共同控制。主河段沿南北向張扭性裂隙發(fā)育，長3.2 km，坡降6.7%，地下河支流沿C1b～P1m厚層塊狀灰?guī)r發(fā)育，長14 km，地表串珠狀洼地沿巖層走向線分布，并有多股地表水通過落水洞落入地下向主河段匯集，其發(fā)育高程為1 416～1 700 m。由于王官屯巖溶暗河系統(tǒng)發(fā)育高程高于英武水庫正常蓄水位1 405 m，且在暗河系統(tǒng)與水庫之間分布有三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組T1f砂頁巖，其厚度為300～450 m，由于飛仙關(guān)組砂頁巖可靠的隔水性能，水庫所在的烏都河與王官屯巖溶暗河系統(tǒng)無水力聯(lián)系。

表1 庫區(qū)發(fā)育巖溶統(tǒng)計表

舊普安-龍?zhí)额^巖溶管道位于庫區(qū)左岸，發(fā)育于T2g2+3灰?guī)r、白云巖中，舊普安洼地地表水經(jīng)K3落水洞入伏， 落水洞K3高程1 608 m，落水洞直徑1.5～2.0 m，可見深度3.0 m。推測巖溶管道經(jīng)K16、K19，于龍?zhí)额^以巖溶泉KS2形式出露，泉水流量100 L/s，泉水高程1 391 m。管道走向總體為NE，長約3.1 km，比降約7.0%。

根據(jù)庫區(qū)出露地層巖性、巖溶發(fā)育程度，結(jié)合庫區(qū)巖溶發(fā)育統(tǒng)計表，將區(qū)內(nèi)出露地層劃分為強可溶巖、中等可溶巖、弱可溶巖及非可溶巖4等巖溶層組，見表2。

表2 庫區(qū)地層巖溶層組劃分表

根據(jù)地層巖性及水動力環(huán)境條件，將庫區(qū)內(nèi)出露地層巖性進行水文地質(zhì)巖組劃分，強含水層組為T2g3、T2g2、T1yn3、T1yn1；中等含水層組為T1yn4；弱含水層組為T2g1及隔水層組為T1yn2、T1f共4類，具體見表3。

表3 水文地質(zhì)巖組劃分表

區(qū)內(nèi)地下水補給主要接受大氣降雨補給，在碳酸鹽巖分布區(qū)降雨通過落水洞、漏斗、溶洞、溶隙等快速入滲地下，進入地下水循環(huán)系統(tǒng)，如庫區(qū)左岸T2g2+3出露的地帶。在碎屑巖分布區(qū)降雨通過覆蓋層孔隙、基巖裂隙相對緩慢入滲地下，進入地下水循環(huán)系統(tǒng)，如庫區(qū)右岸T1f出露的地帶。在可溶巖和非可溶巖接觸的地帶，地表水也是地下水補給的來源，如庫區(qū)右岸T1f砂頁巖中的溪溝水，在進入T1yn灰?guī)r后，通過巖溶形態(tài)進入地下補給地下水。

由于巖性條件的差異，地下水的徑流方式差別較大。在碳酸鹽巖分布區(qū)，巖溶管道發(fā)育，地下水多集中于巖溶管道、巖溶裂隙中徑流，并以巖溶大泉的形式于河谷中或沿與非可溶巖的接觸帶排除地表。在可溶巖與非可溶巖相間分布的地帶，地下水多以層間水的形式徑流。在非可溶巖地區(qū)，地下水主要賦存于基巖裂隙中，并沿地形自然斜坡作滲流運動，就近于溝溪中以泉水的形式排出地表。

3 水庫滲漏分析

水庫總體呈NEE向展布，庫區(qū)兩岸山體高大雄厚，地形封閉性較好。水庫左岸鄰谷為朱昌河，其總體走向為SE向，鄰谷間山體厚約2～7 km。右岸鄰谷為干溝河，其總體走向為NE向，鄰谷間山體厚約1.5～2 km。英武水庫壩址位于烏都河中游，河床高程1 330～1 400 m，水庫正常蓄水位1 405 m時，水庫回水長約21.1 km。

庫區(qū)位于舊普安向斜的S翼，巖層產(chǎn)狀傾向左岸，庫區(qū)總體為縱向谷，左岸為逆向坡，右岸為順向坡，在支溝發(fā)育的庫區(qū)為橫向谷。庫區(qū)分布的主要地層T2g2、T1yn3、T1yn1為強可巖溶層組，T1yn4為中等可溶巖，T2g1為弱可溶巖，T1yn2、T1f為非可溶巖組。

索橋河為擬建水庫區(qū)域相對最低排泄基準面，兩岸地下水補給河水，水庫所處河谷為補給型河谷。

左岸鄰谷為朱昌河，左岸存在沿巖溶層向下游的滲漏，右岸不存在低鄰谷，右岸下游右岸分布干溝河沖溝，存在沿巖溶層向下游河道的滲漏。庫首水文地質(zhì)圖見圖1，英武水庫工程滲漏分析剖面圖見圖2。

3.1 左岸滲漏分析

水庫正常蓄水位為1 405 m，水庫左岸鄰谷為朱昌河，左岸鄰谷朱昌河在三角田以上河段河床高于1 410 m，朱昌河與索橋河之間地塊寬5～6 km，隔水層T1yn2與相對隔水層T2g1地層近EW向相間分布于庫區(qū)左岸，構(gòu)成良好的隔水屏障，水庫蓄水后不存在向鄰谷朱昌河三角田以上河段河的滲漏。

圖1 庫首水文地質(zhì)圖

圖2 英武水庫工程滲漏分析剖面

庫區(qū)索橋河與左岸鄰谷朱昌河(三角田下游河段)之間地塊寬2.5～4.1 km，河床高程為1 340～1 410 m，出露的地層為T1yn1灰?guī)r,T1yn2泥巖,T1yn3中厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r,T1yn4白云巖，T2g1泥巖、粉砂巖，T2g2灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。水庫位于舊普安向斜南翼，庫區(qū)呈NEE向展布，其中T1yn1、T1yn3+4為強巖溶含水層,T2g1屬相對隔水層，T1yn2屬隔水層。水庫向左岸鄰谷的滲漏主要是向朱昌河三角田-烏都河匯口河段的滲漏。隔水層T1yn2與相對隔水層T2g1地層近EW向相間分布于其間，據(jù)調(diào)查T1yn2、T2g1巖層未被斷層切斷，T1yn2的厚度為72～95 m，T2g1的厚度為142～165 m，地層的連續(xù)性、完整性較好，其隔水性未被破壞，其具有良好的隔水性能，英武水庫不存在向鄰谷朱昌河滲漏的可能。

在庫區(qū)城溪屯庫段，T2g2白云巖、角礫狀白云巖出露于正常蓄水位附近，水庫蓄水時存在向K3-KW16-KW19-KS2巖溶管道倒灌，沿T2g2白云巖、角礫狀白云巖向左岸鄰谷滲漏的可能，經(jīng)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查測繪，根據(jù)地形地質(zhì)條件，左岸在水井沖抽水井孔B384情況，該孔地表高程為1 630 m，孔深222 m，穩(wěn)定水位為101 m，地下水位高程為1 529 m，高于水庫正常蓄水位1 405 m，水庫庫水沿T2g2白云巖、角礫狀白云巖地層走向排下游的朱昌河滲漏的可能不存在。

T1yn3+4地層巖性以中厚層灰?guī)r為主，上部為中厚層狀白云巖、鹽溶角礫巖夾泥巖，下部為中厚層狀灰?guī)r，屬強巖溶含水透水地層，其分布于壩址及庫首左岸。但由于特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，T1yn3+4地層分布于舊普安向斜兩翼，由于T2g1相對隔水層的阻隔，T1yn3+4巖溶含水透水層與上部的T2g2+3強巖溶含水透水層之間無水力聯(lián)系，為獨立的含水透水層，受T2g1和T1yn2隔水層的限制，T1yn3+4巖溶在弱風(fēng)化帶以下巖溶弱發(fā)育，根據(jù)上壩址左岸鉆孔ZKK1，鉆孔高程為1 520.76 m，常觀地下水位為最低為126.8 m，對應(yīng)地下水位高程為1 393.6 m，低于正常蓄水位1 405 m。布置于左岸岔河村的水文孔ZKK18，鉆孔高程為1 559.40 m，常觀地下水位為最低為162.0 m，對應(yīng)地下水位高程為1 397.40 m，該孔同樣是揭露T1yn3+4巖溶層的地下水位，與上壩址左岸ZKK1的地下水位相當(dāng)，都低于水庫正常蓄水位1 405 m。因此，庫首左岸在水庫蓄水后存在繞壩沿T1yn3+4向下游河道滲漏的可能性[2]，需作防滲帷幕處理。

3.2 右岸滲漏分析

水庫右岸山體雄厚，不存在低鄰谷分布，距離庫區(qū)3～5 km的王官屯巖溶暗河系統(tǒng)，其巖溶發(fā)育受巖層走向及構(gòu)造裂隙共同控制，其出露高程為1 416～1 700 m。在水庫庫區(qū)與王官屯巖溶暗河系統(tǒng)之間分布有連續(xù)、完整的三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段T1f1砂頁巖，其厚度為260～400 m，由于飛仙關(guān)組砂頁巖可靠的隔水性能，水庫無向王官屯巖溶暗河系統(tǒng)滲透的可能。

水庫右岸鄰溝干溝河，發(fā)育高程1 318～1 500 m，干溝河匯口1 318～1 330 m高程出露T1yn1灰色中厚層灰?guī)r,1 330～1 500 m高程出露的地層為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第二段T1f2砂頁巖,第二段T1f2砂頁巖未受構(gòu)造破壞，其厚度為360～400 m，隔水性能可靠,水庫蓄水后無向干溝河滲漏的可能。

壩址右岸壩肩孔ZKK10鉆孔高程為1 427.63 m，常觀地下水位為最低為59.8 m，對應(yīng)地下水位高程為1 367.83 m；ZKK14鉆孔高程為1 424.90 m，常觀地下水位為最低為89.5 m，對應(yīng)地下水位高程為1 335.40 m，兩個右壩肩孔的地下水位均低于水庫正常蓄水位。在庫首右岸，出露的地層為T1yn1灰色中厚層灰?guī)r，在庫首至烏都河下游右岸形成河間地塊，水庫蓄水后存在繞壩沿T1yn1向下游河道、干溝河沖溝滲漏的可能，需作防滲處理。在庫區(qū)右岸存在沿T1yn1灰色中厚層灰?guī)r向下游滲漏的可能，右岸防滲帷幕接三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第二段T1f2砂頁巖是可靠的。

4 防滲帷幕處理

根據(jù)上述分析，庫區(qū)存在庫首沿巖溶層向下游滲漏，需要做防滲處理措施。防滲帷幕的左岸端點向左岸垂直接相對隔水層T2g1，右岸接隔水層T1f地層，兩岸帷幕下限進入地下水位20 m且小于3 Lu巖體，河床段進入為T1yn2泥巖5 m控制防滲下限。由于兩岸地形較陡，建議兩岸帷幕采用灌漿廊道進行灌漿處理。在巖溶發(fā)育段建議加強處理，預(yù)測巖溶發(fā)育段約占10%。

5 結(jié) 語

貴州省六盤水市英武水庫工程為國家150項重大水利工程建設(shè)項目之一，其對盤州-普安-晴隆城鎮(zhèn)群發(fā)展用水，區(qū)域工程性缺水問題，改善農(nóng)村人畜飲水條件，石漠化綜合治理和區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的推動作用。英武水庫位于貴州西部高原山區(qū)，工程區(qū)可溶巖與非可溶巖相間分布，工程水文地質(zhì)條件復(fù)雜。通過對庫區(qū)滲漏的分析評價，為水庫防滲帷幕布置及處理措施提供基礎(chǔ)地質(zhì)條件，為水庫的早日建成及發(fā)揮效益提供基礎(chǔ)，為區(qū)域提供水源保障，促進區(qū)域早日實現(xiàn)同步小康，為滇桂黔石漠化片區(qū)和烏蒙山片區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)建設(shè)形成良性互動格局。