偽隨機流場法在黔中水利樞紐滲漏調查中的應用

韋 斯

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 550002)

0 前 言

黔中水利樞紐工程位于貴州中部黔中地區、云貴高云苗嶺寬緩山脊、兩江分水嶺河源地帶、巖溶峽谷山區，涉及貴州3市(貴陽、安順、六盤水)1州(黔南自治州)1地區(畢節)的10個縣(區)和貴陽市區、安順市區。工程以灌溉、城市供水為主，兼顧發電等綜合利用，并為改善當地生態環境創造條件的Ⅰ等大⑴型水利樞紐工程。大壩樞紐工程位于三岔河中游六枝與織金交界的平寨河段，壩址以上集雨面積為3492km2，平寨水庫正常蓄水位1331.0m，死水位1305.0m，總庫容10.89億m3，屬大(1)型水庫。大壩右岸設平寨電站及發電取水系統，電站裝機136MW；左岸設取水系統及渠首電站。大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高162.7m。

黔中水利樞紐工程壩址左岸巖溶發育，有多條巖溶系統通過，在水庫蓄水到正常高水位時，左岸帷幕線上出現了多處滲漏點，給大壩安全及水庫正常運行帶來嚴重安全隱患。為了解水庫滲漏情況，前期采用了充電法、瞬變電磁法等物探方法，基本查明了左岸帷幕線上巖溶系統及滲漏通道的分布情況。為了進一步了解左岸庫區內水下滲漏點情況，本次物探工作采用偽隨機流場法，其目的和任務主要為：查明測區內庫水位以下與左岸帷幕滲漏相關的滲漏點位置及范圍。

1 工程地質概況

測區位于平寨壩址附近的庫區左岸河灣內，東西長約400m，南北寬約270m，庫底地形為對稱的“V”型橫向溝谷，為東北側向西南側逐漸變深的趨勢，最大水深約80m，庫底高程在1250～1330m之間。北岸地形坡度為20°～23°，南岸地形坡度為19°～21°。測區內出露的地層主要為三疊系下統永寧鎮組第三段(T1yn3)灰色薄至中厚層灰巖。

2 方法技術原理

偽隨機流場法是探測水流場流向和相對流速的一種全新地球物理方法，通過間接測量入水口產生微弱電流場，利用電流場的變化規律來分析滲漏場的變化規律，達到查找滲漏通道的目的。

野外工作中，將供電電極A放在庫區外的滲漏出水口處，如有多處滲漏，則可在每一滲漏處各布置一個供電感應器，然后用導線將它們并聯起來。無窮遠供電電極B布置在庫區內離查漏區域較遠的水體一側，以減少高壓供電形成的電流影響，B極距離大壩約500m。確保A、B兩極連接好后，在AB之間加以100V左右的偽隨機電壓，電流強度一般在400～800mA之間。接收機與探頭則放置在船上，在指定的探測區域按照設計的測網進行測試。

3 現場工作布置

物探測試區的范圍由地質技術人員根據原有地質資料劃定，原計劃的工作任務包含對KS6暗河出口進行探測，但是因探測時庫水位高程在1329～1332m之間，KS6暗河出口高程為1222m，水深達110m，超過了探頭連接線的長度(最大為100m)，所以暫時放棄。對于供電點的選擇，因為黔中水利樞紐工程左岸帷幕線部分滲漏通道已經完成灌漿和封堵，所以只能選取現有滲漏通道上幾個有代表性的鉆孔作為供電點。結合鉆孔地質資料，本次工作選取了GC1、GC2、ZIKT4、ZIKT5這4個鉆孔作為供電點。首先將供電電極投入這4個鉆孔水位線以下，并用導線并聯起來，一起作為供電電極A，同時將供電電極B放置在離測區約1km遠的庫區水體內。測網布置原計劃為每3m一條測線，每2m一個測點，因受現場條件限制(測區內風浪較大，無法保證測線的方向)，后改為水深<50m區域，保證3m×3m網格內至少一個測點，水深≥50m區域，保證5m×5m網格內至少一個測點。

4 成果解釋與分析

將電位差分布圖投影到地形圖上，并根據現場測試及以往經驗，將電位差<20mV定為測試的背景值，該區域不滲漏或滲漏較微；電位差≥20mV為電位差異常區域(可疑滲漏區)，然后得到黔中水利樞紐工程左岸帷幕滲漏勘察-偽隨機流場法解釋成果圖。

測區滲漏異常統計情況見表1：

表1 偽隨機流場法滲漏分析異常統計表

續表1 偽隨機流場法滲漏分析異常統計表

本次探測共發現7個電位異常可疑滲漏區，將其編號分別為SL1、

SL2、SL3、SL4、SL5、SL6和SL7，現對各滲漏異常區分析如下：

1)SL1滲漏異常區：該異常區位于測區北岸坡西側，水深較淺，從異常電位差值看，整體電位差值不是太高，多數在20～40mV，且比較分散，結合地質資料，推測該滲漏區主要通過地表溶蝕裂隙與地下巖溶通道相通，但與供電點鉆孔連通性一般，滲漏程度中等。

2)SL2滲漏異常區：該異常區位于測區北岸坡，水深淺～中等，從異常電位差值看，局部電位差值較高，部分測點>50mV，但異常點較分散，總體呈北東至南西方向的長條帶狀分布，結合地質資料，推測該滲漏區主要通過地表溶蝕裂隙和溶洞與地下巖溶通道相通，從異常分布的方向看，與供電點鉆孔有一定連通性，但不在一個巖溶通道上，其滲漏程度中等～較嚴重。

3)SL3滲漏異常區：該異常區位于測區北岸坡，水深中等，從異常電位差值看，多處電位差值總體較高，部分測點>50mV，異常點相對集中，結合地質資料，推測該滲漏區主要通過地表溶蝕裂隙和溶洞與地下巖溶通道相通，與供電點鉆孔有一定連通性，其滲漏程度較嚴重。

4)SL4滲漏異常區：該異常區位于測區東側，水深淺～中等，與供電點鉆孔距離較近。從異常電位差值看，該區域總體電位差值較高，多數測點在50～100mV，異常點集中且范圍較大。根據地質資料，該區域附近有巖溶通道通過，因此推測該滲漏區主要通過地表溶蝕裂隙和溶洞與地下巖溶通道相通，且與供電點鉆孔連通性較好，其滲漏程度較嚴重～嚴重。

5)SL5滲漏異常區：該異常區位于測區中部溝谷內，水深中等，從異常電位差值看，電位差值總體較高，部分測點>50mV，異常點相對集中，根據地質資料，該區域附近存在落水洞，因此推測該滲漏區主要通過地表落水洞與地下巖溶通道相通，與供電點鉆孔連通性較好，其滲漏程度較嚴重。

6)SL6滲漏異常區：該異常區位于測區中部溝谷內，水深較深，從異常電位差值看，整體電位差值不是太高，多數在20～40mV，但異常點相對集中，結合地質資料，推測該滲漏區主要通過地表溶蝕裂隙與地下巖溶通道相通，與供電點鉆孔連通性較好，其滲漏程度中等～較嚴重。

7)SL7滲漏異常區：該異常區位于測區西側溝谷內，水深較深，從異常電位差值看，整體電位差值不是太高，多數在20～40mV，但異常點相對集中，根據地質資料，該區域附近為季節性臭泉出口，因此推測該滲漏區直接與地下巖溶通道相通，但與供電點鉆孔連通性一般，其滲漏程度中等～較嚴重。

5 結論與建議

1)根據偽隨機流場法成果，在測區范圍內共發現7處可疑滲漏異常區，多數位于測區北岸坡和東岸坡及中部溝谷地帶，測區南岸坡一側未發現可疑滲漏異常區。

2)測區內水深變化較大，最大深度超過80m，且水庫底部起伏較大，局部有當地漁民殘留的漁網，對水下測試的探頭造成極大的影響。同時測區內常有漁船往來，庫內水面風浪較大，容易造成測試船位置與水下測試探頭的位置在平面上的位置不一致(測試點的定位是以測試船所處位置的GPS坐標來確定的)，因此對滲漏點的位置及邊界范圍可能存在一定偏差。

3)本次工作因條件限制，只選取了灌漿帷幕線上幾個有代表性的鉆孔作為供電點，因此得到的可疑滲漏區僅代表該區域與供電鉆孔之間的聯通情況，不排除測區內仍然存在通過其它位置的巖溶系統向庫外滲漏的可能，建議后期在庫水位下降到一定高程時，對可能存在的滲漏異常位置進一步核查及處理，以確保水庫和大壩正常運行。