白河沟水库成库条件论证及处理

袁代江

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)

1 工程概况

盘县白河沟水库供水工程位于盘县平关镇冷水沟村，主河道属珠江流域，是南盘江左岸的三级支流。地理位置为E104°18' ～104°23'，N25°36' ～25°44'，坝址位于云贵两省省界附近相对狭窄的河段上，距平关镇约5 km，无公路相同，交通不便，本工程是一项为解决盘县特区红果供水、农业灌溉及人畜饮水的中型水利工程。

拟建水库大坝坝型为面板堆石坝，坝高62 m，正常蓄水位1 840.00 m，死水位1 824.00 m，总库容1 650 万m3，兴利库容1 083 万m3，为不完全多年调节水库。

该工程年供水量可达到2 680 万m3(P =95%)，设计水平年按2015年考虑，水库日供水量6.82 万t/d，可保证新桥、余家屯、后山、亦资孔下坝及水厂附近坡地等地881 ha农田的灌溉，需要解决人畜饮水困难的人口14 239人，牲畜8 110头。

2 水库区工程地质概况

2.1 地层岩性

库区分布地层为三迭系地层，现从库尾至坝址将分布地层岩性简述如下:

三叠系中统关岭组(T2g):紫红、蓝灰、黄绿色泥页岩、砂岩、与黄灰色白云岩、泥灰岩互层;为含水较贫乏的碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙弱含水岩组，厚＞450 m，岩溶不发育，主要分布在库尾一带，可视为库区相对隔水层。

三叠系下统永宁镇组第二段(T1yn2):浅灰色中厚层白云质灰岩、灰质白云岩、角砾状泥质白云岩;为含水较差的碳酸盐弱含水岩组，厚78.4 ～160 m，岩溶弱发育，主要分布在上坝址两岸，可视为坝区相对隔水层。

三叠系下统永宁镇组第一段第三层(T1yn1－3):浅灰色中厚层灰岩、泥灰岩、钙、泥质白云岩，为强含水的碳酸盐含水岩组，厚175 m，主要分布在下坝址及上坝址河床，岩溶强发育。

三叠系下统永宁镇组第一段第二层(T1yn1－2):紫红色、黄绿色砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩夹泥灰岩，为碎屑岩裂隙弱含水岩组，厚96.3 m，坝址河床埋深70 ～90 m，为坝区稳定的隔水层。

三叠系下统永宁镇组第一段第一层(T1yn1－1):灰色泥质灰岩、白云质灰岩夹黏土岩;为含水中等的碳酸盐裂隙含水岩组，厚81.3 m，岩溶弱发育，上、下坝址均有分布，埋深＞150 m。

三叠系下统飞仙关组(T1f):黄绿、灰绿、紫、紫红等色岩屑砂岩、岩屑粉砂岩及泥岩，上部夹灰色灰岩及泥灰岩，厚450 ～550 m，为库区稳定隔水层。

2.2 地质构造

库坝区位于平关向斜西翼，岩层产状受断层及褶皱的影响变化较大，其总体走向N10° ～20°W，倾向NE，倾角20° ～40°，局部达58°。库区河谷整体为走向型构造河谷，左岸为逆向坡，右岸为顺向坡，下坝址至上游约100 m河段为横向谷，岩层倾上游偏左岸。库坝区河谷见一组紧密排列的向、背斜通过，总体走向北，呈凸向西的弧形状，自西向东依次称为白河沟向斜、白河沟背斜。

库坝区断裂构造较发育，主要为顺河向展布，河床及两岸分布有F1、f2、f3、f5、f6断层，其发育特征分述如下:

F1逆冲断层由库尾纵贯库、坝区，多在河床一线通过，局部于河岸出露，破碎带宽2 ～5.5 m。钙泥质胶结紧密。

f2、f3断层发育于下坝址左岸，其二断层断距较小，多在0.5 ～1.5 m左右。在上游约150 m与F1 成小角度相交，坝址及下游地带基本成平行排列，其产状分别为:N10° ～30°E/SE∠75° ～85°;N10° ～30°W/NE∠75° ～84°，为压扭性，破碎带宽分别为1 ～1.5 m;0.1 ～0.5 m，大部为钙泥胶结较松散，局部胶结紧密，该二断层间岩体较破碎。

f5、f6断层发育于下坝址右岸，并相交于右坝肩，f5断层走向E，倾向S，倾角80°，断距0 ～2 m，显张性。向东交于F1 断层上。F6 断层走向NE，倾向SE，倾角75°，断距0 ～3 m，显张性。向北东交于f5断层上。该二断层向W、向SW 延伸均不长，长度在60 ～100 m左右，破碎带宽0 ～0.5 m，钙质胶结较差。

3 岩溶水文地质条件

库区受地形地貌、地层岩性以及地质构造影响，岩溶发育，水文地质条件复杂。

3.1 岩溶

区内出露地层以碳酸盐岩类较为广泛，其次为碎屑岩类。由岩性所决定，地下水多属岩溶管道水、基岩裂隙水，一般为潜水。其排泄受附近排泄基准面和隔水层的影响［1］。由于构造裂隙切割，地壳间歇抬升以及湿润多雨等气候条件，岩溶发育，据地表地质测绘、钻探及物探资料，库区及周边岩溶形态众多，其中以溶洞、落水洞、岩溶洼地、暗河、溶沟、溶槽等较为发育，受岩性、构造及地壳运动的影响，在库区主要发育了三大岩溶系统，其特征简述如下，具体分布见图1。

1)腰子沟～草耙洞岩溶系统，进口高程1 845 m，出口高程1 797 m，主要发育地层岩性为T1yn1－3－3灰岩。经钻孔控制，认为该岩溶系统主要顺层面发育，主岩溶管道伸致下坝址右岸坝肩下游侧的岩溶塌陷区，与冷水沟～草耙洞岩溶管道相会合，地下水经向河床延伸的岩溶管道注入河床，在下坝址与上坝址间的河湾地块地带，发育有分支岩溶管道，在河湾地块下游侧延伸出口，现此出口已被含碎石黏土充填、淤塞。本次地表地质工作发现，在高缓坡地带的岩石溶沟、溶槽中堆积有高阶地冲积物(砂卵砾石)，成分复杂，有玄武岩成分，磨圆度好，风化程度高，显然为近源的上侧台地上的堆积物补给。由此推断:岩溶管道充填物中的玄武岩成分来源于上侧台地上的高阶地堆积物，其沿着垂向发育的岩溶管道进入主岩溶管道中形成淤塞，并非远源补给。

图1 三大岩溶系统分布图

2)冷水沟～草耙洞岩溶系统，进口高程1 886.3 m，出口高程1 797.0 m，主要发育地层岩性为T1yn1－3－3灰岩，经钻孔控制，认为该岩溶系统主要沿裂隙发育，地下水在近河床的岸坡深部流入溶塌区，再经岩溶管道汇入河床，在河岸形成岩溶泉，其流量12.5 ～17.5 L/s(枯季)。

3)后山头～老虎洞岩溶系统，进口高程1 943.5 m，出口高程1 875.0 m，主要发育地层岩性为T1yn1－3灰岩，经分析认为该岩溶系统主要沿裂隙及层面发育，自东向西径流，在Ⅱ号冲沟左岸出口补给河流，形成溶洞水，岩溶泉流量15.0 ～20.0 L/s。

综上所述:水库库区岩溶发育，成因较复杂，经本次勘察，结合前期地质勘察及物探工作认为:①岩溶管道主要发育于右岸。其形态有溶洞、落水洞、岩溶洼地、暗河、溶沟、溶槽等，其溶洞发育空间规模较大，部分形成塌陷及崩塌。相互连通性较好，发育深度在1 779 m高程以上地段，低于河床约20 m;②左岸岩溶管道相对发育较差，以顺层发育的溶孔、溶隙为主，溶洞较少，发育空间规模小［2］。发育深度近河岸与右岸相当，向岸坡水位增高，比降增大。

4 水库渗漏及评价

4.1 邻谷渗漏及评价

库区河谷横断面为宽“V”型谷，两岸均有基岩出露，成库后坝前抬高水头40 m。河谷左岸为南北盘江的分水岭，山体宽厚雄伟，且有T1f 隔水层从平关至红石岩水库呈带状分布，分水岭区及冲沟切割出露之泉点高程1 875.0 m左右，均在水库正常蓄水位1 840 m以上，水库不存在向左岸渗漏［3］。

右岸:库尾分布有水库相对隔水层T2g1地层，岩溶不发育;水库右岸近顺向坡，沿山脊带状分布T1f及T1yn1－2的砂、泥、页岩，在地形上无渗漏缺口，坝区埋深70 ～150 m，无断裂构造及地形切割破坏，泉点出露较高，隔水层分布连续完整。故水库库水不存在向右岸邻谷渗漏。

综上所述，库区两岸均有较完整的隔水层分布，近坝库岸无低邻谷，泉点出露高程较高，所以无邻谷渗漏问题。

4.2 库首渗漏及评价

水库库首由于隔水层未与坝址形成封闭，F1逆冲阻水断层纵贯库首，地下水在断层两盘的拖拉褶曲内(断层影响带)汇集，溶蚀加强，岩溶发育。导致两岸地下水位低平，与水库渗漏条件关系较大的为库首右岸形成的腰子沟口(S5)～坝址草杷洞(S1)纵向岩溶管道系统。

根据以前及本次钻探及物探资料:发育地层岩性为T1yn1－3、T1yn2灰岩，为顺河向岩溶系统，且连通性较好。综合分析原因如下:

1)库区顺河向主要出露地层为T1yn1－3、T1yn2，为透水岩组，顺河向上游及下伏T1yn1－2隔水层，限制了地下水深部循环，岩层倾向河床，可溶岩呈薄～中厚层状，地下水沿可溶岩层间裂隙运移、溶蚀加大，为地下水提供了储存运移空间。据此，推测该岩溶系统为纵向岩溶系统。

2)据钻孔ZK8 在高程为1 779.31 ～1 781.13 m处揭露溶洞，高1.82 m，宽6 ～10 m(电法勘探证实)，低于河床20 m，低于河床基岩面3.6m(ZKC6)，但与河湾下游侧河床基岩面高程相当。溶洞为半充填，充填物为淤积、洪积的河砂、灰黑色淤泥夹卵砾石，砾石成分为灰岩、砂岩、白云岩、玄武岩(岩石磨片鉴定)等，砾石磨园度好，与河床冲积物类同，砾径一般0.5 ～3.0 cm居多。据分析:其充填物来源于上侧高阶地堆积物。据此，推测该岩溶系统有垂向岩溶管道相通，将上部表层阶地堆积物带入主岩溶管道中。

3)为查明该岩溶系统的分布情况，前阶段在上坝址右岸作了物探工作，据物探资料分析，该岩溶系统为顺河向分布，揭露长度近120 m，宽6 ～10 m，深8 ～10 m，发育深度在1 779.31 m高程以上地段。

4)本次在下坝址上游右岸河湾地块一带施工了3个钻孔，发现深度在1 785.78 m以上深度段均有岩溶发育，但均高于下游侧ZKc6 控制的河床基岩面高度(1782.885m)，其溶洞、溶隙均为夹碎石黏土全充填。由此可见，岩溶的发育深度基本受该河流最低浸蚀基准面的控制。岩溶水均补给河水。局部溶洞低矮处为洞内迭水冲蚀而成。

此外，在20 世纪70年代，下坝址下游坝段爆破筑坝，想淤积泥砂造田，后被洪水冲垮，现在河床已被砂砾堆高夷平，已改变了原有自然状态下的河床形态。

水库建成蓄水后，水头抬高，压力增大，有挤走、淘空岩溶管道内的充填物造成库水沿岩溶管道渗漏的可能;为使水库建成后能正常蓄水，施工期对右岸T1yn1－3岩溶洞穴、岩溶含水层进行了慎密的防渗处理，据水库蓄水初期情况看，水库防渗处理效果较好，没有发现渗漏问题。

5 结 语

综上所述水库区近坝库岸无低邻谷分布，沿两岸山脊均有较稳定的隔水层分布，泉点出露较高，不存在邻谷性渗漏;库两岸岩溶发育受河流浸蚀基准面的控制，发育深度在1 779.31 m高程以上，库首由于隔水层不封闭，顺层岩溶发育，规模大，埋藏较深，经慎密的防渗处理后水库具备较好的成库条件。

［1］曾立新. 苏河水库工程地质问题分析研究［D］. 北京:中国农业科学院，2007(08):34－35.

［2］吴攀，鄢贵权. 贵州岩溶地区地下水成库与开发利用［J］.贵州科学，2006(01):66－67.

［3］许杰民. 太原市三给地下水库库区水文地质条件调查分析［J］. 太原理工大学学报，2013(06):22－23.