广西来宾市内胆水库渗漏勘察与分析评价

吕菲 吕超

【摘 要】广西碳酸盐岩分布广泛，岩溶现象十分丰富，不少水库位于岩溶发育区，为当地生产和生活的水源，但由于岩溶发育，漏水严重，导致水库生产效应发挥不足，有些渗漏严重的水库甚至报废。文章以内胆水库工程为研究对象，介绍了库区的地质条件，阐述其岩溶发育特征，分析岩溶水补排特性，对水库的渗漏情况进行评价，并给出防渗建议，对广西岩溶发育区水库渗漏调查、分析和防渗有一定的指导意义。

【关键词】水库;渗漏;岩溶;勘察;分析

1 工程概况

内胆水库位于广西来宾市红渡镇，是一座以灌溉为主的小型水库，1956年8月动工兴建，1963年3月竣工，库区四面环山，库盆位于封闭峰丛洼地内，洼地平缓呈锅底状，洼地积水由落水洞排水流出背面山脚下15 m后进入地下河。村民把落水水洞堵塞，留1个放水孔作灌溉之用，形成天然水库，总库容量为38万m3，有效库容为30万m3，设计灌溉面积为29.33 hm2（440亩），有效灌溉面积为5.47 hm2（82亩）。1999年因漏水严重，灌溉效益下降，水库报废[1]。

2 区域地质概况

测区碳酸盐岩类地层分布广，由于长期受剥蚀—溶蚀作用，因此形成峰林洼地的地形地貌。洼地至山顶一般高差为200～400 m，地势大致北高南低，地形反差大。在地质构造和水流的作用下，形成绮丽多姿的岩溶地貌景观，包括溶洞、溶斗、落水洞、溶井、天窗、地下河、谷地、孤峰、峰丛和峰林等。

区域地层自石炭系至第四系均有分布，其中石炭系灰岩地层分布最广，二迭系次之，测区均为碳酸岩类地层分布，东部有夹层碳酸盐岩组分布。

测区处于广西“山”字形构造体系之内的大明山构造区，属广西“山”字形构造前弧西翼的一部分，主要构造线呈北西向。中部褶皱除基底较紧密外，其余均较开阔;东西两侧褶皱紧密，走向断裂发育。测区内有6条断层通过，但均未发现有断层活动迹象。根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2015），区域地震动峰值加速度为0.05 g，反应谱特征周期为0.35 s，相应地震基本烈度为Ⅵ度[1]。

3 库区基本地质条件

水库区以封闭内胆洼地为库区，地形为峰林洼地为主，峰丛的个体形态为有着共同基座的若干个聚集在一起的山峰，洼地是分布在峰丛地区中间封闭的低洼之地。地势呈北西高南东低，山顶高程在400～600 m，洼地高程在150～350 m。

库区基岩为石炭系黄龙组（C2h），覆盖层为第四系（Q4）松散堆积物，一般分布在洼地底部，主要是在岩溶作用下岩石被水溶解后所残留下来的富含Fe2O3和Al2O3的红色黏土物质，或含碎块石黏土，部分因洼地水位季节性交替上升和下降的水搬运作用而形成黏土。下伏基岩为石炭系中统大埔组白云岩夹白云质灰岩，上部强溶蚀带裂隙发育，多沿裂隙面发育成溶沟溶槽，岩芯多呈碎块状，揭露层厚5～15 m;下部弱溶蚀带偶见裂隙发育，岩石质地较坚硬，完整性较好。

内胆水库处于广西“山”字形构造体系之内的大明山构造区，直接相关的有F1、F4压性逆断层（见表1）。F1断层为区内最重要的控水构造，与库区季节性泉眼密切相关，既是水库补水的重要通道，又可能形成渗漏的主要通道;F4压性断层岩溶发育，与库区落水洞密切相关。

4 库区岩溶发育特征

4.1 岩溶水文地质背景

流域内岩溶发育程度多与区域性构造密切相关，主要表现在大部分的暗河走向沿区域性断层扩展发育。与内胆水库密切相关的3条暗河中，暗河1与F1断层走向相近，暗河2与F4断层走向相近;暗河3与断层大角度相交，表现与区域背景不吻合，主要因为库区所处的特殊水文地质背景所致。

广西“山”字形构造体系是库区的主要构造体系，受此影响，岩溶发育的方向和分布格局也相应地发生改变。一是相互交错的断层破碎带由原来地下水的主要活动场所演变为存储场所，而受它们影响形成的次级断裂成为地下水活动的主要新场所，控制着暗河的走向;二是在库区下游的古蓬背斜，岩性为（P2）泥岩组，透水性弱，是良好的隔水层，使得整个地区地下水排泄受阻，排泄方向发生改变，与之对应，次级断裂成为新的地下水活跃场所，形成复杂的暗河3。

4.2 岩溶发育一般特征

岩溶发育程度主要受地层岩性、地质构造、区域地下水径流-排泄基准面3个因素控制，地层岩性、地质构造控制着岩溶发育的分布，区域地下水径流-排泄基准面控制岩溶发育的深度[2]。

区内的岩溶发育主要特征如下：①区内构造裂隙包括断层与节理裂隙，走向与断层F1、F4一致，断层呈压性和压扭性，构造岩破碎强烈，透水性中等，常形成导水带，因而季节性泉眼沿构造带发育。②岩层产状及层间裂隙往往对暗河的走向及形成渗漏通道有重要的影响，暗河3局部地段是沿层面发育的裂隙管道流动的。③区内石炭系中统地层主要为白云岩、局部夹白云质灰岩，其他可溶岩层碳酸岩纯度不高，因此区内洼地、暗河大部分發育在石炭系中统地层中。④地壳运动与岩溶发育和岩溶地貌的演变遵循地壳相对宁静期，岩溶沿水平方向发育，形成溶原面和地下水平管道网;地壳急剧抬升期，岩溶沿垂直方向发育，形成起伏较大的各种岩溶地形[1]。

内胆洼地内落水洞高程为275～279 m，洼地内溶斗、落水洞等岩溶以垂直发育形式发育，在库岸岩溶以水平发育形式发育成岩溶管道-暗河2，最终在东南侧内丹洼地的地下河天窗形成明流，排泄高程约237 m，可视为该区地下水文管道网的排泄基准面高程。排泄基准面对岩溶的发育起着控制作用，在排水基面以上，地下水循环交替迅速，溶蚀河侵蚀能力都较强，岩溶发育;在排水基面以下，地下水运动缓慢，溶蚀能力不强，岩溶发育微弱。

4.3 岩溶发育具体形态

（1）地表主要岩溶形态。①洼地：水库主要由洼地组成，F1断层控制雷洞洼地和内胆洼地纵向展布，两者呈串珠状相接;F4断层拓展内胆洼地向横发展。②落水洞：库区的落水洞数量众多，主要分布在库区东南面的山脚，约15个，其大小、形态及规模不一，洞径在0.5～1.2 m，洞底有较多充填物，洞内水位变幅大，是洼地接受和排泄地下水的主要通道。

（2）水平岩溶管道。库区的水平岩溶管道网主要由地质构造和地壳沉降形成，规模较大的水平管道有暗河1、暗河2、暗河3，次一级的水平岩溶管道是各洼地之间相互连通的水平裂隙和规模较小的溶洞。水平管道基本类型有3种：一是由岩体节理裂隙相互连通形成的;二是由岩体内岩溶裂隙、溶沟、溶槽等相互连通形成的;三是由洞形、脉状和管状岩溶水平发育形成的，一般形成暗河。

（3）钻孔揭露溶洞或溶蚀裂隙。钻孔揭露岩溶现象主要为溶蚀裂隙、溶洞，多发育在255～282 m高程，钻孔遇洞率为43.3%，线遇洞率为1.24%。

5 库区岩溶水补排特征

内胆水库是利用封堵洼地的岩溶渗漏通道蓄水成库的，本水库在天然状态下，库水来源除了大气降雨外，还通过库区北侧、西北侧的季节性泉眼径流出来的地下水补给。

5.1 库区地下水动态特征

与内胆水库有直接水力联系的洼地包括雷洞、弄亮等，库区地下水主要由雷洞、弄亮洼地补给，水量、水位等随季节性变化较大。在枯水期，地下水位较低，而在丰水期，洼地水位暴涨，水的流量成数倍乃至数十倍增长。

内胆洼地在每年5月之前基本干枯，从6月雨季来临后，水流形成小河沟状，水位开始上涨，最高达到290 m左右，形成面积约0.2 km2的湖面。水位从10月份随着雨季的结束开始下降，后逐渐干枯，库区干枯后内丹洼地天窗断流。

5.2 地下水补给、径流与排泄条件

地下水主要由大气降水入渗补给而形成。在碳酸盐岩裂隙溶洞水含水岩组裸露地区，大气降水直接通过溶洞、溶蚀裂隙等包气带空隙补给地下水[2]。内胆水库地下水补给来源为季节性泉眼补充;在第四系黏性土覆盖地区，地下水获得补给的方式是以大气降水通过黏性土渗入补给或上游地区的地下水直接径流补给。整个流域的地下水主要朝东南方向径流，最终排泄于南部的滂江河。

内胆水库的地下排泄通道比较明显，主要通过东南面的岩溶通道排泄，即落水洞一带汇入暗河2，最后在库外的内丹洼地天窗出露地表，形成明流排泄，长约470 m。在内胆水库的北面，为雷洞、弄亮洼地，是内胆水库的地下水主要补给来源地，如果内胆水库的蓄水位控制在这些洼地的高程以下，其北面不会出现“倒灌”所引起的渗漏;库区东面，为内胆-内丹垭口，F1断层从该垭口穿过，断层影响带范围岩体裂隙发育，内胆水库蓄水后，内胆洼地通过裂隙密集带向东侧的内丹一带可能会产生一定的渗漏;库区东北面为内胆-那康垭口，洼地高程为304～310 m，该垭口在高程为350 m处，“分水岭”宽约100 m，可能产生渗漏[2]。

6 库区渗漏评价

6.1 水库渗漏类型

内胆水库的渗漏主要有两种方式：一是通过库底，经过洼地内的落水洞渗漏汇入库外岩溶管道外渗;二是通过库岸，由于库水位抬高，通过岩体中的溶隙孔洞、节理裂隙、断层破碎带等穿过山体向库外渗漏。从洼地内的落水洞的分布情况来看，落水洞主要集中在洼地的山脚地带，落水洞高程在275～280 m，西北面的落水洞是洼地主要的补水点，地下水从北西汇入洼地，东南面的落水洞为消水洞，地下水经过这些落水洞通过岩溶通道向库外的内丹洼地排泄。拟建内胆水库渗漏属溶隙与管道混合型渗漏。

6.2 主要渗漏地段

根据地质勘察和物探解译，内胆水库划分为以下4个潜在集中渗漏带。

（1）渗漏带Ⅰ。位于内胆洼地东侧，桩号为渗0+000～0+230，F1、F4两条断层在带内交汇，受断层影响，带内岩体节理裂隙极发育，为岩溶裂隙型，可能产生中等渗透，主要沿F1、F4出库方向渗漏，岩溶发育下限在250～255 m。

（2）渗漏带Ⅱ。位于内胆洼地东南侧，桩号为渗0+230～0+320段，为F4断层影响带，溶隙渗漏区。未见落水洞及管状岩溶通道，可能产生中等渗透，岩溶发育下限在255～260 m。

（3）渗漏带Ⅲ。位于内胆洼地东南侧，桩号为渗0+320～0+560段，该渗漏带主要由地表落水洞、溶隙溶缝等汇入区内的溶洞，形成管道式岩溶通道且与东南侧库外内丹出水口水力联系密切，为库区主要渗漏带，沿F4出库方向渗漏，岩溶发育下限在250 m左右。

（4）渗漏带Ⅳ。位于内胆洼地南西侧，桩号为渗0+560～0+760段，未见落水洞及管状岩溶通道，为岩溶裂隙型，可能产生中等渗透，岩溶发育下限在255～260 m。

6.3 水库渗漏评价

水库库岸存在向库外渗漏的管道岩溶且管道系统复杂，渗漏规模较大，水库集中渗漏严重。同时，存在沿库周岩体溶蚀裂隙或岩体破碎带的散点状渗漏，一般规模不大。

内胆水库在每年5月之前基本干枯，从6月雨季來临后，由地表水的补给及部分地下水的补充，库水位开始上涨，10月雨季结束后，水库逐渐干枯，说明水库渗漏量较大，需采取有效的防渗措施方能成库[1]。

7 防渗建议

库盆东南侧局部落水洞群众以用浆砌石封堵、铺盖，但由于未开挖封堵等原因，因此导致水库蓄水后击穿铺盖层，为了防止水库蓄水后再次形成岩溶塌陷，建议对已封堵铺盖区域及库盆东南侧渗漏带Ⅱ、Ⅲ区域内已出露的落水洞、溶蚀裂隙等岩溶渗漏区进行全面的开挖，清除落水洞内的泥沙，下部用大块石封堵洞底，上部铺盖混凝土防渗处理。

对库周已查明的重点渗漏带渗漏带Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，建议全断面帷幕灌浆，建议做两排防渗帷幕灌浆，防渗帷幕线超过岩溶发育下限3～5 m。

参 考 文 献

[1]吕菲，黄伟纯，苏东涛.广西来宾市忻城县内胆水库工程初步设计报告[R].南宁：广西南宁水利电力设计院，2016（3）：62-103.

[2]彭土标，袁新建，王惠明，等.水力发电工程地质手册[M].北京：中国水利水电出版社，2011：222-225.