从工程地质条件对某水库库区渗漏的初步评价

2020-05-30张俊杰

资源环境与工程 2020年1期

张俊杰

(云南省水利水电勘测设计研究院，云南昆明 650021)

1 基本概况

根据规划方案，拟评价水库按中型水库规模设计，有支流和干流开发方案。支流方案径流面积约8.1 km2，多年平均来水量约403万m3，来水量较小，若具备成库条件需要从干流引水；干流方案径流面积约89.1 km2，多年平均径流量约4 544万m3，经其他水利工程引用后，剩余入库水量约1 784万m3，来水量满足兴建中型水库的条件。由于支流和干流方案库区均存在岩溶渗漏问题，现需根据工程地质条件对支流和干流方案库区渗漏进行评价比选。

2 支流方案基本地质条件

2.1 地形地貌

支流发源于两山哑口之间，全长约7.6 km，最终交汇于干流。两岸地形坡度大多为20°～35°，局部地段地形陡峻，山顶浑圆。源头哑口至支流上游河床近南东向，河床平均比降约7.2%，该段不具备成库的地形条件；支流上游—下游河床为南东向，河床平均比降约1.4%；下游河床—干流交汇口转为近东西向，河床平均比降约2.2%。库区段河床高程为1 960～2 010 m，左岸地形分水岭高程2 320～2 360 m，相对高差360～400 m；右岸地形分水岭高程2 105～2 300 m，相对高差95～340 m。左岸邻谷为干流河谷，二者河床高程相当，平距约2～2.5 km；右岸邻谷为一深切割河流，河床高程1 300～1 350 m，最小高差约660 m，平距约4 km。

2.2 地层岩性

支流方案库区上游左岸出露地层为奥陶系下统漫塘组(O1m)，岩性为中厚层状石英砂岩夹薄层状细砂岩；河床、右岸、地形分水岭至右岸邻谷一带出露地层为奥陶系下统老尖山组(O1l)，中上部为紫红色薄—中层状泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹砂岩组成，底部为厚层状灰岩夹砂岩组成，二者于河床偏左岸地带呈断层接触。下游库区岸坡出露地层为奥陶系下统岩箐组(O1y)，岩性组合为厚层状灰岩夹薄层砂岩。

2.3 地质构造

支流顺河床方向靠左岸发育一顺河断层，断面东倾，倾角约75°，断裂破碎带宽约30 m，附近岩层产状极乱，牵引褶曲、小断裂极发育。左岸出露漫塘组，右岸出露老尖山组，库区岩层大致倾向西、北西。支流下游库区段以区域性断裂为主导，次级断层发育，岩箐组灰岩夹砂岩以断块形式出露。

2.4 岩溶形态及特征

支流上游两岸地表未见有明显的岩溶形态发育，仅在下游河床右岸发育有落水洞2处，发育高程1 960～1 970 m，平距约700 m，落水洞现已被泥土充填。

2.5 水文地质条件

为进一步查明库区渗漏问题，在支流河床布置钻孔ZK1、ZK2，其中ZK1位于拟建坝轴线河床，ZK2位于拟建库盆河床，根据钻孔揭露及地表出露条件分析，河床覆盖层下伏基岩分布有三条以上灰岩条带，灰岩走向与河床走向基本一致，其间层间褶皱发育，岩层总体倾向右岸库外，钻孔电视表明孔内岩溶发育，多为溶孔、溶隙、溶槽。根据钻孔ZK1揭露，至孔底120.02 m为干孔，灰岩体透水性强；钻孔ZK2孔深120.10 m，终孔稳定水位为88.75 m，水位较低，且该层水位为未揭穿老尖山组底部灰岩前，相对稳定存在于该层中的砂岩裂隙水。对支流进行实测流量，支流上游流量约14 L/s，中游流量约为15 L/s，而流至下游河床时流量仅为2 L/s，至与干流交汇部位支流干涸，据地质测绘推断，支流河床下游段为伏流的入口，向右岸深切割邻谷响水洞出口排泄，响水洞出口为该区域一较大的排泄点，其出口流量达到约1 m3/s。

3 干流方案基本地质条件

3.1 地形地貌

库区地势北高南低，两岸地形坡度大多为20°～35°，局部地段地形陡峻。上游段河床近南北向，河床平均比降约3.8%；中游段河床转为南东向，河床平均比降约5.2%；下游段转为南西向，河床平均比降约1.7%。下游—上游段河床高程为1 960～2 150 m；左岸地形分水岭高程2 360～2 840 m，相对高差400～880 m；右岸地形分水岭高程2 300～2 760 m，相对高差340～800 m。左岸邻谷为一盆地，盆地高程在1 670 m附近，平距约7～8 km，相对最小高差290 m；干流右岸低邻谷与支流右岸低邻谷为同一深切割河谷，该河谷河床高程1 300～1 350 m，最小高差约610 m，距干流下游6～7 km。

3.2 地层岩性

干流方案库盆出露的地层为奥陶系下统岩箐组。受构造影响，岩性组合复杂多样，上游段岩组为厚层灰岩夹薄—中厚层细砂岩、石英砂岩；中游段岩组为厚层灰岩与薄—中厚层细砂岩、石英砂岩互层；下游段岩组为中厚层细砂岩、石英砂岩夹厚层灰岩。两岸地形分水岭地段出露地层岩性为奥陶系下统漫塘组中厚层状石英砂岩夹薄层状细砂岩，与下部岩箐组呈整合接触关系。

3.3 地质构造

干流方案库区河谷为背斜谷，核部岩性为岩箐组，东西两翼岩性为漫塘组，轴面稍向西倾；受多条压扭性断层切割，背斜枢纽不连续，岩性组合也多样。

3.4 岩溶形态及特征

岸坡地表灰岩分布区以垂向溶孔、溶隙、溶槽及顺层面溶隙发育为主，多为粘土夹岩屑充填。上游—下游段深部发育伏流，上游左岸入口以岩溶漏斗、落水洞形式向中游右岸排泄，入口高程2 170～2 200 m，出口高程2 016～2 018 m，具有分散汇入及分散流出的特征；其间的岩性组合为灰岩夹砂岩，入口段岩层北倾，伏流通道段及出口段岩层的倾向由南西转为北西，其间背斜及断层发育，从构造形态来看，伏流具有顺层发育的特征。

3.5 水文地质条件

为进一步查明干流水文地质特征，在干流中游部位拟建水库枢纽区回水线高程附近布置钻孔ZK3，孔深120.84 m。从钻孔揭露情况看，岩性主要为厚层灰岩与薄—中厚层细砂岩、石英砂岩互层。压水试验表明，在灰岩层位中透水率较大，而在砂岩层位中透水率相对较小。终孔后经过半个月的钻孔水位观测，发现钻孔内水位以每天0.2～0.9 m不等的速度下降，最终观测得到的水位为72.79 m，而该层水位为未揭穿底部灰岩前存在于砂岩层位中的地下水，由于砂岩层位中的裂隙沟通底部强透水灰岩层，所以造成水位持续下降，最终测得的水位高程基本与河床高程持平。据收集的勘察资料表明，干流下游段钻孔水位低于河床80 m。根据对干流的实测流量，干流上游流量约67 L/s，中游因有多个伏流出口汇入干流，干流流量约为350 L/s，而流至下游河床时流量为103 L/s，流至与支流交汇部位时，基本干涸。根据地表地质测绘，干流上游段两岸地表岩溶发育，见有溶洞、落水洞等，其中多个落水洞沿河岸与山脚接触带呈线状分布，一部分河水流入落水洞成为伏流入口，导致上游段流量减小，中游段由于多个伏流出口汇入导致流量增大，至下游流量减小直至干涸，该段为伏流入口，向右岸深切割邻谷响水洞出口排泄。干流左岸邻谷为盆地，沿盆地与山脚接触带见有泉水点出露，流量较大。

4 渗漏初步评价

通过地质测绘、钻探、物探等勘察方法，依据水利水电工程地质勘察规范[1]、中小型水利水电工程地质勘察规范[2]，对喀斯特渗漏进行评价。

4.1 支流方案库区渗漏初步评价

支流来水量较小，与右岸低邻谷之间比降约为16.5%，水利坡度较大，且库区覆盖层之下顺河床方向灰岩出露面积较大，构造复杂，发育顺河断层，下游河床大部分时间干涸，岩体透水性强，深悬托型河谷，天然条件下河水补给地下水。支流从上游至下游河床存在向右岸低邻谷响水洞深埋管道型岩溶渗漏问题，河流悬托，不具备成库的地质条件(图1)。

4.2 干流方案库区渗漏初步评价

左岸邻谷为平缓的盆地，盆地高程约1 670 m，平距约7～8 km，相对最小高差290 m，为地下水动力提供了势能条件。库盆出露地层为奥陶系下统岩箐组，岩性为厚层灰岩夹薄—中厚层细砂岩、石英砂岩，左岸为背斜东翼，岩层总体倾向东、北东，正常蓄水位2 075 m，灰岩顶部出露高程2 350～2 400 m，上部地形分水岭及其东侧地段出露地层岩性为奥陶系下统漫塘组中厚层状石英砂岩夹薄层状细砂岩。据区域地质测绘成果初步分析，灰岩夹薄—中厚层细砂岩、石英砂岩的空间展布与盆地边缘连通，位于冲湖积层下部。据钻孔ZK3勘察成果分析，灰岩段岩体中等透水—强透水，近期稳定地下水位高程2 023.3 m，位于灰岩下部的砂岩中，在河床高程附近，远低于水库正常蓄水位；结合盆地地形特征、库盆构造及岩性组合空间展布特征，库区左岸灰岩体不存在地下分水岭，整个库岸存在向左岸盆地渗漏的问题，库区为悬托型库盆。据本次区域地质测绘成果初步分析，下游段河床发育有伏流入口，其间的岩溶发育存在切层发育的可能，旱季还存在河道干涸的现象。据1∶1万地表地质成果初步分析，下游河段与支流下游段灰岩还存在连通的可能性，而后向低邻谷响水洞排泄(图1)。