病險水庫水文地質勘察內容及主要技術手段

汪 祥

(貴州省建維水利水電工程有限責任公司，貴陽550000)

0 引言

很多水庫由于建設較早、施工質量不高、使用時間比較長、加之維護管理不到位等原因，加之水庫受自然環境影響比較大，導致現階段很多的水庫出現滲漏等現象，安全隱患比較嚴重。忽視水文地質勘察是造成很多水庫施工質量差、滲漏現象多發的重要原因。水文地質勘察在水庫建設中具有重要地位，因此要加強水文地質勘察，確保水庫的施工質量，防范滲漏的發生。

1 工程概況

凱掌水庫位于平壩縣城東南部馬場凱掌村，距貴陽市60 km，距平壩縣城42 km，有4 km的進壩公路與馬場至廣順公路相接，馬場至林卡村公路由壩頂通過，交通較為便利。水庫地處長江流域烏江水系南明河上游小干河源頭，壩址以上集雨面積8.8 km2，主河道長9.2 km，河床平均比降 9.3‰，最枯流量0.032 m3/s，多年平均流量0.16 m3/s。水庫大壩為均質土壩，最大壩高12 m，壩頂高程為1 257.0 m，總庫容380萬m3，是以灌溉為主的綜合性小(1)型水利樞紐工程。

凱掌水庫除險加固工程施工的主要工作內容包括:右岸防滲帷幕灌漿工程、溢洪道工程、放水設施改造工程等。

2 工程分析

2.1 水文地質勘察

2.1.1 地質地貌

流域內海拔高程1 254～1 360 m，地勢較平坦，地貌以巖溶地貌為主，碳酸鹽廣泛分布，巖石裸露，植被覆蓋一般，根據《貴州省地表水資源》，河床多年平均侵蝕模數為200～500 t/km，多年平均含沙量0.606 kg/m3，森林覆蓋率為12.1%。工程區構造簡單，穩定性好，無晚近期斷裂活動，本區地震烈度＜Ⅵ級，對工程無影響。

2.1.2 水文及氣象

區域內氣候溫和，屬亞熱帶季風氣候區，根據平壩氣象站(1958—2001)44年氣象統計分析，多年平均氣溫14.4℃，年平均風速2.5 m/s，多年平均最大風速20 m/s，平均日照1 241 h，無霜期達3 00d，多年平均降水量1 297.1 mm，最大年降水量1 651.3 mm，最小年降水量920.4 mm，降水集中在5—9月，降水量約占年降水的72%。

2.2 工程施工中存在的問題及處理

1)對右岸帷幕灌漿施工中孔號126，171，172遇溶洞，2008年5月設計對溶洞進場進行物探，重新對溶洞處理進行設計，停工5個月;設計批復以后對溶洞進行灌漿處理，組織隊伍進場，對溶洞進行灌漿，同時進行溶洞段外帷幕灌漿施工質量檢查。總共導致工期延誤8個月的時間。

2)項目在具體施工中，由于工程所處環境及地質條件發生變化，導致實際施工工程量大于合同工程量;溢洪道工程基礎開挖時，遇軟(土基)，設計增加基礎斷面，增加碎石墊層，實際開挖工程量比設計大。

3)大壩右岸灌漿先道孔施工時，過別孔終孔段壓水實驗未滿足設計要求，增加孔深，工程量增大;右岸帷幕灌漿孔號126，171，172段遇溶洞，增加對溶洞處理工程量，工作量增大;壩頂及下游面增設漿砌石擋墻，增加工程量。

2.3 工程事故分析

從工程施工中遇到的以上主要事件中可以看出，造成這些事故發生、工期延誤，主要是由于在進行水文地質勘查時，勘察不仔細造成的。可見在水庫建設以及水庫滲漏施工中，進行水文地質勘察的重要性。

3 水庫滲漏水文地質勘察內容

3.1 地質條件

1)地形地貌的特點，通過勘察水庫周圍的地形地貌，正確分析其對于水庫區地下水的影響。河水位低于庫水位，以及水庫間的分水嶺比較單薄時，容易引起庫水滲漏。

2)地質構造，褶皺、斷層、裂隙等發育的地帶，斷層破碎現象明顯，是形成水庫嚴重滲漏的通道;巖層中寬大密集裂隙地帶容易形成滲漏;在巖溶地區，斷層帶上容易形成滲漏的通道。

3)地層巖性以及結構，水庫發生滲漏和巖土體有很大的關系，如果水庫是松散巖類壩基，容易形成河道堆積物，由于其滲透性比較強，造成庫水的滲漏和流失;如果水庫建在巖溶地區，由于碳酸鹽底部的隔水層的隔水效果一般來說很差，不利于阻擋和保存庫水，也會造成庫水流失。

3.2 水文地質條件

除了地形地貌以及地質結構以外，水文地質條件也是影響水庫滲漏的重要因素。首先要確定地下水類型，含水層層次、分布以及埋藏深度等信息以及地下水的補給、徑流以及排泄的條件，分析地下水水位及其變化幅度。在勘查中尤其要注意隊水庫附近地下分水嶺的勘察，因為如果當地下分水嶺比水庫正常高水位低的時候，容易引發滲漏。

3.3 巖溶區的巖溶發育特征

如果水庫位于巖溶地區，還必須重視勘察巖溶發育強度及其規律、巖溶形態及其分布規律、巖溶水的動力特征、建壩前后水流量動態變化等。

3.4 水庫滲漏的地質分析

1)滲漏通道的主要表現形式。對于巖漿巖地區的水庫，一般來說，可能發生滲漏通道主要是砂礫石層以及基巖表面的透水層;對于沉積巖地區的水庫其滲漏一般來說主要表現為透水層漏水，而且斷層的破碎帶也可以形成滲漏的通道;對于第四紀堆積物地區的水庫，壩下滲漏的主要通道有河床、古河道以及砂卵礫石層等，見表1:

表1 滲漏通道的主要表現形式分析

2)漏水通道的連通性。地層的結構特征對于松軟巖層滲漏通道的連通性具有重要的影響。多層結構水文地質條件下，相對隔水層的條件會影響到漏水，而對于基巖透水層以及巖溶發育地帶漏水通道的連通性，其主要影響因素為地質構造。

4 水庫滲漏的水文地質勘察手段

4.1 水文地質測繪

在進行水文地質測繪時，應該注意滲漏通道和進出口地段;山區的水庫地質測繪還要包括水庫附近的鄰谷和分水嶺;平原地區的水庫地質測繪還要包括正常高水位以上的第一級階地;在巖溶地區的水庫地質測繪應該包括所有勘測到的巖溶洞穴。

4.2 鉆探和物探

鉆探和物探是勘察和確定水文地質結構情況、含水層的具體位置，斷裂富水帶的位置等水文地質條件以及獲取準確數據信息的重要手段。鉆探和物探結合使用，有利于提高水文地質勘察的質量，獲取準確地數據信息。勘探剖面線的布置必須中和考慮水文地質結構以及地下水的分布情況。對于多層含水層結構的區域，在可能出現滲漏情況的各巖組內布置2個以上的鉆孔;在巖溶地區，鉆孔的布置的深度必須穿過巖溶發育帶。

4.3 水文地質試驗

主要包括鉆孔抽水試驗，抽水試驗的持續時間比較長，一般來說＞1個月，準確分析水位的變化趨勢，提高計算的精確度。在巖溶地區，主要應用的是示蹤試驗，用于勘察巖溶洞穴的連通性。此外，巖土層的滲透試驗可以測定滲透系數，是估算水庫的滲漏量的主要數據依據。

4.4 地下水動態觀測

進行地下水動態觀測需要建立一個長期觀測網，尤其對于可能發生滲漏的巖組內要布置2個以上的觀測孔。主要觀測水文地質勘察的常規項目，以及發生降雨時洞穴的涌水和流量等具體情況。

5 結語

綜上所述，水文地質勘察的主要內容包括地質條件、水文地質條件、巖溶區的巖溶發育特征、滲漏區的地質分析等方面。水庫施工的水文地質勘察手段主要包括水文地質測繪、化學調查、鉆探、物理勘探、水文地質實驗以及地下水動態觀測等。

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