冯家桥水库岩溶渗漏分析及防渗方案研究

王太银，陆广良，冯 福，赵 超

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

1 工程概况

黔南岩溶水文地质条件复杂，给水库成库条件分析判断带来很大的难度，拟建水库正处于黔南岩溶分布区中部，新坝址在原冯家桥水库老坝下游160m河段(老坝顶高程1034.7m，蓄水时而翻坝，库尾至上游2.4km河段为季节性河流)，河床高程1020.0-1022.0m，坝址以上集雨面积14.54km2，最大坝高43m，正常蓄水位为1054.0m，库容158万m3，校核洪水位1056.76m，对应总库容206万m3，工程规模为小(1)型。

2 水库区基本地质条件

2.1 地形地貌

冯家桥水库建库河段蜿蜒曲折，建库河流流经蛮弄村下游入伏消水洞，至老水库库尾出现长约2.4km的季节性干涸河段，总体呈近东西向展布，河床高程1020-1054m，宽2-12m，回水长约2km，平均比降16.5‰。两岸地形较缓，地形坡度5-15°，高程多在1050-1200m之间，属低中山溶蚀缓丘地貌。地貌特征见图1。

图1 水库地貌图

董照河河床高程945m-1005m，比1054m正常蓄水位低60-100m，为左岸河间低矮邻谷；山岔河位于水库右岸3.4km一带，河床高程880m-950m，比1054m正常蓄水位低150-176m，为右岸河间低矮邻谷；建库河流行至坝址下游约2.5km的石板寨转向SW，河床高程885-950m，比正常蓄水位低105-170m，构成下游河弯低邻谷，最终在屯边汇入山岔河。

2.2 地层岩性及构造

①C1d1-2-4灰、灰黑色中厚-厚层含燧石结核灰岩，层间夹少量炭质、砂质泥岩，厚50-60m；②C1d1-2-3黑色炭质泥岩与灰黑色碎石结核灰岩构成不等厚互层，厚25-35m；③C1d1-2-2灰、灰黑色中厚-厚层含燧石结核灰岩，层间夹黑色炭质泥岩，厚144.5m；④C1d1-2-1灰黑色中厚层灰岩与黑色炭质泥岩互层，厚33m。

水库区处在雅水背斜东翼向克度向斜倾斜地带，无区域性大断裂穿过，地质构造较简单。库区岩层总体呈单斜状，倾向129°-190°，倾角较平缓，以8°-12°为主。

2.3 岩溶水文地质

C1d1-2-4为强岩溶含水层；C1d1-2-3为相对隔水层；C1d1-2-2构成库盆及两岸中等含水岩组，；C1d1-1和C1d1-2-1为相对隔水—弱岩溶透水层。

受岩溶控制,老水库库尾上游至蛮弄村消水洞k3河段成为排泄型干河谷,经联通试验证明,地表水在此入伏后,既有纵向排泄,又有横向排泄的特征；水库水文地质的主要特点为:左岸为地下水补给河水、老水库库尾上游至蛮弄村消水洞k3河段为排泄型干谷(zk5水位高程1029.2m)、坝址区两岸地下水均高于河水，补给河水(zk1水位高程1059.5m、zk8水位高程1087.0m、zk11水位高程1066.4m，czk7水位高程1065.6m)。整个库盆自然河段水动力特征是补、排型兼而有之，库盆上游干河谷段天然即存在外漏，查明外漏去向、位置、范围及渗漏量等是本水库能否蓄水的关键，分析过程见下述：

2.4 水库左、右岸低邻谷渗漏分析

水库左岸发育董照河，为水库左岸低邻谷，但河间地块较宽厚，有C1d1-1隔水性能较好的地层逐渐爬升，且无导水性断裂横穿破坏，左岸zk1水文地质钻孔揭露河间地块地下分水岭高于水库正常蓄水位，库水向左岸邻谷产生渗漏的可能性小，此不赘述。本节重点对右岸河间地块的渗漏可能性进行分析：

右岸发育有平行发育的山岔河，为水库右岸低邻谷，河间地块最短距离为3.4km，分水岭高程1100-1185m；分水岭顶部地层为C1d1-2-4为强岩溶含水层；中上部为C1d1-2-3属相对隔水层，岩层倾向SE，至右岸邻谷山岔河下游已完全倾伏；中至下部为C1d1-2-2属中等含水岩组，至右岸山岔河低邻谷埋深40m以上；经调查水库右岸无大的断裂切割破坏；右岸水文地质zk12钻孔水位高于河床水位，经过一年的水位观测且通过栓塞观测内管水位，最低水位为32.6m(高程1076.8m)，水位能较迅速恢复的1084.9m，水库与右岸低邻谷存在高于水库正常蓄水位的地下分水岭；库水向山岔河渗漏的可能性小。

2.5 水库下游河弯低邻谷岩溶渗漏分析

建库河流明暗交替，三次出现干涸、悬托情况，分别为：蛮弄—冯家桥库尾河段、老坝至下游ks2河段和石板寨至ks3河段。其中蛮弄—冯家桥库尾河段和石板寨—ks3河段长期断流，仅在洪水期有地表明流，老坝至下游ks2河段向下游地表明流大幅度削减。建库河流地表明流总体情况见图2。

图2 纳排河水流量变化关系示意图

为了解建库河流和周边泉水的流量变化情况，从2017年8月29日至12月15日进行了测流工作(分析数据采用测流时间段为12月13-15日，无异常气象情况)，建库河流采用同期数据进行比较分析，以了解不同河段的流量变化关系,成果见表1。

根据测流成果，计算水库区枯期地下水迳流模数为5.83-7.82L/s·km2，平均值6.3L/s·km2。据1/20万《罗甸幅区域水文地质普查报告》，董照—定理—抵季一带的C1d1-2-2地下水迳流模数为5.5-6.75L/s·km2，本次测流成果可靠。假定建库河流迳流模数采用坝区一带迳流模数5.83L/s·km2，反推纳排河出口一带河床流量应为136.8L，CL16+CL17实测为186L，增加了49.2L，增加的流量与ks35泉水流量(42L/s)基本吻合，库盆河水补给右岸地下水，建库河流上下游流量出现反常情况。

表1 河道及泉水测流成果表

建库河流流至石板寨时，转向SW，河床高程890-930m，构成河弯低邻谷，河弯地块分水岭高程1100-1138.3m，分水岭地块宽1.5-2.7km。河弯地块分布C1d1-2-2和C1d1-2-4地层，属中等-强透水层，以浅切碟状洼地和小型岩溶管道为主；经对zk5钻孔水位进行长期观测，地下水位为1029.2m，低于相应河床(高程1050m)20.8m，水库与下游河弯之间存在地下水低槽带，河水补给地下水。

在测流分析、水文地质钻孔水位观测基础上，经进一步调查，河弯下游河床右岸分布有ks35泉水，流量较大且较稳定，流量为15-60L/s，有承压性质，且泉水出露点地层为C1d1-2-2灰岩中等岩溶层位，与水库所在层位相同。

综上，建库河流上下游流量出现反常情况，右岸河弯地块无地下水分水岭，建库河水补给地下水，且正常蓄水位以下有岩溶发育中等的C1d1-2-2地层通向库外(见图3)，库水通过该地带向下游渗漏的可能性大。

图3 水文地质剖面图

3 防渗方案的确定

3.1 渗漏量估算

水库库尾河水经zk5地下水低槽一带向ks35泉水产生外漏，渗漏量采用ks35泉水平均流量(取37.5L/s)估算得出现状渗漏量为118.26万m3/a，占年迳流量880万m3/a的13.4%，库水位增高后渗漏量将更大(取洪水时泉水流量60L/s)估算得189.2万m3/a，占年迳流量21.5%，水库失去效益，水库右岸地下水低槽带必须进行防渗处理。

3.2 防渗方案研究

水库无左、右低邻谷渗漏问题；下游河弯低邻谷——纳排河下游段河床及两岸出露的C1d1-2-2灰岩夹泥岩层位与水库直接连通，右岸zk5钻孔地下水位低矮，河弯下游有ks35发育，泉水流量15-60L/s，且有承压性质，泉水所在层位与水库所在层位均为C1d1-2-2灰岩，泉水与zk5地下水连通,通过前述地下水迳流模数分析得到验证，需进行重点防渗；坝址一带主要为裂隙渗漏带，可通过常规防渗予以解决。

3.3 防渗帷幕线布置

1)坝址区：左岸→左坝肩→趾板→右坝肩→右岸山体。

2)zk5地下水低槽带：水库岩溶发育方向总体呈NW-SE向,分析zk5一带岩溶发育方向呈NW-SE向,建议右岸zk5一带防渗线垂直zk5地下水低槽带，向两边延伸，右端向库区小分水岭延伸200m，接正常蓄水位与地下水交点，左端点向马场寨大山方向(大分水岭)延伸280m，接正常蓄水位与地下水交点。

4 结 语

水文地质勘察工作中，若存在下列现象之一：①水库周边有连续性、稳定性、可靠性较好的相对隔水层分布高程高于水库正常蓄水位，且构造封闭条件良好；②水库与邻谷存在高于水库正常蓄水位的地下水分水岭；可以认为水库不存在邻谷渗漏问题。

若有下列现象之一：①河流有明显的河水漏失现象，河水补给地下水，上下游流量出现反常情况；②水库正常蓄水位高于邻谷河水位，河间地块地下水分水岭低于正常蓄水位，且正常蓄水位以下有通向库外的中等以上透水层，使库内外可溶岩组成有水力联系的岩溶含水系统；则认为水库存在渗漏问题。文章通过岩溶水动力条件、分水岭地下水位高低进行综合研判，最终提出合理、经济、可靠的防渗设计方案，由原全线防渗，优化为“地下水位低槽带”重点防渗，防渗长度减短了1100m，防渗工程量节约40%。