研究水电站水库岩溶渗漏问题的勘察技术

2017-04-06

福建质量管理 2017年16期

(湖南省娄底市建设工程有限公司湖南娄底 417000)

研究水电站水库岩溶渗漏问题的勘察技术

熊剑峰

(湖南省娄底市建设工程有限公司湖南娄底 417000)

水电站水库岩溶渗漏勘察质量会对水库岩溶渗漏问题评价的准确性以及处理成败产生一定的影响。由于岩溶水文地质条件非常复杂，除了运用一般的勘察方式、方法来查明外，还必须运用岩溶工程地质学理论、方法进行勘察分析研究。本文通过工程实例，总结了水电站岩溶渗漏勘察技术要点、方法和技术路线。

岩溶渗漏；勘察技术；防渗处理

引言

水利水电工程岩溶渗漏勘察不仅要探索其基本的地质条件，更重要的是要围绕岩溶发育和岩溶地质条件开展勘察。岩溶发育非常复杂的，岩溶水文地质条件则更是极其复杂，难以用常规水文地质学概念论述，也很难使用常规勘察技术手段查明，必须要使用岩溶工程地质的理论和方法开展勘察和分析研究。近些年来，通过一些大型水电站建设，总结了岩溶技术研究总结，水库岩溶渗漏勘察技术和理论分析方法越来越成熟，新的勘测技术和方法不断出现，尤其是对地下水和地下洞穴物探技术的进步，不断提高探测深度和精度，使得水库岩溶渗漏勘察技术得到了快速发展。

一、勘察技术要点

(一)基础地质条件勘察。(1)地形地貌调查、研究内容主要包括有：是否有低邻谷，分水岭是否单薄，是否有低矮垭口，是否是河湾地形等；调查土河谷阶地和剥夷面发育情况，研究河谷发育史；研究水文网的演化历史。目的为分析是否存在岩溶渗漏的地形条件，研究河流河谷和岩溶发育历史，分析岩溶发育的特点。如果相邻河谷水位高于正常水库水位，则水库没有岩溶渗漏；而相邻的河流水位低于水库正常水位，河湾地区可能会出现渗漏。

(2)地质结构调查的内容主要包括有：调查可熔岩可溶性，可溶岩与隔水层的岩性和厚度、接触和组合关系、产状和空间分布情况等等，研究隔水层的隔水性能、连续性以及对水库封闭情况；探讨断层的性质、大小、分布和产状，断层是否错断隔水层形成结构切口以及切口大小。目的是分析岩溶有没有渗漏的地质构造条件。当河湾或河间区域有连续、稳定可靠隔水层封闭的时候，不存在岩溶渗漏；然而，可溶岩贯穿库内外或是因构造切割使库内外可溶岩形成统一岩溶含水系统时，可能会出现岩溶渗漏。

如：大花水电站，左岸河湾区域分布连续、可靠的二叠泥页岩夹灰岩相对隔水层，右岸分布连续、可靠的奥陶系页岩和粉砂岩相对隔水层，水库封闭条件很好，勘察评价不存在渗漏问题，蓄水验证库首不渗漏。

(二)岩溶发育程度和岩溶发育规律。岩溶发育程度和岩溶发育调查研究的内容主要包括为：(1)研究岩溶构造类型、空间组合的大小和分布情况，统计岩溶率、钻孔遇洞等；(2)分析研究岩溶发育与岩性、地质构造、地下水条件、排水基准面、河谷发育史和地下水文网络演化的关系。目的是分析水库正常储层水位下有没有连通库外的岩溶管道、其规模及发育高程，并研究储层岩溶渗漏的形式。河湾或河间地下水虽然比正常蓄水层要低，如果水库流域分水岭地带岩溶不发育，没有岩溶管道，水库不会出现大量的岩溶渗漏。

(三)研究水文地质条件

岩溶水文地质条件的研究内容主要有：(1)岩溶水文地质结构类型根据构造和岩性条件进行划分；(2)调查岩溶水径流、补给和排泄条件，研究地下水和河水的关系，确定岩溶水的水动力类型；(3)研究是否存在地下水分水岭和其分布位置、高程；(4)分析研究岩溶水文地质参数。目的是分析岩溶渗漏范围、通道、渗漏量和渗流对储水层的影响。在同一岩溶水系统中，如果有地下水分水岭且高于水库的正常水位，则不存在岩溶泄漏；如果分水岭比水库正常水位低或是没有分水岭，水库将有可能出现岩溶渗漏。

二、主要勘察方法

(一)岩溶水文地质测绘。岩溶水文地质测绘主要包括有实地调查和结果分析。通过岩溶水文地质调查研究测绘的岩溶地质条件、地表岩溶形态以及地下水出露情况等，初步分析岩溶发育规律，岩溶水文地质结构、水文网演化、河谷岩溶发育史，岩溶地下水补给、径流和排泄条件，地下水分水岭是否存在及其所处位置，水库可能泄漏范围、形式以及途径等。水库岩溶渗漏勘察中岩溶水文地质测绘非常重要，为水库岩溶渗漏勘察的基础工作，是实验和研究工作的基础。

(二)钻探。水库岩溶渗漏勘查中钻孔，通常布置在可能泄漏途径地下水分水岭的位置或是结构切口位置，且大多是深孔，孔数取决于岩溶水文地质条件的复杂性，以找出地下水分水岭或切口位置岩溶岩体岩溶化程度、岩溶管道发育最低高程、地下水位高程和泄漏范围为原则。

(三)水文地质试验。水文地质试验的目的是探索岩溶岩体透水率、岩溶管道连接的情况，地下水位下岩溶管道系统的发育和充水情况，岩溶地下水补给、径流和排泄条件，岩溶地下水分水岭及其位置等，获取水文地质各种参数。水文地质试验包括钻孔压水试验、钻孔抽水试验、钻孔注水试验、示踪试验等。

(四)地球物理勘探。地球物理勘探是通过自然和人工物理领域的各种参数来解译地质的勘探方法，其具有勘察工期短、透明性、效率高的特点，但因为地质体的复杂性和探测结果的多解性，检测结果必须有一定的平硐、钻孔等勘探工作进行验证，最好是配合使用钻孔或平硐。目前在水库岩溶渗漏勘察中常用的物探方法包括电法勘探、钻孔CT、探地雷达等。

(五)地下水观测。岩溶地下水观测可分为动态观测和简易观测。简单观测包括初见水位、钻井水平、终孔水位、稳定水位、自流孔和泉水流量观测。动态观测包括地下水和地表水水位、水质、水温、水流观测和降雨观测。岩溶地下水观测是对岩溶水性质和岩溶含水介质类型，岩溶地下水补给、径流和排泄区域，岩溶地下水分水岭位置及其高程，地下水水位下岩溶渗漏通道位置等的探测方法。在水库岩溶渗漏勘察中，不仅要进行简单的观测，更重要的是要进行动态观测。

三、勘察技术路线

勘察技术路线如下：(1)地形、地质资料信息的收集，开展岩溶水文地质测绘和岩溶的调查；初步分析研究河谷发育史、发育规律、岩溶补给、径流和排泄条件；初步分析水库潜在渗漏路径和范围，确定了重点勘探区域；根据岩溶水文地质条件的复杂性，研究了勘探工作安排、勘探工作要点和勘探方法。(2)根据岩溶水文地质测绘分析的分析结果，对岩溶地表水和地下水进行勘探、试验、观测等工作。(3)根据需要，使用岩溶地貌和水文网络分析法、动态分析岩溶水和岩溶地下水渗流场分析等岩溶工程地质分析方法，研究了水库地形、地貌和岩溶水文地质结构、岩溶发育规律和岩溶水动态条件下，评价水库是否渗漏、范围、形式、途径、渗漏量和泄漏影响等，并提出处理措施。