云南腊姑河水库大面积可溶岩区建库研究

林李珍

(福建路港（集团）有限公司，福建 泉州 362300)

腊姑河水库建于金沙江二级支流新庄河上游的腊姑河上，距云南省华坪县县城约62 km。水库位于腊姑河中段，大坝为混凝土面板堆石坝，坝高84.0 m，正常蓄水位高程为2195.34 m，总库容1278.0万m3。水库于2013年7月10日大坝封顶，2015年12月工程完工，2016年5月下闸蓄水，库区蓄水情况正常。

腊姑河自北向南流，坝址河床高程约2120 m。水库库盆狭长，总体地势北高南低，相对高差300 m～500 m。库区右岸西侧为永宁坪小盆地，高程2564 m左右；左岸地形分水岭高程2370 m～2530 m，发育有低邻谷腊么河。库区岩性主要由碳酸盐岩组成，除在两岸分水岭一线分布有少量岩浆侵入岩脉外，主要为震旦系灯影组（Zbd）：白云岩、白云质灰岩及泥灰岩，间夹厚0.05 m～2 m褐黄色粉砂质泥页岩夹层；震旦系观音崖组（Zbg）灰岩段（ZbgLs）和砂岩段（Zbgss）。水库回水均处于灯影组内，区域厚度大于400 m。对库区会否产生岩溶渗漏有决定性影响。

库区构造以NE向为主，NW、EW及SN向次之，主要发育断层两条，但对岩溶渗漏不构成重大影响。相对含透水岩组为第四系松散层及泥盆、震旦系灰岩、白云岩，富水性极强至强；相对隔水岩组为碎屑岩类地层及岩浆岩类地层，腊姑河为库区相对排汇基准面。地下水类型以岩溶水与基岩裂水为主，在山坡的不同高度上通常有泉水出露，具明显的分层特征，泉水的丰、枯期流量变化在裂隙水区一般为1～5倍；岩溶水一般为10～50倍，最大达230倍之多[1]，反映出地下水动态变化较大，裂隙之间连通性差，上、下含水层之间水力联系甚弱，地下水多数呈就地补给、就近排泄的特征。

水库在选址时受上述地形地质条件限制，库区位于震旦系灯影组可溶岩地层内，正常蓄水位以下可溶岩占98%以上，库岸东侧大面积可溶岩连通低邻谷腊么河，存在产生库区岩溶渗漏的客观条件，库区岩溶渗漏问题由此成为建库成败的关键因素。如何科学有效地查明库区岩溶水文地质条件，论证清楚岩溶渗漏对建库的影响程度，是水库能否建库的关键性技术问题。

1 库区岩溶发育特征

1.1 区域岩溶发育分层

根据工程区内典型纵横剖面分析，区内发育有5级剥夷面，高程为 3300 m～3400 m、2900 m～3100 m、2600 m～2700 m、2300 m～2400 m、2000 m～2050 m。

根据区域岩溶发育特征，岩溶发育垂直方向上可分为5层[1]，对照工程区剥夷面与区域岩溶发育分层可以看出，二者在高程上具对应关系，见表1。

表1 工程区剥夷面与区域岩溶分层高程对应关系

库盆回水线高程范围在2120 m～2200 m之间，工程区河段位于Ⅳ级与Ⅴ级剥夷面之间，处在区域岩溶第④、⑤层之间的岩溶发育较弱期间，此时段地壳新构造运动以快速垂直上升为主，库盆内不具备发育大规模的水平岩溶现象。

1.2 库区岩溶发育形态

区域内地表碳酸盐岩溶蚀作用强烈，发育有溶丘、峰丛、洼地、槽谷、漏斗、落水洞、溶洞和溶丘、石芽等多种岩溶形态。但库区受区域岩溶时段控制，据地质测绘与钻孔揭露，腊姑河两岸岩溶发育较弱，无大型溶洞、落洞、伏流、溶洼等，地表岩溶以石芽小溶隙及岩溶泉为主，钻孔、平硐内以针状小溶孔、溶纹为主，未见有大的岩溶发育，与区域岩溶发育规律相吻合。

2 控制库区岩溶发育的主要因素

2.1 区域岩溶期的制约

当地壳上升处于稳定期时，岩溶发育呈水平型，地壳上升强烈时，岩溶呈垂向型。岩溶与岩溶地貌的发育程度与地壳运动抬升期或稳定期的持续时间有关，稳定期的时间越长，岩溶越发育[2]。库区河段处Ⅳ级(2300 m～2400 m)与Ⅴ级剥夷面(2000 m～2050 m)之间，属地壳运动快速上升期，库盆回水线高程位置在2120 m至上2200 m之间，属于区域岩溶第④（2300 m～2400 m）、⑤（1800 m～2000 m）层之间岩溶发育较弱期间。腊姑河河床坡降2.5%～17%，水流湍急，沿岸侵蚀台地发育较弱，阶地不发育，均表明腊姑河处在地壳新构造运动以快速垂直上升为主地段，因此，腊姑河水库库区岩溶与区域岩溶发育规律一致，处在岩溶发育较弱期间。

2.2 岩性、构造差别造成岩溶程度不均一

岩溶发育因岩性结构、矿物、化学成分不一，以及受褶皱、断层影响，岩溶发育程度具明显不均一性[3]，其中岩石的矿物化学成分对岩溶发育强弱起决定性作用。工程区试验资料成果显示，D22～D3及 ZbgLs灰岩碳酸钙含量高，一般 80%～90%以上，相对溶解速度为1～1.2左右。而Zbd白云岩以含碳酸镁为主，相对溶解速度仅0.1～0.5，工程区岩溶发育由强到弱的岩性顺序依次为:石灰岩、白云质灰岩—泥质灰岩—白云岩，见表2。

表2 工程区碳酸盐岩化学成分及溶解速度

因此，工程区内中—上泥盆统D22～D3、观音崖组ZbgLs灰岩为主的地层岩溶作用极为强烈，洼地、槽谷发育，漏斗、落水洞、伏流分布普遍，溶洞暗河较多；震旦系灯影组Zbd白云岩虽然分布面积大，但岩溶发育较弱，主要是白云岩成份为Ca.MgCO3，加之有厚0.05 m～2 m的泥页岩夹层分布，使地下水的径流受到限制，地表以溶纹、溶隙及小型溶沟为主，未见明显漏斗、落水洞、溶洞发育。

2.3 地下水排泄基准面的控制

库区地下水排泄基准面总体为腊姑河河床，所有库区地下水必先排泄入腊姑河后再向下游通达河径流，因此河床以下岩溶发育相对岸坡弱。从库区勘探钻孔压水试验资料上看，进入河床以下后岩体透水率迅速减小，多为弱至微透水，岩体相对完整，取出岩心岩溶多以针孔状溶孔为主，未见有其它形式岩溶发育。

2.4 地下水动力条件的限制

工程区调查到的泉点流量0.01 L/s～700 L/s，随季节动态变化显著，分布高程主要集中在2200m～2400m和2500m～2600m，具明显的分层特征。反映出裂隙之间沟通性较差，上、下含水层之间水力联系甚弱，地下水之间水循环较差，不利于较大规模的岩溶发育。坝址及库区勘探亦证实，库区岩溶在地下水季节变动带灰岩多以发育小溶洞、蜂窝状溶孔，白云岩以发育溶隙、针状溶孔、溶痕为主，而在地下水位以下部位，地下水深部循环差至微弱，岩溶不发育。地下水动力条件对岩溶发育形态的控制作用明显。

3 岩溶渗漏分析

3.1 水文地质分区

根据库区地层岩性、透水性特征，库区水文地质岩组划分见表3。

表3 库区水文地质岩组划分

依据库区地形分水岭、相对隔水层岩组与含透水层岩组的空间分布规律，工程区可分为4个水文地质单元(区)。

水库位于Ⅱ区，地层以Zbd白云岩为主，另夹Zbg粉砂岩、灰岩条带，隔水层为ZbgSs、D21、∈1砂页岩。各水文地质分区特征及水力联系如下：

（1）Ⅰ区位于库区右岸分水岭以西，地面高程约2750 m，近水库一侧地形分水岭分布有T3sh、Zbgss及ξπ53隔水岩组，出露连续且厚度大于200 m，截断了Ⅰ区与Ⅱ区的水力联系，地下水的排泄基准面是其南面河床高程为2400 m～2500 m的楚依河，远高于水库正常蓄水2195.34 m，腊姑河为其最近的低邻河谷，水库右岸不会向Ⅰ区产生渗漏。

（2）Ⅲ区位于库区北部分水岭以北，地层以D3～D22、T3bg为主，有低邻谷鱼必河，河底高程2000 m～2200 m，低于正常蓄水位高程0 m～200 m。地形分水岭宽约10 km，呈NW向展布，高程2488 m～2747 m，近库一侧有D21页岩、砂岩、粉砂岩及∈1细砂岩、泥岩、粉砂岩隔水岩组呈NW向连续分布，地表出露厚度大于500 m，阻断了库水向Ⅲ区方向的渗漏。且从地层展布及泉点上分析，腊姑河源头即发育于该分水岭，库区所在的Ⅱ区与鱼必河所在的Ⅲ区间存在地下分水岭，地下水位远高于正常蓄水位，水库库尾不会向Ⅲ区的鱼必河方向产生渗漏。

（3）Ⅳ区位于库区左岸分水岭以东，地层为Zbd白云岩夹厚0.05 m～2 m褐黄色粉砂质泥页岩，局部地表出露辉长、辉绿岩脉。存在库区低邻谷腊么河，腊么河河床高程1920 m～2000 m，比水库正常蓄水位低250 m～300 m，地形分水岭宽4 km～6 km，水库左岸存在向Ⅳ区腊么河渗漏条件。因此，水库左岸是库区渗漏研究的重点部位。

3.2 库区泉点分布规律

坝址以上库区内共调查到59个泉点，其中左岸28个，右岸31个。左岸泉点分布较均匀，全部出露于zbd地层中，多出露于非可溶岩夹层附近，有27个分布在高程2200 m～2300 m，高于水库正常蓄水位高程2195.34 m，约占左岸泉点的96.4%。右岸泉点则分布极不均匀，坝址右岸W11号大泉至库尾仅出露4个泉点，库尾以上至腊姑河源头发育了25个泉点；在高程分布上明显分为两层，第1层共有24个，集中分布在高程2250 m～2450 m，约占右岸泉点的77%；第2层共7个，集中分布在高程2550 m～2650 m，约占右岸泉点的23%，流量相对较小。

通过泉点分布规律可以看出，出露高程均高于水库正常蓄水位2195.34 m，分层特征明显，说明水库正常蓄水位以下至河床方向垂向岩溶不发育，水库两岸存在高于库水位的地下水，是库区不具备向库外产生大规模岩溶渗漏的有利证据之一。

3.3 渗漏分析

综上所述，库区右岸及库尾不存在库水向外渗漏条件，仅库区左岸存在向东侧低邻谷腊么河渗漏条件。

综上工程水文地质条件，虽然左岸低邻谷腊么河河底高程1920 m～2000 m，比水库正常蓄水位低250 m～300 m，地形分水岭宽4 km～6 km，但腊姑河水库建库后不会向该低邻谷产生大规模岩溶渗漏，依据有四点：

（1）库盆正常蓄水位以下受区域岩溶控制岩溶弱发育，钻孔及平硐内未揭露有较大岩溶形态发育，相对透水性弱，区内发育的众多泉点均位于正常蓄水位之上且分层特征明显，地下水循环较差，不具备发育大规模管道型岩溶条件；

（2）库区左岸钻孔内地下水位长期观测数据显示，低邻谷腊么河与腊姑河间存在地下水分水岭，且高于水库正常蓄水位2195.34 m，库水向该低邻谷产生岩溶渗漏的可能性很小[1～4]；

（3）Zbd2白云岩夹薄层泥页岩层位内出露有众多泉水出流补给腊姑河，从泉点分布及发育规律上看，绝大多数出露在2200 m～2300 m高程，高于河床80 m～100 m，且高于正常蓄水位2195.34 m，亦佐证了高程2200 m以岩体下透水性相对较弱及左岸地下分水岭的存在；

（4）左岸分岭附近沿高程分布较连续的辉长岩、辉绿岩条带和极薄层状泥页岩夹层具一定隔水作用，故形成出露的众多泉点具明显的成层性，地下水循环条件极差。且受区域岩溶期及左岸地层岩性、构造控制，左岸岩溶不发育，不存在连通低邻谷的管道型岩溶。因此，左岸不会向腊么河方向产生岩溶渗漏。

3 结语

通过分析，腊姑河水库库区不会产生大规模岩溶渗漏，建库条件是成立的，经水库蓄水验证后情况与分析结论一致。因此，对大面积可溶岩区建库中的岩溶渗漏问题，应结合区域夷平面发育情况，在分析区域岩溶发育规律，明确所处的岩溶发育期基础上，通过径流区与库区泉点发育规律、透隔水层的空间分布和水文工程地质勘探资料，综合多方面工程水文地质条件相互验证，就可以得出符合客观科学的建库结论。本文通过在腊姑河水库大面积可溶岩区的建库论证实践，可为在类似的特殊地质区建库提供借鉴。