湘西巖溶地區水利工程壩址選擇芻議

周如學

（湘西自治州水利水電勘測設計研究院 吉首市 416000）

湘西是湖南省碳酸鹽巖分布較廣地區之一，也是水資源儲藏豐富的地方。為充分利用水利資源，興建了大量的水利工程。據初步統計，在巖溶地區興建的水利工程達114座，其中有75座因為選址不當成為病險水庫，不能正常蓄水，有的甚至成為干庫。比如龍山縣的光明水庫、雙潭溪水庫；永順縣的杉木河、虹橋水庫、保靖縣的塘口灣水庫、花垣縣的排達蓮水庫、龍頸坳水庫；鳳凰縣的長潭崗水庫、流堰水庫；吉首市的黃石洞水庫、夯巴叫水庫；古丈縣的澤比條、澤新水庫；桑植縣的銀灘二級水庫、遼竹灣水庫；張家界的蘆毛溶水庫、張家溪水庫等等。這些病險庫不僅不能發揮其效益，而且給當地的防洪帶來嚴重威脅。究其原因，均因在巖溶地區興建水庫時壩址選擇不當所造成的。本文通過對湘西地區地質環境條件和巖溶發育特征的綜合分析，結合幾個工程選址實踐，提出巖溶地區小型水利工程選址的基本原則，權當拋磚引玉。

1 湘西地區地質環境及巖溶發育特征

1.1 地形地貌

湖南湘西地處云貴高原北東側與鄂西山地南西端之結合部，屬中國由西向東逐步降低第二階梯之東緣。西部與云貴高原相連，北部與鄂西山地交頸，東南以雪峰山為屏障，武陵山脈由北東向南西斜貫全境。地勢北西高，南東低；由西北向東南傾斜。西北邊境龍山縣的大靈山海撥1736.5m，為境內最高點；瀘溪縣上堡鄉大龍溪出口河床海拔197.1m，為境內最低點，平均海撥（200～800）m。

地貌形態的總體輪廓是一個以山原山地為主，兼有丘陵和小平原，并向北西突出的弧形山區地貌。

1.2 地層巖性

根據《湖南省區域地層表》的劃分，本區屬于揚子區黃陵八面山分區的八面山小區，其地層出露及巖組特征如附表所示。

1.3 地質構造

本區大地構造上位于新華夏系構造第三隆起帶的南西段—武陵山隆起帶南段，東為沅麻盆地沉降帶西緣，區內構造形跡較為復雜，主要分布以下3個構造形跡（圖1）。

（1）北北東向構造：由一系列褶皺和斷裂組成，褶皺軸線呈“S”型展布，斷裂以壓扭性為主，張扭性次之。

（2）北東向構造：以斷裂主、褶皺為輔，構造線走向N40°～60°E，以斷裂張扭性為主。

（3）北東東向構造：主要分布于湘西地區外圍，以斷裂構造為主，張扭性，區內不太發育，規模小。

1.4 巖溶發育特征及規律

根據有關資料的統計分析，本區巖溶發育特征與規律，受巖性、巖組結構、地質構造、水化學性質、新構造運動及地形地貌等因素控制。

附表 八面山小區地層特征表

（1）區內質純、層厚的灰巖巖溶發育，其次為白云質灰巖、白云巖等。就地層時代看，奧陶系、二迭系、三迭系及石炭系等可溶巖巖組巖溶比較發育。

（2）區內褶皺、斷裂構造發育，致使巖溶洼地、槽谷等與構造線一致呈條帶狀展布，而在巖層產狀平緩地區，則發育寬闊型巖溶，沿斷裂帶常常形成巖溶管道。

圖1 湖南湘西地區構造綱要圖

（3）層狀巖溶地貌顯著，溶洞，巖溶泉等與各級夷平面有較好的對應關系。

（4）新構造運動強烈上升地帶巖溶發育比較強烈。

（5）深切巖溶峽谷區也是本區巖溶發育的主要特征之一，其兩岸分布有溶洞、巖溶泉及暗河出口，為兩岸巖溶地下水的排泄區。

2 巖溶水利工程壩址選址條件

根據筆者在湘西巖溶地區從事水利工程勘察之經驗，壩址選擇應從宏觀上考慮以下因素。

2.1 地形、地貌條件

從水工建筑結構的角度考慮，巖溶地區的巖石雖然有些差異，但總的來說，基巖承載力和巖石的摩察系數比較高，適應于各種壩型。關鍵是壩址選在什么地段會更理想，更經濟。一般來說受構造影響小的地方，河流走向比較直、比較流暢，兩岸地形比較對稱，河床寬窄比較一致，河流落差比較均勻，不會產生一陡一平的現象。

如桑植的金灘水電站麻池河壩址開始選擇在河流坡降急變的地方，經勘探河床的基巖埋深達70m，不得不放棄該壩址，將壩址上移到上游1km處，現已建成35m高的拱壩，蓄水較好。再如龍山縣的飛瀑潭水庫壩址，開始將壩址選在河流成“Z”拐的地方，經勘探壩址剛好斷層通的地方，不得不往上移。

2.2 巖溶發育條件

根據巖溶特征及發育規律，從區域地質圖上大致了解選址區的構造發育情況及巖層產狀情況，初步確立壩址的可行性。如龍山縣的小河電站壩址的選擇：河流走向135°（橫切紅巖溪背斜），其地層為紅巖溪背斜的西翼寒武系中上統婁山關群白云巖，巖層產狀：44°NW＜45°（巖層傾向上游），壩址上游有王家洞、向家洞，壩址下游有犀牛洞（紅巖溪背斜軸部），巖溶管道的發育相當復雜。唯有壩址處巖溶發育相對弱一些，而且巖層傾向上游對防滲有利，最后選定此處為壩址，現已建成58m高的拱壩，蓄水很好。

2.3 地質結構條件

地殼經歷的各次地質運動留下各種構造形跡，都或多或少對選址有一定的影響。所以在選址時要離區域斷裂遠一些，盡可能選在構造和巖溶發育相對比較簿弱的完整地段，同時考慮區或斷層或褶皺的方向。

比如龍山縣灣塘水電站壩址開始選擇在漩潭灣的河流轉彎處，雖然該處的河床狹窄，但是經過勘察，壩址正處在洗洛-百福司 （50km長）區域大斷裂的次級構造邊緣，而且壩址右岸的漩潭灣是一個古滑坡體（圖2）。為此不得不另選壩址，最后選擇在下游大雁坪處（灣塘水電站區域地質圖），離區域斷裂較遠、里河流走向比較直、巖體相對比較完整。現已建成45m高的重力壩，蓄水條件很好。

圖2 灣塘水電站區域地質圖（1∶5000）

2.4 巖層產狀條件

巖溶地區的巖溶有沿層面發育的特點，所選壩址盡可能避開順河河谷的地段，以及巖層傾向下游的地段，最好是選擇在巖層以傾向上游的地段。龍山縣的光明水庫壩址選擇在順向河谷上，且巖層傾向水庫左岸，建壩后造成壩基和左岸的臨谷滲漏（圖3）。

圖3 光明水庫鄰谷滲漏Ⅰ－Ⅰ′地質剖面圖

再如花垣縣的蓮花山水庫，巖層傾向下游，建壩后，庫水沿著層面向壩下游滲漏，而成為干庫。

2.5 巖性條件

盡管都是在巖溶地區，但是不同時代的地層的巖性是有較大區別的。一般來說，新地層比老地層要好，新地層經歷的構造運動少，巖體相對比較完整。而老地層經歷的構造運動多，褶皺強烈、斷裂發育，巖溶發育。二是壩址選擇在泥灰巖上比選擇在白云巖、結晶灰巖上要好，泥灰巖比較軟弱，受構造運動影響相對弱一些，巖溶發育的程度要弱一些。而白云巖、結晶灰巖屬于脆性巖體，褶皺節理發育、斷裂強烈、巖石破碎，巖溶發育。

如酉水石堤打落寨水電站的壩址是利用寒武系下統大灣組的泥灰巖夾頁巖作為隔水層。

3 結論

在巖溶地區進行水利工程壩址選擇時，應從地形地貌、地質構造、地層巖性、水文地質、新構造運動及巖溶發育基本規律與特征等方面入手，通過綜合分析，宏觀比較，并輔助必要的勘探，方能作出合適的決策，這也是小型水利工程選擇壩址的基本思路和方法。

1 梁彬，等.湘西大龍洞巖溶流域生態環境分析與治理對策[J].長江流域資源與環境，2005 ,14 (6 ):764 -769 .

2 洛塔巖溶地質研究組.洛塔巖溶及其水資源評價與利用的研究[M].北京：地質出版社，1984 .

3 李兆林.洛塔大瓜拉洞地下河系水資源開發利用與保護[J].中國巖溶，2001 ，20 (2 ):149 -154 .