岩角塘水库库区岩溶水文地质条件对水库渗漏的影响分析

2017-03-03李勇军陈亚林

黑龙江水利科技 2017年6期

关键词：分水岭河谷库区

李勇军，陈亚林

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州遵义 563002)

岩角塘水库库区岩溶水文地质条件对水库渗漏的影响分析

李勇军，陈亚林

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州遵义 563002)

在可溶岩地区建坝成库，岩溶水文地质条件对水库是否能成库蓄水起着极其关键的作用，在前期勘察时，结合钻探、物探以及连通实验等勘察手段，认真细致的查清对库区及邻谷间等可能影响水库蓄水的溶岩层岩溶形态、规模、补给排泄、地下水位等水文地质条件，是合理正确进行水库成库蓄水评价的关键。文章针对岩角塘水库库区分布的可溶岩层以及其可能产生的两岸邻谷的渗漏问题，对两岸河间地块可溶岩层的岩溶发育性状、规模、特征等进行详细调查和勘察，分析评价其对水库渗漏的影响。

岩溶水文地质；水库渗漏；库区工程；渗漏评价

1 工程概况

岩角塘水库位于贵州省仁怀市九仓镇小湾村境内，水库正常蓄水位778.00m，总库容1118万m3，大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高81.0m；该工程库坝区外业勘察工作于2015年12月进行，结合钻孔勘探(水文孔)以及地表地质工作等，对库区的岩溶水文地质条件进行了详细调查，基本查清了库区范围内分布可溶岩层的岩溶发育情况，对水库的蓄水渗漏问题进行了详细评价。

2 库区工程地质条件

拟建水库位于青菜河的下游河段，水库正常蓄水位778.00m，迥水长约3.28km。水库四周无低矮垭口分布，两岸山体宽厚，山顶高程一般在950.00m以上，河谷切割较深。组成山体岩层以碳酸盐岩为主，多形成峰丛洼地、溶蚀沟谷地貌；碎屑岩分布段库岸侵蚀作用强烈，形成横切河谷的横向山脊或冲沟；库区正常蓄水位以下河谷宽窄不一，水库属典型的峡谷型水库。库区内出露地层主要有二迭系中统栖霞茅口组(P2q+m)、上统龙潭长兴组(P3l+c)，三迭系下统夜郎组 (T1y)、茅草铺组(T1m)、中统松子坎组(T2s)、狮子山组(T2sh)、上统沙溪镇组(T3s)及第四系(Q)，库区范围内无区域性断层发育[1]。

3 库区岩溶水文地质条件

3.1 库区岩溶及分布

水库区内可溶岩与非可溶岩相间分布，其中P2q+m、T1m、T2sh等可溶岩层分布较广，岩性以灰岩、白云岩、泥灰岩等为主。岩溶主要发育于栖霞茅口组(P2q+m)、茅草铺组(T1m)、狮子山组(T2sh)等地层出露区。库尾以及库区中段P2q+m、T1m广泛分布于库区河谷、两岸及邻谷，两岸冲沟、山间谷坝、岸坡平缓的灰岩出露地带为岩溶集中发育区，汇水较丰富，岩溶发育强烈，各种岩溶形态发育较全，漏斗、洼地、落水洞、溶洞等均有分布，在两岸如库区尾段P2q+m层内的kWD7-kWD9、K8(大龙洞)、K9，中段T1m层内的KLD1-KLD3、K6(红岩洞)，库首段T2sh层内的kWD1-kWD5、K4等；在洼地、落水洞等底部多有大量的地下水分布；而在河谷及近河岸由于地形切割剧烈，下切速度快，岩溶发育程度相对较低，大型岩溶发育差。P3c、T1y2、T2s2等可溶岩层在库内横切河谷呈带状分布，出露面积较小，受上下游碎屑岩分布制约，岩溶相对弱发育。

通过大量的水文地质测绘，钻探、连通试验及洞探等，初步查明库区及邻谷谷间地块间存在2条小型的岩溶管道：①库区左岸曾家屋基附近发育的落水洞KLD1、洼地kWD6与红岩沟右岸红岩洞连通，该岩溶管道长约1km；②在库区中前段分水岭外侧水葬坝一带发育的洼地kWD3、kWD4，其地下水排泄方向为K4出水溶洞，该带地表水经由洼地汇入后，于田沟出水溶洞K4流出。

3.2 地下水补、径、排特征

区内水系主要有青菜河以及左岸邻谷红岩沟、右岸邻谷麻沙河，三河近平行分布均由南向北径流，最后汇入九仓河，三河均为补给型河谷，三河之间在河间地块内均存在地下分水岭，各自为系统，互相之间无水力联系。

水库区两岸山体宽厚，库区主要受大气降水补给，青菜河为本区地表水和地下水最低排泄基准面。同时受相对隔水层T2s、T1y3、T1y1、P3l的控制，库盆范围内主要存在P2q+m、T1m以及T2sh等几个不同的水文地质单元，其中T1m主要分布于库区中部河谷、两岸谷间地块及邻谷，岩溶发育，地下水丰富；T2sh主要分布于库首河谷、两岸及邻谷，含丰富的地下水，岩溶也较为发育，其中：T1m、T2sh分别出露于库区中部、库首河谷、两岸及邻谷，地表分水岭高程920m以上，在两岸谷间地块内岩溶发育，地下水接受大气降水补给，主要沿溶蚀裂隙、岩溶管道及层面顺层径流，地下水径流方向受岩层走向和地形的控制，分别沿地表分水岭向两侧的河谷或沟谷等以岩溶泉或出水洞的方式排泄，在T1m、T2sh层内库区与邻谷之间存在地下分水岭，综合各稳定地下水出露高程以及布置于左岸田沟处T1m层内的水文孔ZK10(孔口高程881.50m，孔深148.10m，稳定水位801.50m)等，库区与邻谷间地下分水岭高程远高于水库正常水位778.00m；地下水总体以地下水分水岭为界，各自向库区或外侧排泄。

4 库区渗漏分析评价

拟建水库设计正常蓄水位高程为778.00m，库区河谷两岸地形封闭较好，山顶高程多在950m高程以上，在左岸有红岩沟、右岸有麻沙河邻谷与库区河段呈近平行分布；库区为横向河谷，未见大的断层构造等发育，谷间地块内分布P2q+m、P3l+c、T1y1-T1y3、T1m、T2s、T2sh、T3s等地层，碎屑岩与碳酸盐岩相间分布，横向连通库区河谷及两岸邻谷，其中P3l、T1y1、T1y3、T2s1、T3s等为相对隔水层，无沿上述几层产生的渗漏的地质条件；P3c、T1y2、T2s2等可溶岩层岩溶发育程度也不高，谷间地块较为高大宽厚，库水沿上述层位产生渗漏的可能性小。P2q+m主要分布于库尾，该层内在库区及邻谷均分布较多高于库水位的井泉点，其地下分水岭远高于正常水位(778.00m)，故库尾也不存在沿P2q+m层向两岸邻谷渗漏问题。

T1m、T2sh分布于库区中部及库首河谷、两岸并连通库区与红岩沟、麻沙河邻谷，岩溶发育，上述两岩溶层分布带为本工程库区与邻谷谷间地块内的可疑渗漏带，下面分别对库区两岸可疑渗漏带进行评价：

4.1 库区左岸及邻谷渗漏评价

红岩沟位于库区左岸与库区河流近平行展布，与库区正常蓄水位778.00m高程之间河间地块宽约2-2.3Km，河间地块地表分水岭高程一般在921-1302m，地块内分布T1y1-T1y3、T1m、T2s、T2sh、T3s等地层，前述T1m、T2sh岩性以灰岩、白云岩等为主，岩溶发育，在地表分水岭两侧的河谷或沟谷等均有稳定岩溶泉水出露，如红岩沟一侧T1m层内出水溶洞K6(红岩洞，高程790m，流量2L/s)、K7(黄泥洞，高程1120m，流量1-2L/s)、T2sh层内的S3(高程703m，流量2L/s)、S4(高程715m，流量1-2L/s)等，而在库区河谷左岸也有稳定地下水出露，如T1m内的K1(出水溶洞，高程745m，流量4L/s)、K3(季节性出水溶洞，高程760m，流量0.5-5L/s)，库首T2sh内的S1(高程724.91m，流量1-3L/s)等；故在上述T1m、T2sh层内库区与邻谷之间存在地下分水岭，而布置于左岸田沟处T1m层内的水文孔ZK10(孔口高程881.50m，孔深148.10m)揭露，孔内稳定水位为801.50m，综合各稳定地下水出露高程以及勘探孔揭露情况，库区与邻谷间地下分水岭高程高于水库正常水位778.00m；水库蓄水后沿左岸及邻谷产生渗漏的可能性小。

4.2 库区右岸及邻谷渗漏评价

库区右岸有麻沙河邻谷与库区河段近平行分布，与库区正常蓄水位778.00m高程之间河间地块宽约2.2-3Km，谷间地块内有常流溪沟哈啰沟、仲家沟等地表水系分布，地表分水岭高程在1020m以上；河间地块内分布的T1m、T2sh层，岩性以灰岩、白云岩等为主，为强岩溶层，岩溶发育，上述两层内，在河谷、谷间地块内哈啰沟、仲家沟两侧以及麻沙河邻谷等均有稳定岩溶泉水出露，如T1m层内库区青菜河谷一侧出水溶洞K2(高程750m，流量1.5L/s)、哈啰沟两侧的S10(高程895m，流量3-4L/s)、仲家沟上源S13(涨水窝，高程907m，流量1-2L/s)、邻谷麻沙河左岸的S14(坟湾，高程805m，流量4L/s)等，综合各岩溶泉点出露高程，在库区右岸T1m层内库区与邻谷之间存在高于正常水位的地下分水岭，水库蓄水后沿右岸T1m层产生渗漏的可能性小；而在T2sh层内库区及谷间地块内也有稳定岩溶泉水出露，如库区一侧的S2(高程720.87m，流量0.5-2L/s)，且T2sh层在右岸徐家坳一带因黄泥田断层(F1)、袁家寨断层(F2)切割，两断层之间分布J2z泥岩、砂岩，受J2z阻隔T2sh层并未连通库区及右岸邻谷，故右岸无沿T2sh层向麻沙河产生渗漏的可能；而谷间地块内T2sh层地下水出露高程较高，在断层沿线多分布碎屑岩，库水沿T2sh层经断层带向下游渗漏的可能性也小。

综上所述，水库两岸地形总体高大宽厚，地形封闭条件较好，不存在向外渗漏的地形缺口，左右岸虽分别有红岩沟、麻沙河邻谷分布，但在库区及邻谷两侧均有高于正常水位的地下水出露，在两岸谷间地块内均存在高于水库正常蓄水位778.00m的地下分水岭，且无断裂构造切割连通，水库蓄水后向左、右岸邻谷渗漏的可能性小，也不存在深层岩溶渗漏问题，本水库库区蓄水条件较好。