云南省祥云县清水河水库渗漏分析

2014-03-24李绪林白咸勇

资源环境与工程 2014年4期

关键词：河沟清水河分水岭

胡　义, 李绪林, 陕　硕, 白咸勇

(1.长江岩土工程总公司(武汉),湖北武汉　430010； 2.国务院南水北调工程建设委员会办公室建管司，北京　100038)

1　概述

清水河水库是一座以灌溉为主,兼顾工业和城镇供水的中型水利工程;拟建大坝高69.5 m,正常蓄水位高程2 242.5 m,总库容约1 324.66万m3。

水库区周围存在2个低邻谷,区域性断层雄鲁摩断层(编号为F19)在库区左岸横向穿过支流八道河,库区渗漏问题是该水库的主要工程地质问题。

2　地质概况

2.1　地形地貌

水库区地势呈北西高南东低状。水库河流两岸山顶高程多在2 660～2 770 m之间,河谷底高程2 170～2 263 m,两岸地形坡度一般20°～40°,局部基岩岸坡因侵蚀切割较强烈,地形陡峻,坡度约50°～60°。

2.2　地层岩性

(1)三叠系上统罗家大山组(T3l3):岩性为页岩、砂质页岩、砂岩。厚度>2 000 m。

(2)三叠系上统白土田组(T3ba):岩性主要为灰、灰黄色细砂岩、黑灰色页岩、粉砂质页岩及浅黄色泥质粉砂岩,局部含煤层。厚约1 000 m。该层在清水河水库区及其西北有大面积出露。

(3)第四系堆积物(Q):主要为冲洪积层、残坡积层、崩积层及滑坡堆积层,分布于库区及近坝库段。

2.3　地质构造

库区地质构造较复杂,裂隙、小断层较发育,雄鲁摩断层(编号为F19)在库区左岸横向穿过支流八道河。基岩倾向250°～300°,倾角25°～55°,局部由于受构造影响产状有所不同。

区域性断层雄鲁摩断层(F19),横穿库区支流八道河,呈北东向延伸,为一平移特征明显的正断层,北盘相对西移,产状115°～135°∠60°～80°,断层带内物质为灰绿色泥、黄褐色碎石夹泥,较密实,局部夹层状岩体。碎块石成分主要为页岩、细砂岩和粉砂岩,大小一般1～10 cm,棱角状—次棱角状。断层破碎带及其影响带厚约10～20 m。

2.4　水文地质

库区地表水系包括清水河及其支流八道河和两岸发育的冲沟,清水河为工程区地表水排泄的最低基准面。

地下水类型主要为基岩裂隙水和第四系孔隙水。裂隙水主要由大气降水补给,向河中排泄;孔隙水主要赋存于河流冲洪积层中,主要由大气降水和上游河水补给,向河流下游排泄。

库区第四系覆盖层分布广泛,物质结构较松散,密实性不均一,属弱—强透水层;工程区基岩岩性以砂质页岩、页岩夹灰色中厚层细砂岩为主,页岩、砂质页岩为区域性相对隔水层,砂岩为裂隙型富水层。

3　水库渗漏分析

水库蓄水后坝前水位抬高约62 m左右,库长约3 km。水库两侧山体雄厚,山脊高程一般在2 600 m以上,两岸未见有单薄的垭口。一般远离低邻谷,水库与其下游右岸梨子园处老母猪箐低邻谷最近,最近距离约0.5～1 km;与下游左岸下清水河沟低邻谷距离约1 km;水库与其他低邻谷的距离均>4 km(如图1所示);库盆坐落在巨厚的三叠系上统页岩、砂质页岩、粉砂岩夹细砂岩地层上,该岩层为较好的隔水岩层,封闭条件总体较好。

图1　库区渗漏分析平面展示图

3.1　水库与老母猪箐沟之间山体的封闭条件及渗漏分析

水库与老母猪箐沟距离约为0.5～1 km,中间为一山体,山体山脊高程2 242～2 450 m以上,右坝肩位于山脊低端上游侧。山脊两侧坡度20°～40°,老母猪箐沟沟底最低高程约2 170 m。山体基岩为三叠系页岩、砂质页岩、细砂岩夹粉砂岩,强风化层厚1～14 m,弱风化层厚7～30余米。强—弱风化岩体一般具有中等透水性;微新风化岩体一般为微—弱透水性。

根据工程地质条件分析,水库和老母猪箐沟之间主要由微新岩体挡水,微新岩体为较好的相对隔水岩层,未见有渗水通道。坝基及右侧山坡进行封闭防渗处理后,水库与老母猪箐沟之间山体封闭条件较好。

综上所述,在水库正常蓄水位后,不可能向老母猪箐沟渗漏。

3.2　水库与下清水河沟之间山体的封闭条件及渗漏分析

水库与下清水河沟距离约1 km,中间为一山脊,脊顶高程2 261～2 453 m,左坝肩位于山脊低端上游侧。山脊两侧坡度20°～35°,下清水河沟沟底最低高程约2 170 m。分水岭及两侧均为三叠系页岩、砂质页岩、细砂岩夹粉砂岩,强风化层厚1～14 m,弱风化层厚5～30余米。强—弱风化岩体一般具有中等透水性;微新风化岩体一般为微—弱透水性。因此,从地形、地层岩性上不可能发生渗漏。

3.3　沿F19断层向下清水河渗漏分析

3.3.1F19断层基本情况

F19断层从下清水河进入工程区,向北西延伸,经清水河横穿山脊至八道河(支库),继续向北西方延伸,在工程区内长约1.4 km。

F19断层过八道河沟右岸向南西延伸,地表断层迹象不甚明显,区域上为推测断层;在八道河沟左岸至下清水河段,断层上盘在八道河和下清水河沟被第四系覆盖,沿断层地形上为冲沟,地表为宽大凹槽,凹槽宽10～40 m,断层带地表覆盖严重;断层下盘基岩裸露,地层产状正常。局部可见断层带,断层产状凌乱。

根据地表调查雄鲁摩断层(F19)为一平移特征明显的正断层,北盘相对西移,呈北东向分布,断层面倾向南东,倾角60°～75°。

根据地表野外调查结果,分别在八道河沟底、分水岭山脊布置三条物探高密度电法剖面,典型的高密度电法影像剖面图如图2所示。

图2　F19断层物探高密度电法剖面图

根据布设于八道河沟与下清水河沟之间钻孔ZK52及物探资料揭示,断层带内物质为灰绿色泥、黄褐色碎石夹泥,断层带一般宽约10～20 m,局部稍宽,可达50～70 m。

3.3.2水库渗漏分析

F19断层带在八道河底出露高程约2 220 m,横穿分水岭至下清河,两河沟之间分水岭高程为2 261～2 453 m,下清河沟底F19断层出露高程约2 230 m。

八道河—清水河之间及分水岭分布三叠系地层,岩性为页岩、砂质页岩、细砂岩夹粉砂岩,除浅表层为强风化外,均为相对隔水层。

沿断层带发育W1泉水,位于分水岭南西侧(八道河侧)F19断层带凹槽中,地面高程约2 315.2 0 m,渗水宽约5 m,流量约2 L/min,无色无味透明。断层带内ZK52钻孔为水位长期观测孔,地下水位埋深15.6 m(观测日期2013-11-21),相应水位高程2 288.91 m。断层带物质多为灰绿色泥及碎块石夹泥,呈挤压镶嵌密实状,透水较弱。

根据断层发育特征、断层带性质及沿线地质条件,沿断层水库渗漏分析如下:

(1)断层及影响带宽10～20 m ,断层上下盘岩性主要为砂质页岩、页岩、砂岩相对透水性弱的岩组组成,断层带由灰绿色泥、黄褐色碎块石夹泥组成,较密实,透水较弱,因此沿断层及影响带向下清水河发生渗漏的可能性小。

(2)断层带在下清河沟底出露高程约2 230 m,当水库正常蓄水位2 242.5 m,库水位高出下清水河F19断层带沟底出露点12.5 m,其水力坡降为2.3%。因此,沿F19断层带向下游下清河沟渗漏的渗漏量较小。

(3)W1泉水位于分水岭南西侧(八道河侧)F19断层带凹槽中,该泉水地面高程约2 315 m,ZK52钻孔水位长期观测,地下水水位高程2 288.91 m,由此表明地下水位高出水库正常蓄水位,因此沿F19断层带向下清河发生渗漏的可能性小[1]。

(4)根据物探资料揭示,该断层宽度约10～20 m,根据钻孔揭示,断层带厚约8～10 m,假定断层带物质为均质岩(土)体,根据均-岩(土)体分水岭渗漏量的计算公式[2]:

Q=qB

式中：q为分水岭单宽剖面的渗漏量；K为分水岭岩土的渗透系数；H1为水库水位；H2为岭谷水位；L为分水岭过水部分的平均距离；Q为分水岭渗漏量；B为分水岭漏水段断面面积。

渗漏计算剖面如图3所示。