廣西來賓市內膽水庫滲漏勘察與分析評價

呂菲 呂超

【摘 要】廣西碳酸鹽巖分布廣泛，巖溶現象十分豐富，不少水庫位于巖溶發育區，為當地生產和生活的水源，但由于巖溶發育，漏水嚴重，導致水庫生產效應發揮不足，有些滲漏嚴重的水庫甚至報廢。文章以內膽水庫工程為研究對象，介紹了庫區的地質條件，闡述其巖溶發育特征，分析巖溶水補排特性，對水庫的滲漏情況進行評價，并給出防滲建議，對廣西巖溶發育區水庫滲漏調查、分析和防滲有一定的指導意義。

【關鍵詞】水庫;滲漏;巖溶;勘察;分析

1 工程概況

內膽水庫位于廣西來賓市紅渡鎮，是一座以灌溉為主的小型水庫，1956年8月動工興建，1963年3月竣工，庫區四面環山，庫盆位于封閉峰叢洼地內，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后進入地下河。村民把落水水洞堵塞，留1個放水孔作灌溉之用，形成天然水庫，總庫容量為38萬m3，有效庫容為30萬m3，設計灌溉面積為29.33 hm2（440畝），有效灌溉面積為5.47 hm2（82畝）。1999年因漏水嚴重，灌溉效益下降，水庫報廢[1]。

2 區域地質概況

測區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，地勢大致北高南低，地形反差大。在地質構造和水流的作用下，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。

區域地層自石炭系至第四系均有分布，其中石炭系灰巖地層分布最廣，二迭系次之，測區均為碳酸巖類地層分布，東部有夾層碳酸鹽巖組分布。

測區處于廣西“山”字形構造體系之內的大明山構造區，屬廣西“山”字形構造前弧西翼的一部分，主要構造線呈北西向。中部褶皺除基底較緊密外，其余均較開闊;東西兩側褶皺緊密，走向斷裂發育。測區內有6條斷層通過，但均未發現有斷層活動跡象。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2015），區域地震動峰值加速度為0.05 g，反應譜特征周期為0.35 s，相應地震基本烈度為Ⅵ度[1]。

3 庫區基本地質條件

水庫區以封閉內膽洼地為庫區，地形為峰林洼地為主，峰叢的個體形態為有著共同基座的若干個聚集在一起的山峰，洼地是分布在峰叢地區中間封閉的低洼之地。地勢呈北西高南東低，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Fe2O3和Al2O3的紅色黏土物質，或含碎塊石黏土，部分因洼地水位季節性交替上升和下降的水搬運作用而形成黏土。下伏基巖為石炭系中統大埔組白云巖夾白云質灰巖，上部強溶蝕帶裂隙發育，多沿裂隙面發育成溶溝溶槽，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育，巖石質地較堅硬，完整性較好。

內膽水庫處于廣西“山”字形構造體系之內的大明山構造區，直接相關的有F1、F4壓性逆斷層（見表1）。F1斷層為區內最重要的控水構造，與庫區季節性泉眼密切相關，既是水庫補水的重要通道，又可能形成滲漏的主要通道;F4壓性斷層巖溶發育，與庫區落水洞密切相關。

4 庫區巖溶發育特征

4.1 巖溶水文地質背景

流域內巖溶發育程度多與區域性構造密切相關，主要表現在大部分的暗河走向沿區域性斷層擴展發育。與內膽水庫密切相關的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，表現與區域背景不吻合，主要因為庫區所處的特殊水文地質背景所致。

廣西“山”字形構造體系是庫區的主要構造體系，受此影響，巖溶發育的方向和分布格局也相應地發生改變。一是相互交錯的斷層破碎帶由原來地下水的主要活動場所演變為存儲場所，而受它們影響形成的次級斷裂成為地下水活動的主要新場所，控制著暗河的走向;二是在庫區下游的古蓬背斜，巖性為（P2）泥巖組，透水性弱，是良好的隔水層，使得整個地區地下水排泄受阻，排泄方向發生改變，與之對應，次級斷裂成為新的地下水活躍場所，形成復雜的暗河3。

4.2 巖溶發育一般特征

巖溶發育程度主要受地層巖性、地質構造、區域地下水徑流-排泄基準面3個因素控制，地層巖性、地質構造控制著巖溶發育的分布，區域地下水徑流-排泄基準面控制巖溶發育的深度[2]。

區內的巖溶發育主要特征如下：①區內構造裂隙包括斷層與節理裂隙，走向與斷層F1、F4一致，斷層呈壓性和壓扭性，構造巖破碎強烈，透水性中等，常形成導水帶，因而季節性泉眼沿構造帶發育。②巖層產狀及層間裂隙往往對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育的裂隙管道流動的。③區內石炭系中統地層主要為白云巖、局部夾白云質灰巖，其他可溶巖層碳酸巖純度不高，因此區內洼地、暗河大部分發育在石炭系中統地層中。④地殼運動與巖溶發育和巖溶地貌的演變遵循地殼相對寧靜期，巖溶沿水平方向發育，形成溶原面和地下水平管道網;地殼急劇抬升期，巖溶沿垂直方向發育，形成起伏較大的各種巖溶地形[1]。

內膽洼地內落水洞高程為275～279 m，洼地內溶斗、落水洞等巖溶以垂直發育形式發育，在庫岸巖溶以水平發育形式發育成巖溶管道-暗河2，最終在東南側內丹洼地的地下河天窗形成明流，排泄高程約237 m，可視為該區地下水文管道網的排泄基準面高程。排泄基準面對巖溶的發育起著控制作用，在排水基面以上，地下水循環交替迅速，溶蝕河侵蝕能力都較強，巖溶發育;在排水基面以下，地下水運動緩慢，溶蝕能力不強，巖溶發育微弱。

4.3 巖溶發育具體形態

（1）地表主要巖溶形態。①洼地：水庫主要由洼地組成，F1斷層控制雷洞洼地和內膽洼地縱向展布，兩者呈串珠狀相接;F4斷層拓展內膽洼地向橫發展。②落水洞：庫區的落水洞數量眾多，主要分布在庫區東南面的山腳，約15個，其大小、形態及規模不一，洞徑在0.5～1.2 m，洞底有較多充填物，洞內水位變幅大，是洼地接受和排泄地下水的主要通道。

（2）水平巖溶管道。庫區的水平巖溶管道網主要由地質構造和地殼沉降形成，規模較大的水平管道有暗河1、暗河2、暗河3，次一級的水平巖溶管道是各洼地之間相互連通的水平裂隙和規模較小的溶洞。水平管道基本類型有3種：一是由巖體節理裂隙相互連通形成的;二是由巖體內巖溶裂隙、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。鉆孔揭露巖溶現象主要為溶蝕裂隙、溶洞，多發育在255～282 m高程，鉆孔遇洞率為43.3%，線遇洞率為1.24%。

5 庫區巖溶水補排特征

內膽水庫是利用封堵洼地的巖溶滲漏通道蓄水成庫的，本水庫在天然狀態下，庫水來源除了大氣降雨外，還通過庫區北側、西北側的季節性泉眼徑流出來的地下水補給。

5.1 庫區地下水動態特征

與內膽水庫有直接水力聯系的洼地包括雷洞、弄亮等，庫區地下水主要由雷洞、弄亮洼地補給，水量、水位等隨季節性變化較大。在枯水期，地下水位較低，而在豐水期，洼地水位暴漲，水的流量成數倍乃至數十倍增長。

內膽洼地在每年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月份隨著雨季的結束開始下降，后逐漸干枯，庫區干枯后內丹洼地天窗斷流。

5.2 地下水補給、徑流與排泄條件

地下水主要由大氣降水入滲補給而形成。在碳酸鹽巖裂隙溶洞水含水巖組裸露地區，大氣降水直接通過溶洞、溶蝕裂隙等包氣帶空隙補給地下水[2]。內膽水庫地下水補給來源為季節性泉眼補充;在第四系黏性土覆蓋地區，地下水獲得補給的方式是以大氣降水通過黏性土滲入補給或上游地區的地下水直接徑流補給。整個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，最后在庫外的內丹洼地天窗出露地表，形成明流排泄，長約470 m。在內膽水庫的北面，為雷洞、弄亮洼地，是內膽水庫的地下水主要補給來源地，如果內膽水庫的蓄水位控制在這些洼地的高程以下，其北面不會出現“倒灌”所引起的滲漏;庫區東面，為內膽-內丹埡口，F1斷層從該埡口穿過，斷層影響帶范圍巖體裂隙發育，內膽水庫蓄水后，內膽洼地通過裂隙密集帶向東側的內丹一帶可能會產生一定的滲漏;庫區東北面為內膽-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，可能產生滲漏[2]。

6 庫區滲漏評價

6.1 水庫滲漏類型

內膽水庫的滲漏主要有兩種方式：一是通過庫底，經過洼地內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、節理裂隙、斷層破碎帶等穿過山體向庫外滲漏。從洼地內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水點，地下水從北西匯入洼地，東南面的落水洞為消水洞，地下水經過這些落水洞通過巖溶通道向庫外的內丹洼地排泄。擬建內膽水庫滲漏屬溶隙與管道混合型滲漏。

6.2 主要滲漏地段

根據地質勘察和物探解譯，內膽水庫劃分為以下4個潛在集中滲漏帶。

（1）滲漏帶Ⅰ。位于內膽洼地東側，樁號為滲0+000～0+230，F1、F4兩條斷層在帶內交匯，受斷層影響，帶內巖體節理裂隙極發育，為巖溶裂隙型，可能產生中等滲透，主要沿F1、F4出庫方向滲漏，巖溶發育下限在250～255 m。

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

（3）滲漏帶Ⅲ。位于內膽洼地東南側，樁號為滲0+320～0+560段，該滲漏帶主要由地表落水洞、溶隙溶縫等匯入區內的溶洞，形成管道式巖溶通道且與東南側庫外內丹出水口水力聯系密切，為庫區主要滲漏帶，沿F4出庫方向滲漏，巖溶發育下限在250 m左右。

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

6.3 水庫滲漏評價

水庫庫岸存在向庫外滲漏的管道巖溶且管道系統復雜，滲漏規模較大，水庫集中滲漏嚴重。同時，存在沿庫周巖體溶蝕裂隙或巖體破碎帶的散點狀滲漏，一般規模不大。

內膽水庫在每年5月之前基本干枯，從6月雨季來臨后，由地表水的補給及部分地下水的補充，庫水位開始上漲，10月雨季結束后，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，建議對已封堵鋪蓋區域及庫盆東南側滲漏帶Ⅱ、Ⅲ區域內已出露的落水洞、溶蝕裂隙等巖溶滲漏區進行全面的開挖，清除落水洞內的泥沙，下部用大塊石封堵洞底，上部鋪蓋混凝土防滲處理。

對庫周已查明的重點滲漏帶滲漏帶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育下限3～5 m。

參 考 文 獻

[1]呂菲，黃偉純，蘇東濤.廣西來賓市忻城縣內膽水庫工程初步設計報告[R].南寧：廣西南寧水利電力設計院，2016（3）：62-103.

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