湖南省郴州市来洋洞水库区水文地质特征分析

屠江东 雷凯世 唐厚智

摘  要  来洋洞水库区位于珠江流域武水一级支流田头水上游，对有效解决苏仙区应急用水问题意义重大。本文对来洋洞水库区的水文地质特征进行了简要阐述，对水库区可能引起的渗漏问题进行了分析预测并提出了建议。

关键词  郴州市;水库;水文地质;岩溶;防渗

中图分类号：P641.1                         文献标识码：A

Abstract： Laiyangdong reservoir area is located in the upper reaches of tiantou river， the wushui tributary of the pearl river basin. In this paper， the hydrogeological characteristics of laiyangdong reservoir area are briefly described， and the possible leakage problems caused by the reservoir area are analyzed and predicted， and suggestions are put forward.

Keywords： Chenzhou city; the reservoir; hydrogeology; karst; seepage control

来洋洞水库区位于珠江流域武水一级支流田头水上游，郴州市苏仙区五盖山镇上埂村，泛五盖山景区和狮子口自然保护区内，是一座以应急备用为主，兼常规灌溉、发电增效、旅游观光等综合利用的水利工程。

近年来，受全球气候变化等因素的影响，极端天气频繁出现，干旱灾害发生频次及影响范围有逐步加重扩大之势。由于境内无抗旱应急备用水源，大旱年会出现严重缺水，特别是五里牌、栖凤渡、马头岭、五盖山、坳上、望仙、良田等乡镇相当部分农作物绝收、工业停产，来洋洞水库建成后，将有效解决应急用水问题。本文对水库区水文地质特征进行了全面分析总结，可为水库区的进一步勘测和建设提供一定的参考与指导。

1  自然地理概况

1.1 地形地貌

水库区属侵蚀构造中山地貌（图1），西面五盖山山顶高程1620 m，北面狮子山（1924m）-高垅山（1284 m），水库区山顶标高大于1000 m，相对高差多在200-500 m之间。区内山坡陡峻，沟谷深切，呈“V”-“U”型谷，河谷比较顺直，利于大气降水排泄。库盆呈长条状的纵向河谷，二侧对称性较差，河床坡降4%-8%左右。

1.2 气象条件

本区属亚热带季风气候区，主要受季风影响，日照充足，四季分明。春季气温低，阴雨连绵;夏天高温湿热，暴雨集中，洪旱交错;秋季干旱少雨，台风入侵较频繁，时有山洪暴发;冬季少严寒，雨量稀少。据郴州市气象局资料统计，多年平均降水量为1471.5 mm，其中3到6月份降水量占全年的51.7%，多年平均相对湿度为79.8%，多年平均气温17.8℃，极端最高气温39.0℃，最低气温-6.8℃。

1.3 水文特征

1.3.1 流域概况

本区位于田头水上游，田头水属武水一级支流，北江二级支流，发源于郴州市苏仙区狮子口，流经来洋洞、合门口、赤石乡和广东省乐昌县黄圃镇，在广东省乐昌县坪石镇汇入武水。田头水流域面积520 km2，干流长67km，干流坡降25.4‰。水库区坝址以上流域面积15.2 km2，干流长度8.24 km，平均坡降7.2%，坝址下游距宜章县赤石乡约17 km，多年平均流量0.55 m3/s。

1.3.2  洪水特性

田头水流域的洪水由暴雨形成，洪水的季节性特点与流域暴雨相对应，暴雨多出现于夏季，最早发生在3月，最迟在10月，最大一日暴雨在400mm以上，在5～8月份发生暴雨洪水的概率约占全年的80%以上。3～6月份，由于季风增强，冷暖气流交汇，形成风面雨、地形雨，其间降水量最大，约占全年的55%;夏秋季受气温高，地面增温快的影响，常常会引起局部性剧烈气流上升，形成降雨;7～9月受台风影响，又会形成台风雨。

田头水流域上游为山区，干流坡降上游陡，中下游较缓，洪水陡涨陡落，一次洪水过程一般为1～2天。

1.3.3  泥沙

田头水流域无实测泥沙资料，邻近的排水片（耒阳站）共有8年泥沙实测资料，统计的多年平均含沙量为0.180 kg/m3，输沙率53.4 kg/s，输沙量为169万t。东江站有1953～1985年共33年泥沙实测资料，统计的多年平均含沙量为0.188 kg/m3，输沙率27.0 kg/s，输沙量为85.4万t。

来洋洞水库坝址以上流域植被好，水土流失为轻度，经比较论证，偏于保守，来洋洞水库的泥沙采用东江站的实测输沙量与年平均流量推求。由此求得来洋洞水库上坝址的输沙量，其中悬移质：多年平均含沙量为0.130 kg/m3，输沙率0.054 kg/s，输沙量为1696 t。多年平均推移质输沙量为424 t。下坝址的输沙量，其中悬移质：多年平均含沙量为0.129 kg/m3，输沙率0.068 kg/s，输沙量为2148 t。多年平均推移质输沙量为537 t。

2  地质概况

2.1 地層岩性

水库区主要出露泥盆系中统跳马涧组（D2t）、泥盆系中统棋梓桥组（D2q）、泥盆系上统佘田桥组（D3s）、石炭系下统大塘阶（C1d）及第四系地层。泥盆系及石炭系以碳酸盐岩为主，次为砂岩、砾岩，局部为泥质岩，第四系地层主要为碎石土。

2.2 地质构造

本区大地构造上处于南岭东西复杂构造带中段北部，初步查明的构造形迹有：东西向构造、南北向构造、华夏系构造、新华夏系构造、山字型构造与旋转构造等五大构造体系。自第三纪以来本区一直处于间歇性的上升，区内无破坏性地震记载，属相对稳定地块。

水库区位于区域北东向东波向斜构造与鲤鱼江-观音座莲扭性断裂构造之间。鲤鱼江-观音座莲压扭性断裂分布于库区左岸，东波向斜则位于库盆右岸，两构造延伸长约55 km，总体走向N15°E，断裂构造倾向南东，倾角40-45°，受此构造带影响库盆区共发育2条断层见表1。

3  水文地质条件

3.1 地下水类型及含水层渗透性

库区内地下水类型主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水，化学类型主要为中性微矿化度的HCO3--Ca2+型水。

松散岩类孔隙水主要为赋存于第四系冲洪积层和残坡积层中，受季节影响变化大，与大气降水、地表水体具有密切的水力联系。河床附近以砂卵石为主，孔隙率大，属强透水层。每当流量减少，大都在砂卵砾石内形成潜流，使河流表面干枯。两岸山坡以碎石土为主，经注水试验数据表明其渗透系数变化在4.3×10-4-7.8×10-4cm/s之间，为中等透水层。由于两岸地形较陡，地表径流快，该含水层水量不稳定。

基岩裂隙水主要赋存于泥盆系中统跳马涧组（D2t）砂岩的构造、层间与风化节理裂隙中，受地层节理裂隙发育程度、走向、贯通性的制约，水量贫乏，分布极不均匀。经压水试验检测到浅部强风化层透水率在5.7-26.7Lu之间，深部弱风化砂岩层岩石较完整，钻孔压水试验测得其透水率<10Lu，为弱透水层见表2、表3。

岩溶水主要埋藏于泥盆系中统棋梓桥组（D2q）、泥盆系上统佘田桥组（D3s）、石炭系下统大塘阶（C1d）灰岩、白云岩、白云质灰岩的溶蚀裂隙、溶洞中，其水量、渗透性受地形地貌、构造條件、岩溶发育情况等控制，地下水分布极不均匀。

3.2 地下水的补给、排泄条件

区内属于中亚热带气候区，降雨量充沛，地表水网较为发育，地下水补给来源主要为大气降水和地表水体。松散岩类孔隙水可由大气降水直接渗入补给，亦可接受河流侧向补给。基岩裂隙水、岩溶水可通过上覆第四系地层间接补给，地表则通过风化裂隙、溶蚀洼地、溶蚀沟槽沿层面与构造溶蚀裂隙入渗补给。

区内山坡陡峻，沟谷深切，利于大气降水排泄。大部分大气降水以地表径流的形式沿山坡汇入沟谷、河流，流出水库区，小部分沿第四系地层及出露的风化裂隙、溶蚀构造下渗。孔隙水遇隔水底板，沿水平方向侧向运动排出;基岩裂隙水多经基岩中的节理裂隙储存、运移，以下降泉形式向河床及沟谷排泄，泉水流量一般Q=0.01-0.4L/S;岩溶水径流于层面岩溶洞穴与构造溶蚀裂隙内，排泄于河床或库盆深部。

3.3 岩溶水特征

库区内岩溶主要发育在泥盆系中统棋梓桥组（D2q）地层内。泥盆系上统佘田桥组（D3s）地层因灰岩中普遍夹微层状泥质条带，溶蚀作用相对较弱，库区内发育岩溶裂隙泉、溶蚀洼地、溶斗、溶洞以及溶沟、溶槽等，没有发现大型、特大型的岩溶洞穴和暗河。以大背坳南侧垭口为界，大一点的岩溶现象均分布在通往库区一侧，库外一侧地表岩溶不太发育，岩溶形态主要为溶蚀沟槽，规模较小。

根据实地勘察与测试，库区内地表出露的溶蚀构造有2处溶蚀洼地，沿北东向展布，呈椭圆形、月牙形;6个溶斗（R1-R6），形态多为圆形或椭圆型，直径变化在1-3 m，深度多在1.5-2 m，R1-R5溶斗分布在右岸大背坳冲沟内，呈串珠状分布，排列方向呈NE向，与岩层走向基本一致，R6出露于1#洼地内;1个溶洞，洞高大于3 m，洞宽大于4 m，呈扁平状，紧靠在山体一侧，常态为干洞，下雨时为雨水下泄通道，洞内进口段空间较大，往深处空间变小，且存在多个分支。地下发育数条有地下水活动的溶蚀通道和一条残存的古溶蚀通道（岩溶发育区）如图2。经灌水试验查明，2#洼地与R1-R5号溶斗以及山体一侧溶洞由同一溶蚀通道相连通，通道内有岩溶水活动，水量中等。古溶蚀通道多被后期钙质充填胶结，充填胶结均较好，导致其联通性较差，岩溶水活动较弱。库内地下水分水岭存在于下图中工程物探A线和B线附近，以大背坳南侧垭口为界，在库区一侧地下水流向库内，在库外一侧地下水流向库外。

4  水库区渗漏问题预测分析

上坝址库区岩性为泥盆系中统跳马涧组（D2t）砂岩，属非可溶岩，但在右坝肩有来洋洞断裂通过，其出露最低标高略高于水库正常水位。该构造产状N30°-40°E，SE∠40-50°，倾向左岸，构造本身及其上盘岩石破碎，导致上坝址右坝肩岩石风化破碎强烈，因此，上坝址右坝肩将是未来库区防渗的重点。

下坝址库区左岸岸坡植被覆盖率良好，无低矮的垭口与邻谷分布，岩性为非可溶岩，岩层走向斜切河谷，倾向上游偏向右岸，倾角中等，对防渗有利，加之左岸无断裂构造通过，因此，下坝址库区左岸形成渗漏的可能性不大。下坝址库区右岸有上埂断裂通过，断裂构造线又是可溶岩与非可溶岩（上盘为灰岩，下盘为砂岩）接触界线，大坝右岸岩溶发育，存在岩溶集中渗漏通道，可能发生较严重的绕坝渗漏问题。

5  结论

1）水库区地下水类型主要有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水，化学类型主要为中性微矿化度的HCO3- -Ca2+型水，其主要含水层为第四系松散堆积层、泥盆系中统跳马涧组（D2t）砂岩、泥盆系中统棋梓桥组（D2q）、泥盆系上统佘田桥组（D3s）、石炭系下统大塘阶（C1d）灰岩、白云岩、白云质灰岩。地下水分水岭以大背坳南侧垭口为界，在库区一侧地下水流向库内，在库外一侧地下水流向库外。

2）水库区右岸有构造断裂，岩溶发育且相互连通，存在岩溶集中渗漏通道，需要重点做好防渗工作。

参考文献/References

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