车马碧水库库区岩溶渗漏初步探讨

唐运刚

摘 要：水库岩溶渗漏是可溶岩地区兴建水利枢纽的主要工程地质问题之一，尤其是在可溶岩广布、岩溶发育强烈、地形复杂地区，岩溶渗漏成为了该类地区水利工程的一个普遍问题，库区的岩溶渗漏不仅影响建坝后的正常蓄水，还将危及坝体的安全与稳定。本文通过对车马碧水库地层岩性、地质构造、水文地质条件及岩溶的论述，基本确立水库区岩溶发育规律及地下水排泄方式、方向，排除水库库区存在岩溶渗漏，基本论证了水库成立的可能性。为下步工作提供较可靠的工程地质成果。

关键词：水库岩溶渗漏；车马碧水库；水文地质条件；岩溶发育规律；地下水排泄

中图分类号：TV699.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0099-02

1 研究区概况

1.1 工程概况

车马碧水库工程位于云南省东部，为曲靖市马龙县境内马龙河下游河段，属长江流域金沙江右岸牛栏江的一级支流，地处曲靖市马龙县车马碧村附近，地理坐标为东经103°16′～103°45′，北纬25°08′～25°37′之间。水库枢纽距马龙县城29km，距曲靖市49km，距昆明市123km。工程区内有昆曲高速公路和贵昆铁路通过，交通条件十分便利。水库总库容12449万m3，正常蓄水位1938.5m。水库枢纽工程主要建筑物由大坝、左岸溢洪道和左岸导流泄洪输水隧洞组成，大坝拟建为面板堆石坝，最大坝高52.0m，坝顶高程1943.2m，坝轴线长224m。输水隧洞总长29.622km，设计输水流量5.4m3/s。受水区为曲靖市西域工业园和曲靖坝子灌溉供水。

1.2 基本地质条件

工程区地处扬子准地台滇东台褶带曲靖台褶束牛头山隆起北西侧，区内构造极为复杂，西、东为经向构造体系，中部及东部多属新华夏系构造体系，南有纬向构造体系片断，东南角属沾益山字型构造体系前弧东翼的一部分。

区域总体夹持在经向构造体系内，西部经向构造体系主要为小江断裂带的寻甸—功山大断层，东部经向构造体系主要为磨戛—堡子上断裂带。

区内地貌主要受构造、侵蚀、剥蚀、岩溶、堆积作用的控制，根据成因与形态相结合的原则，将区内地貌分为构造侵蚀、溶蚀中山、低中山地貌；构造侵蚀、剥蚀低中山地貌；湖泊堆积地貌。

区内岩性以碳酸盐岩、碎屑岩分布最广，次为新生界第四系松散层。地下水类型以裂隙水为主，次为岩溶水和孔隙水。

根据《中国地震动参数区划图（GB18306-2015）》，该区地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.45s，相应工程区地震基本烈度属于Ⅷ度区。

2 库区渗漏分析

2.1 库区基本地质条件

库区出露地层主要是寒武系和志留系，另有少量第四系松散层。

寒武系（∈）：分布于库区大部地区。①下统沧浪铺组红井哨段（∈1ch）粉砂质泥岩、泥岩，泥页岩夹岩屑砂岩，厚度226～270m；下统沧浪铺组乌龙箐段（∈1cw）细砂岩、粉砂岩夹泥质页岩，厚度152～161m。②下统龙王庙组（∈1l）灰色疙瘩状泥质、砂质厚层状白云岩夹薄层粉砂岩，厚度129～210m，与下伏地层整合接触。③中统陡坡寺组（∈2d）粉砂质泥岩、粉砂岩夹泥质灰岩薄层，厚度91～122m，与下伏地层整合接触。④中统双龙潭组（∈2s）细晶白云岩、泥质白云质夹灰色薄层泥质灰岩，厚度118～142m，与下伏地层整合接触。

志留系（S）：主要分布在近坝址地区及库盆右岸。①上统关底组下段（S3g1）为泥质页岩、粉砂岩、含砾砂岩夹泥质灰岩。厚度52～246m；上統关底组上段（S3g2）为泥岩、钙质泥岩、细砂岩夹泥灰岩，厚度52～135m，与下伏地层整合接触。②上统庙高组下段（S3m1）为泥岩、粉砂质泥岩夹薄层泥灰岩。厚度158～325m；上统庙高组上段（S3m2）为疙瘩状或瘤状含生物碎屑灰岩，局部夹泥岩、粉砂岩，厚度95～250m，与下伏地层整合接触。③上统玉龙寺组下段（S3y1）泥岩、粉砂岩夹泥灰岩，厚16～196m；上统玉龙寺组上段（S3y2）页岩夹灰色泥灰岩薄层，厚81～198m，与下伏地层整合接触。

泥盆系（D）主要分布于库区外东北部局部山顶处。下统西山村组（D1x）为粉砂、细砂岩夹钙质泥岩及泥岩，与下伏地层整合接触。

第四系（Q）：主要分布于库区内外地势低洼及坡地上，呈零星分布。

库区构造线主要呈北东向展布。坝址区下游褶皱发育，为照福铺复向斜，自西北向东南依次由马过河向斜、下土桥背斜和中尹堡向斜组成。

库区地处长江流域与珠江流域分水岭地带，地形分水岭处于库区东部，库区所在马龙河自东向西流入西部牛栏江，马龙河谷为区内最低排泄基准面，因而库区总体地势北东高，南西低，山体总体呈北东向延伸，与主构造线方向相一致，河流切割地带形成山间谷地。库盆谷地多为“U”形谷，谷地较开阔，河流蜿延于谷地内，总体流向由南东向北西。由于库区两岸山体由砂岩、泥岩和碳酸盐岩相间产出，地貌形态属侵蚀溶蚀山地。砂、泥岩形成侵蚀山丘和冲沟，碳酸盐岩则形成石丘及少量峰丛，其间散布有洼地。

库区物理地质现象主要表现为风化、崩塌及岩溶。砂泥岩出露区山坡相对较为平缓，主要表现为风化，钻孔揭示一般全风化岩体较薄，厚度多小于5m，强风化较厚，尤以山坡及山顶为甚，一般厚度小于20m；第四系松散体堆积地带，地形平缓，一般小于10°，未见滑坡及泥石流现象，由于区内植被尚可，主要表现为轻度水土流失； 碳酸盐岩地区山坡相对较陡，一般为15°～45°，局部为陡崖，崖顶地表所见卸荷带宽度小于5m，∈2s与∈1l白云岩出露区主要物理地质现象为岩溶，地表所见溶沟、溶槽，深度小于1m。

区内岩性以碳酸盐岩、碎屑岩分布最广，次为新生界第四系松散层。地下水类型以裂隙水为主，次为岩溶水和孔隙水。

2.2 水库库区渗漏分析

库区位于照福铺复向斜之次级向斜—中尹堡向斜的东南翼，组成岩石为∈1cw、∈2d、S3g砂、泥、页岩及∈1l、∈2s、S3m碳酸盐岩，砂、泥、页岩含风化裂隙水，透水性差，属相对隔水层。碳酸盐岩含岩溶裂隙水，透水性相对较好，属相对含水层，这些含水层组间均具有相对隔水层的存在，现对上述岩溶含水层（∈1l、∈2s、S3m）与库区蓄水条件分述如下（图1）。

库区∈1l、∈2s碳酸盐岩岩溶含（透）水层总体呈北东至南西向的条带与库盆总体走向近于垂直。库盆周边受F1、F3、F4等断层切割，虽有一定程度的错位，但基本相连。

2.2.1 支流车章河及库区北部

库区北部回水至小车章村以上的S3m碳酸盐岩内，S3m碳酸盐岩为一封闭孤立的岩溶含（透）水岩体，为中尹堡向斜核部地层，形成独立的水文地质单元，整个地块具补给快，径流排泄也快的特征，在地块边缘可见地下径流集中排泄点，小车章村附近出露泉点高程1936～1953.4m；角家村出露泉点高程1943.3m；大车章村附近出露泉点高程1935.5～1942m，多分布于河谷低凹处的碳酸盐岩两侧。该向斜基底地层岩性为S3g2泥岩、页岩及泥灰岩、泥质灰岩组成的相对隔水层，S3m碳酸盐岩水文地质单元的最低排泄基准面为车章河，因此库区北部右岸不存在S3m碳酸盐岩的渗漏问题。

马龙河支流车章河右岸水库存在地表分水岭与地下水分水岭，且地表分水岭与地下水分水岭相一致，地下水分水岭高于水库正常蓄水位，库水不存在通过车章河右岸向下游邻谷渗漏问题。

2.2.2 水库北东方向格里—干冲一线

北东部碳酸盐岩岩溶含（透）水层与库内碳酸盐岩相连并延伸出图。马龙河基本沿岩层走向由北东进入库内，马龙河两侧树枝状河流及常流水冲沟内的地表水均向马龙河排泄。

位于云水机械厂碳酸盐岩地层内出露的W2号泉水点高程为1943m，高于正常蓄水位1938.5m以上4.5m，流量1.96l/s；证实库区北东部延伸出图的碳酸盐岩存在隔水层底板，地表水、地下水远远高于正常水位，属于地下水补给河水，马龙河为最低排泄基准面，所以水库北东方向不存在沿碳酸盐岩向库外渗漏的条件。

2.2.3 水库南东方向干冲—小石洞一线

碳酸盐岩呈条带状与∈1cw砂泥岩相接触，碳酸盐岩构成带状的岩溶含（透）水层沿库区及库岸分布。高于正常水位以上为∈1cw砂泥岩相对隔水层阻隔，并且树枝状常流水溪流均流向库内马龙河，常流水高程远远高于正常蓄水位线1938.5m。中罗贵碳酸盐岩中出露的泉点（W5）高程1920m，流量16l/s。以上情况说明：水庫南东方向干冲—小石洞一线地表水、地下水远远高于正常水位，属于地下水补给河水，马龙河为最低排泄基准面，并且受∈1cw砂泥岩相对隔水层阻隔库水不会向南东方向的库外的渗漏。

2.2.4 水库南面小石洞—白塔村一线

碳酸盐岩南东面被F1及F3断层错断后与∈1cw砂泥岩相接触；南西面与∈2d粉砂质泥岩、粉砂岩相接触，往旧县方向延伸出图；南面高于正常水位以上为∈1cw砂泥岩相对隔水层阻隔。构成块状—条带状的岩溶含（透）水层。水库南面小石洞—白塔村一线有白塔河及树枝状常流水溪流流向库内马龙河，常流水高程远远高于正常蓄水位线1938.5m。白塔河两岸（白塔铺村附近）碳酸盐岩内出露的泉点（W8、W9、W18、W19、W20）高程在1935～1943m，出露泉点均位于正常回水线附近或者高于正常回水线。以上情况说明：水库南面小石洞—白塔村一线地表水、地下水远远高于正常水位，属于地下水补给河水，马龙河为最低排泄基准面，钻孔证实碳酸盐岩内存在相对隔水层，并且南面多受∈1cw砂泥岩相对隔水层阻隔库水不会向南东方向的库外的渗漏。

2.2.5 水库南西（白塔河左岸）白塔村—下西冲一线

碳酸盐岩岩溶含（透）水层与库内碳酸盐岩相连向梭罗湾方向延伸出图，梭罗湾下游为库区深切邻谷，是车马碧水库库水可能产生邻谷渗漏的地段，为查明分水岭碳酸盐岩内的地下水高程，在最单薄的分水岭位置布置了钻孔ZKKQ1，经勘探查明地下水分水岭高程为1974.80m（观测日期2015.5.31），隔水层底板高程1974m。库区内上西冲冲沟内碳酸盐岩地层中的泉点（W15、W16）高程在1938～1980m，库外石头冲冲沟内碳酸盐岩地层中的泉点（W7）高程在1970～1990m。分水岭两侧深切冲沟内出露的泉点也佐证了地下水分水岭的存在。以上情况说明：水库南西白塔村—下西冲一线地表分水岭与地下水分水岭一致，地下水高于正常水位36.3m，属于地下水补给河水，马龙河为最低排泄基准面，钻孔证实碳酸盐岩内存在相对隔水层，库水不会通过断层及碳酸盐岩向南西方向的库外邻谷渗漏。

2.2.6 水库左岸上西冲—左坝肩一线

为碎屑岩大面积分布地段，山体相对宽厚，由S3g1砂泥岩相对隔水层组成，存在地表分水岭与地下水分水岭，且地表分水岭与地下水分水岭相一致，地下水分水岭高于水库正常蓄水位，水库不存在向库外邻谷渗漏问题。

3 结语

通过以上分析，河谷两岸山体宽厚，库区南部、北部及库首都有砂泥岩隔水层分布；碳酸盐岩呈带状横穿库区向库外北东、南西延伸出图。库区四周地下水位高程均高于河水位高程，属地下水补给河水，马龙河为最低排泄基准面，不存在向库外渗漏条件。库区分布的∈1l、∈2s、S3m层状碳酸盐岩含（透）水层，S3m地层在库区北部小车章—大车章库尾一带形成独立的水文地质单元，地下水向车章河排泄（向库内排泄）；∈1l、∈2s地层在库区范围内也形成了封闭独立的水文地质单元，地下水向马龙河排泄（向库内排泄）。砂泥岩为相对隔水层，存在地形分水岭及地下水分水岭，库水也不会向邻谷渗漏。根据实地调查，库区内及库区周边大量出露的泉点高程多高于正常蓄水位。因此，库水不存在渗漏问题，库区蓄水条件良好。