水库渗漏勘察内容及方法分析

王 博

（四川省水利水电勘测设计研究院有限公司，四川 成都611731）

水利水电工程是中国重要的基础设施和基础产业，工程的建设可有效缓解我国能源紧张的局面。水库作为水利水电工程的重要形式，水库的安全运行直接关系到能源供应以及经济发展。大中型水库工程一般都建设在深山峡谷中，不仅在工程建设初期存在很大的难度，在工程建成投入运营后也面临安全性问题。受到地质条件的影响，水库在投入运营后可能出现渗漏现象。如果渗漏没有被及时发现以及采取有效的处理措施，将会对水库以及下游地区的安全性产生较大的威胁。尤其是对于岩溶地区的水库而言，出现渗漏的几率更大，渗漏的扩散范围以及速度也会更快，产生的直接损失和间接损失也会更大。所以为了确保水库运行的安全性，应该加强对建成后水库的勘察。通过勘察，不仅能够分析水库渗漏的原因和范围，还能够有针对性的制定维护方案。通过对水库渗漏的勘察分析，不仅能够为岩溶地区水库渗漏勘察提供参考依据，同时还能够为工程建设前的勘察以及设计方案提供具有建设性的建议，做好水库渗漏的防范措施，切实提升水库建设质量，为促进我国经济发展创造有利条件。

1 水库渗漏水文地质勘察内容

修建于岩溶地区的水库，由于受到特殊地质条件的影响，容易产生水库渗漏危害。通过对水库岩溶进行渗漏勘察，能够详细了解岩溶基础的地质情况、岩溶的发育规律以及程度，然后判断水库是否存在岩溶渗漏问题。如果发现渗漏，要进一步分析渗漏的方式、范围以及影响程度，然后提出维护措施，避免渗漏问题的进一步发展。对于目前没有发生渗漏，但是存在渗漏潜在威胁的状况，需要有针对性地进行长期的监控和勘察，在后续监控和勘察中如果发现问题，要及时采取处理措施，避免问题的严重化。在开展水库岩溶勘察工作之前，需要明确勘察的内容，通过对勘察内容的分析，可详细了解水库岩溶是否存在渗漏问题。

1.1 地形地貌

地形地貌是水库岩溶基础地质勘察工作的基础内容，通过对地形地貌的勘察分析，能够了解河谷和岩溶的发育历史，分析地形地貌对库区地下水运动的干扰，从而判断水库是否存在岩溶渗漏问题。地形地貌是水库地质勘察中相对较为简单的工作，通过资料查阅即能够对地形地貌有大致了解，然后再通过一定的技术手段对地形地貌加以确认。在勘察过程中，要了解库区是否存在低邻谷、低矮垭口及河湾等地形；调查研究河谷阶地以及剥夷面的发育状态，理清河谷的发育历史，分析水文网的演变进程。通过对以上内容的研究，能够判断水库与邻谷河之间是否存在渗漏的可能性。如果水库的正常蓄水位低于邻谷河水位，一般不会发生岩溶渗漏。如果水库正常蓄水位高于邻谷河水位，则存在岩溶渗漏的危险，需要通过进一步的勘察进行详细了解。地形地貌最为直观，也是对水库岩溶是否存在渗漏的初步判断依据，要想得到更加详细的结论，还需要通过技术手段进行勘察。

1.2 地层岩性及地层结构

地层岩性和地层结构是引起水库岩溶渗漏的因素之一，如果库区内有强渗透性岩体时，其所在区域内就可能成为渗漏的通道。通过对地层结构以及地层岩性进行分析，有利于对库区渗漏边界条件进行研究。如果河流松散堆积物主要是由卵砾石组成，但是厚度不大，透水性强且较为均匀。在河流上游谷坡高陡的条件下，松散堆积物大多分布于谷底，所以在坝基位置容易产生渗漏，处理也相对容易；如果河流松散堆积物是由多层厚度较大的粗、细粒物质组成，一种情况是颗粒自上而下逐层变粗，透水性也会自上而下逐渐变强，此时上部弱水层的透水性和完整程度会影响到坝区的渗漏。另一种情况是粗细粒互层结构，渗漏条件主要取决于细粒是否能够有效阻隔上下粗粒透水层之间的水力联系，这直接关系到对坝基渗漏的控制。以上两种情况都是以基岩作为相对隔水底板，如果是在岩溶地区，下部边界需要移到岩溶漏水带以下。在岩溶地区的水库，因为库区底部没有隔水层或者隔水层埋藏深度较大，则渗漏威胁较大。

1.3 地质构造

河谷大多发育在褶皱和断层地质构造中，如果库区所在地位于褶皱发育地带，则可能伴随着断层和裂隙发育。一旦出现断层，则常会出现渗漏现象。所以在对水库岩溶进行地质勘察时，应该勘察是否存在断层，如果有断层，要对断层的规模、空间形态和分布情况进行勘察。如果断层穿过隔水层，要对隔水层出现缺口的位置进行分析，判断其是否可能出现渗漏。如果在库区中分布较多不规则的断层，断层之间相互交错，再伴有裂隙分布，则会大大增加水库渗漏的风险。在勘察时，如果隔水层相对稳定可靠，且连续分布，则水库岩溶渗漏的可能性较小。如果在隔水层存在断裂和缺口现象，在库区内部和外部的可溶岩会因为联通而导致渗漏。

1.4 水文地质条件

水文地质条件勘察是水库岩溶渗漏勘察的重要部分，因为上述部分提到的地形地貌、岩性和地质结构是加剧岩溶渗漏的直接原因，但并不是形成渗漏的充分条件。在勘察水库的水文地质条件时，要重点勘察含水层与隔水层、含水构造、补给类型、径流情况、地下水类型以及地下水水位等内容，从而判断水库出现岩溶渗漏的概率。地下水分水岭是水文地质勘察中的重要内容之一，地下水分水岭的位置和高程是判断水库是否会产生岩溶渗漏的重要依据。如果地下水分水岭高于水库正常蓄水位，库水一般不会向邻谷渗漏，如果地下水分水岭低于水库正常蓄水位，库水可能向邻谷渗漏。如果水库两侧岩层的渗透性存在一定的差别，或者地下水排泄的基准高程不同，则地下水分水岭的位置可能偏向渗透性较弱或者排泄基准较高的一侧，从而导致地下水分水岭与地表分水岭出现不一致的现象。在岩溶地区，如果有两个初始排泄基准不同的水系统，在排泄基准较低的水系统一侧就会形成较强的势汇，在吸引较多水流的情况下就会增强溶蚀作用，从而导致地下水分水岭的位置偏向于排水基准较高的一侧。随着溶蚀作用的加剧，排泄基准较低的一侧最终会袭夺排泄基准较高一侧的水系统，从而导致岩溶渗漏的发生。地下水分水岭的位置和高程主要受到岩体渗透性、地下水的补给形式、排泄条件、人类开发地下水以及水利工程建设等因素的影响。对地下水分水岭高程和平面位置的确定，一般会通过测量不同地点的泉、水井、钻孔等方式，然后绘制地下水等水位线图。在明确可能发生渗漏的地点后，可通过技术手段加以确定。

2 水库渗漏的水文地质勘察方法

2.1 地质调查及水文地质测绘法

地质调查主要是以不同比例尺的填图为主要手段，比例尺的填图精度直接关系到地质调查的详细程度。水文地质测绘是在已有地形底图和地质图的基础上进行的，其观察内容主要包括含水层和隔水层的性质、厚度、分布和变化规律及断层的水文地质特征，地下水与地质构造、地貌、地下水的补给、运动和排泄情况等等。这两种方式都与绘图有关，并且能够从不同的角度反映出库区的地质条件，所以在勘察时可将二者结合使用。对于这两种勘察方法而言，比例尺的选择都是关键环节，所以要根据实际工作需要，选择适宜的比例尺，以确保地质调查结果的准确性和详细性。对于岩溶地区而言，还要根据实际情况适当增加勘察内容，从更加全面的角度对水库的渗漏问题进行判断和分析。

2.2 地球化学调查法

地球化学调查主要是对岩石、水系沉积物、水等自然介质中的化学元素及其同位素的含量进行测量，来研究其空间分布特征、演化规律以及地质过程等。将地球化学调查法应用于水库岩溶渗漏勘察中，可以通过放射性同位素对地下水的年龄进行估算，通过饱和指数获取地下水的循环速率，进而对库区水文条件进行分析。如果地下水的饱和程度相对较小，则说明循环速度偏快，补给量可能相对偏大，出现渗漏的可能性也较大。还可以对库底地下水的化学类型、矿化度、电导率等水化学特征进行分析，对库底隔水层进行判定，为抑制库水向底部渗漏制定有效措施提供依据。在实际应用中，可根据库区实际状况，选择适宜的化学探测方法，为水库渗漏勘察提供准确的参考依据。

2.3 地球物理勘探和钻探法

地球物理勘探是水库渗漏探测中应用较多的方法，比较常用的物探技术主要包括地震法类、电法类、电磁法类及其他，在实际使用时要根据水库现场环境以及渗漏程度而确定。每种物探技术都有自身的局限性和多解性，为了能够实现对水库渗漏进行精准而快速的探测，还需要对物探技术不断的总结和完善，形成一套有效的物探技术体系。在探测工作中，应该遵循先整体后局部、先粗略后精细，各种物探技术相结合、互相验证、相互补充、相互约束的原则，探测的物理性质越多，所得到的探测结果也更精确，通过各种技术的互补，能够增强探测结果的科学性和合理性。在采用钻探方法时，对于水库岩溶地区，要合理规划钻孔数量，控制好钻探的深度，以确保能够达到钻探的标准，获取精准的数据。

3 水库渗漏的处理方式

水库渗漏的危害性较大，如果在前期没有及时采取有效的防渗措施，在后期可能产生较大的安全事故。所以在对水库渗漏进行勘察后，可根据实际状况采取有效的防渗处理措施，下面对比较常见的防渗方式进行分析。

3.1 岩溶区渗漏处理方法

对于岩溶地区的水库渗漏，通常会采用以下手段进行防范和处理。对于选址阶段的水库工程而言，要尽量规避正在发育的岩溶区域，防止坝基和坝端受到发育岩溶的侵蚀。如果无法避开，可找到促使岩溶发育的雨水来源，然后堵住正在发育的孔洞和雨水来源，阻止岩溶继续发育。对于无法阻止的溶洞，可以采用围栏或者竖井包围的方式，最大程度地降低溶洞对坝体的影响。在坝体和岸体渗漏较为严重的位置，可以采用灌浆的方式形成阻水帷幕，以此来降低渗水的效率。如果渗漏的通道或裂隙的口径较大，可以截断渗水通道。在平时要加强对水库的维护管理，重点巡查容易出现漏水和渗水的部位，防止渗漏对水库造成更大的危害。

3.2 坝基泉水处理措施

坝基泉水是坝体基础不牢的水库较为常见的现象，其渗漏类型主要有孔隙型渗漏、裂隙型渗漏和管道式渗漏。库区的地质条件、岩土分布以及坝基筑造工艺都会对坝基渗漏产生不同的影响，为了减少坝基涌泉渗漏量，可以采取多种方法进行处理。目前较为常见的处理措施有上游水平铺盖、帷幕灌浆、堵塞溶洞、垂直混凝土防渗墙等。采用修筑排水孔、排水渠和减压井等方式，还能够减少渗漏产生的压力和渗流梯度。在实际应用中，还应该根据工程的地质水文条件和渗漏情况，有针对性地选择防渗方式，也可以多种方式相结合，防渗效果会更为理想。

3.3 坝基溶洞、竖井和溶蚀裂隙的处理方法

对于竖井的处理，应先将竖井基岩以上的覆盖层清除掉，然后将毛块石和浆液混合后塞进洞中填紧，最后根据井口的直径选择适宜的材料进行封口。用于封口的材料要符合一定的强度要求，能够承受住坝基的压力。对于倾斜程度不大的溶洞，也可以采用此种方式进行处理。如果溶洞与外界联通的洞口较大，水流通过性也较好，可以设置倒滤棱体，降低水流携带泥沙量，防止后坝坡滑坡。对于小溶洞和溶蚀裂隙的处理，可根据地下水层和坝基之间的距离选择合适的处理方式。如果二者之间距离较近，可挖开隔水层，开辟截流槽。如果二者之间距离较远且隔水层较厚时，可以采用灌浆的方式形成一道屏障来防止渗漏。

3.4 其他处理方式

对于水库渗漏的处理方式，还应该根据水库渗漏的原因有针对性地制定解决方案。在水库选址阶段、设计阶段、施工阶段以及后期的运营管理阶段，都应该将渗漏作为重点防范内容，从各个层面做好防范处理措施，最大程度地避免水库渗漏造成的危害。

4 结束语

随着我国水利水电工程建设水平的提升，工程的建设范围不断扩大。西南地区是我国水资源最为丰富的地区，所以在西南地区建设水利水电工程会取得巨大的经济效益，同时还可缓解我国能源紧张的局面。西南地区岩溶地貌较多，河谷断面较为狭窄，岩石硬度处于中等水平，这为水库建设提供了有利的条件，又可减少投资。但是岩溶地区渗漏现象较为明显，对水库后期运行的安全性有很大影响，所以要加强对岩溶渗漏的勘察工作，为后期的安全运行创造有利条件。但是水库岩溶发育情况较为复杂，周围的水文地质情况也较为复杂，一般的勘察技术很难得到精确的结果，所以要采用先进的勘察技术，明确勘察内容，提高勘察质量。随着我国在岩溶地区修建水库项目的增多，勘察技术更加成熟，经验也更加丰富，为我国水利水电工程的进一步发展奠定了坚实的基础。