實例分析強巖溶地區水庫滲漏勘察及評價

陳黎

(遵義水利水電勘測設計研究院，貴州 遵義 563002)

0 引言

水利工程項目一直是中國現代化建設中的重點內容，為社會發展提供穩定的能源支撐，并保護下游水土資源安全。特別是中國喀斯特地貌廣布的廣西、云南、貴州等強巖溶地區，地形、地質條件復雜，針對庫區的水文地質勘察及評價論證是水庫是否具備成庫條件的重點及難點，關系到整個工程場址的選擇及影響整個工程的實施與否。為進一步認識強巖溶地區關于水庫滲漏問題的勘察及評價重點，文章以茅天水庫為例，通過周邊區域從整體到局部、從普通到重點的分析論證，同時針對性采取相應的鉆探、物探、試驗等手段介紹水庫滲漏勘察中勘察及評價重點。

1 工程案例簡介

茅天水庫位于務川縣茅天鎮東面的周家河左岸支流上河上游。全流域面積29.95 km2，多年平均徑流量2 351萬m3，樞紐建筑物主要由大壩、壩頂表孔溢洪道、取放水建筑物、放空兼沖沙建筑物等組成。水庫總庫容407萬m3，正常蓄水位890.00 m，正常蓄水位庫容340萬m3，最大壩高46.00 m，工程規模為小(1)型。主要任務是農田灌溉兼農村飲水。工程于2014年開工建設，2017年5月通過下閘蓄水驗收，同月下閘蓄水運行。目前運行情況良好。

2 水庫滲漏勘察重點及評價論證

水庫庫區兩岸山體雄厚，無≤920 m高程的埡口或地形缺口，地形封閉較好。庫區河谷為補給型河谷，兩岸有地下水通過巖溶通道以泉水或潛水形式向河谷排泄。但庫區地表分水嶺外側四周均有低槽谷或深切溝谷展布，西南側有黃泥壩溶丘槽谷，東南、東和北東側有深切的洪渡河及其支流馮家溝和大溪溝等，北面有楠木灣和后坪槽谷，水庫所在河道下游為旋塘河谷裂點和小漁溪狹谷，庫首左右岸均存在較寬較深的強溶蝕區分布，右岸還有與河道流向相一致的溶蝕槽谷，這些均為本水庫可疑滲漏區域，下面就針對這幾方面分別予以介紹。

2.1 鄰谷滲漏評價

西南側(水庫左岸)有與庫區河谷近于平行展布的黃泥壩溶丘槽谷(見圖1)，與庫區河谷相距約3.80 km，兩谷間地表分水內嶺高程均在1 250 m以上，槽谷谷地高程830～860 m，谷地寬30～50 m，谷地內洼地及落水洞密布，呈串珠狀順槽谷發育，谷地上無地表水系分布。兩谷間地塊間均為強巖溶層寒武系上統耿家店組(∈3g)、毛田組(∈3m)相連，無碎屑巖組等相對隔水層分布，分水嶺兩側的谷坡地帶除庫內一側較高處(響水巖)奧陶系下新統南津關組(O1n)中頁巖夾層上覆灰巖層中有一流量動態穩定的溶洞水K11(出露高程1 175.00 m，流量0.80 L/s)出露外，其他均未見大的巖溶泉水出露，多以季節性的或小流量的溶隙泉為主。經巖溶水文地質調查，庫尾左岸支溝(即響水巖出水洞下游側)懸托處的伏流段其下潛水均從庫區的麻王洞(K1)及下游坡腳的出水溶隙中(W57)出溢，經鉆孔揭露左岸坡至河谷存在水力坡降，通過物探測試證實左岸遠谷坡段地下水位均在890 m高程以上。同時經區域巖溶水文地質調查，黃泥壩槽谷內地下水補徑排系統與庫區所在槽谷為各自相對獨立體系，黃泥壩槽谷內地下水順近南北向槽谷北徑流，在龍塘壩形成一巖溶潭，并經巖溶管道在鬧水源K16出水溶洞排泄。由此推斷庫區左岸一定范圍內地下水是向庫內排泄，谷間地塊上存在地下分水嶺，水庫蓄水后向黃泥壩鄰谷滲漏的可能性小。

北面(水庫右岸)有楠木灣和后坪槽谷等低鄰谷，楠木灣槽谷呈北西28°方向展布，與庫區河谷呈犄角狀，相距約3.40 km，兩谷間地表分水內嶺高程均在1 150 m以上，槽谷海拔830～900 m，谷地內枯季無地表明流，洼地及落水洞發育；后坪槽谷沿東西向展布，與庫區河谷相距約6 km，谷地高程800～840 m，谷地內落水洞發育，有伏流河段與下游小漁溪狹谷相通；兩槽谷與水庫庫區谷間地塊間均為強巖溶層∈3g、∈3m相連，無碎屑巖組等相對隔水層分布，分水嶺兩側的谷坡地帶除庫內一側較高處(大洞)O1n組中頁巖夾層上覆灰巖層中有一流量動態穩定的溶洞水K13(出露高程1 130.00 m，流量3.00 L/s)出露外，在斜坡中下部有K2溶洞，出露高程955.00 m，枯季流量約0.30 L/s、K14溶洞出露高程975.00 m，枯季流量約0.50 L/s等小規模溶隙型出水溶洞分布，庫區中后部中壩谷壩內右岸有流量動態穩定的巖溶泉水W2(出露高程887.00 m，流量0.80 L/s)出露，右岸坡一定范圍內存在較高的地下位，但在分水嶺外側則未見大的巖溶泉水出露，多以季節性的或小流量的溶隙泉為主。同時本次勘察時在右岸經鉆孔揭露岸坡至河谷存在水力坡降(平均水力坡降為6%)，且通過物探測試證實左岸遠谷坡段地下水位均在890 m高程以上。同時經區域巖溶水文地質調查，楠木灣和后坪槽谷內地下水補徑排系統與庫區所在槽谷為各自相對獨立的體系，楠木灣和后坪槽谷內地下水順槽谷向北西徑流，在小漁溪峽谷東側邊緣以K15出水溶洞形式排泄。由此推斷庫區右岸一定范圍內其地下水是向庫內排泄，谷間地塊上存在地下分水嶺，水庫蓄水后向右岸低槽谷滲漏的可能性小。

圖1 西南側(水庫左岸)有與庫區河谷近于平行展布的黃泥壩溶丘槽谷圖

水庫東南、東和北東側(庫尾)分水嶺高程均在1 250 m以上，分水嶺外為陡斜坡地形，直下深切的洪渡河，斜坡上分布有支流馮家溝和大溪溝等，洪渡河河谷高程在400 m左右，馮家溝和大溪溝均為長流水系，兩溝谷高程均在750 m以下(見圖2)。水庫一側雖山高坡陡，但除谷坡較高處(上壩)O1n組中頁巖夾層上覆灰巖層中有一流量動態穩定的巖溶泉水W5(出露高程1 025.00 m，流量1.00 L/s)出露外，其他均未見大的巖溶泉水出露，多以季節性的或小流量的溶隙泉為主，且中壩上游岔河口(890.00 m高程)以上2支溝常年為干谷，僅暴雨時有短時水洪流。而庫尾分水嶺外側斜坡上的洪渡河支流馮家溝和大溪溝均以巖溶泉為基流(如W50、K22等)，洪渡河谷深切，與庫區高差達400 m、平距約11 km。勘察時進行大量水文地調查工作，并對庫區巖溶水和鄰谷巖溶水進行了化學分析比對，兩側地下水水化學成分不相一致，為不同的水化學類型，據此推斷馮家溝及大溪溝內地下水的補給區域與庫區河段不相一致，故水庫蓄水后向庫尾低鄰谷滲漏的可能性小。由于外側低鄰谷分布范圍較長，水庫若高水位蓄水后仍不排除有向該區域滲漏的可能性，故建議水庫蓄水位以庫區中壩有常年流水的河道為上限，即以中壩上游岔河口處890 m高程為水庫正常蓄水位。

圖2 馮家溝與大溪溝高程圖

2.2 沿河谷深層向下游滲漏評價

水庫庫首以下河谷常年為干谷，地表水及地下水多在庫盆山龍塘谷壩一帶及以下河段河谷下潛于下游山王廟河床內的 K15、W13出溢，經勘探孔資料分析壩址上游河床鉆孔穩定地下水位為-8 m，壩址下游河床鉆孔穩定地下水位為-9 m，庫區庫

盆山龍塘和壩址河段穩定地下水埋深8～9 m左右，即庫盆山龍塘上游河谷明流段、壩址至山王廟河床段存在平均約10‰的地下水力坡降，結合鉆孔揭露和物探EH4測試資料綜合分析表明，壩址區河床以下巖溶較發育，強溶蝕帶埋深在20 m左右，故水庫蓄水后存在河谷深層滲漏問題，需進行防滲處理。

2.3 庫首及近壩段滲漏評價

庫首左岸山體雄厚，右岸一級斜坡帶有一順河向發育的巖溶槽谷(谷地最低高程在925.00 m以上)。經地表巖溶水文地質調查和鉆孔揭露，兩岸庫首地表及地下巖溶均較發育，左岸地表除上游側有規模較大呈水平狀的麻王洞溶洞外，還有呈溶隙狀的K6、K7等陡傾斜溶洞，右岸在靠槽谷下游側有一小型洼地套落水洞發育，壩址上游側近河床有呈溶隙狀的K9陡傾斜溶洞發育。兩岸溶溝溶槽發育，岸坡的布置的勘探孔內均有掉鉆或揭露充填溶蝕黏土等現象，左岸邊孔在鉆進時經連通試驗表明直接與河床貫通，物探測試資料也顯示岸邊一定深度和范圍內巖溶溶隙強烈發育，局部還存在深槽狀強溶蝕區，鉆孔和物探資料均表明岸坡地下水位埋藏深度大，地下水位低平，各勘探孔穩定，地下水位均低于正常蓄水位，故水庫蓄水后存在庫水沿兩岸庫首區向下游滲漏的可能。

通過前述勘察手段的應用結合水庫周邊地形地質條件分析論證得出：水庫兩岸山體雄厚，庫區兩岸地下水位高于河谷地下水位，兩岸均有存在向河谷傾斜的水力坡降，地下水總體補給模式是兩岸向河谷、上游向下游徑流，與鄰谷間存在高于正常高水位的地下分水嶺，庫區河谷為排泄型河谷，故水庫蓄水后庫水向兩側鄰谷滲漏的可能性小，庫水位限制在庫尾干谷河段以下，正常高水位附近有動態穩定的地下水出露，故水庫蓄水后庫水向庫尾鄰谷方向滲漏的可能性小。結合鉆孔揭露和物探EH4測試資料綜合分析表明，壩址區河床以下巖溶較發育，存在河谷深層和近壩兩岸向下游滲漏問題，經對左右岸及河谷由上游向下游深部地下水排泄的溶蝕區域進行防滲處理后，水庫具備成庫條件。

3 結語

文章主要討論了強巖溶地區水庫成庫條件論證的相關問題，結合茅天水庫工程實例，具體采用勘察手段、評價重點作了介紹。工程位于強巖溶發育區域，水平及深部巖溶均有分布，地形地質條件復雜，勘察過程中通過針對性勘探手段的應用以及結合對周邊環境調查的分析評價，有效論證了其可能滲漏的區域及范圍，滿足了工程項目滲漏問題的要求，希望該文章對其它項目施工提供一些經驗。