实例分析强岩溶地区水库渗漏勘察及评价

陈黎

(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002)

0 引言

水利工程项目一直是中国现代化建设中的重点内容，为社会发展提供稳定的能源支撑，并保护下游水土资源安全。特别是中国喀斯特地貌广布的广西、云南、贵州等强岩溶地区，地形、地质条件复杂，针对库区的水文地质勘察及评价论证是水库是否具备成库条件的重点及难点，关系到整个工程场址的选择及影响整个工程的实施与否。为进一步认识强岩溶地区关于水库渗漏问题的勘察及评价重点，文章以茅天水库为例，通过周边区域从整体到局部、从普通到重点的分析论证，同时针对性采取相应的钻探、物探、试验等手段介绍水库渗漏勘察中勘察及评价重点。

1 工程案例简介

茅天水库位于务川县茅天镇东面的周家河左岸支流上河上游。全流域面积29.95 km2，多年平均径流量2 351万m3，枢纽建筑物主要由大坝、坝顶表孔溢洪道、取放水建筑物、放空兼冲沙建筑物等组成。水库总库容407万m3，正常蓄水位890.00 m，正常蓄水位库容340万m3，最大坝高46.00 m，工程规模为小(1)型。主要任务是农田灌溉兼农村饮水。工程于2014年开工建设，2017年5月通过下闸蓄水验收，同月下闸蓄水运行。目前运行情况良好。

2 水库渗漏勘察重点及评价论证

水库库区两岸山体雄厚，无≤920 m高程的垭口或地形缺口，地形封闭较好。库区河谷为补给型河谷，两岸有地下水通过岩溶通道以泉水或潜水形式向河谷排泄。但库区地表分水岭外侧四周均有低槽谷或深切沟谷展布，西南侧有黄泥坝溶丘槽谷，东南、东和北东侧有深切的洪渡河及其支流冯家沟和大溪沟等，北面有楠木湾和后坪槽谷，水库所在河道下游为旋塘河谷裂点和小渔溪狭谷，库首左右岸均存在较宽较深的强溶蚀区分布，右岸还有与河道流向相一致的溶蚀槽谷，这些均为本水库可疑渗漏区域，下面就针对这几方面分别予以介绍。

2.1 邻谷渗漏评价

西南侧(水库左岸)有与库区河谷近于平行展布的黄泥坝溶丘槽谷(见图1)，与库区河谷相距约3.80 km，两谷间地表分水内岭高程均在1 250 m以上，槽谷谷地高程830～860 m，谷地宽30～50 m，谷地内洼地及落水洞密布，呈串珠状顺槽谷发育，谷地上无地表水系分布。两谷间地块间均为强岩溶层寒武系上统耿家店组(∈3g)、毛田组(∈3m)相连，无碎屑岩组等相对隔水层分布，分水岭两侧的谷坡地带除库内一侧较高处(响水岩)奥陶系下新统南津关组(O1n)中页岩夹层上覆灰岩层中有一流量动态稳定的溶洞水K11(出露高程1 175.00 m，流量0.80 L/s)出露外，其他均未见大的岩溶泉水出露，多以季节性的或小流量的溶隙泉为主。经岩溶水文地质调查，库尾左岸支沟(即响水岩出水洞下游侧)悬托处的伏流段其下潜水均从库区的麻王洞(K1)及下游坡脚的出水溶隙中(W57)出溢，经钻孔揭露左岸坡至河谷存在水力坡降，通过物探测试证实左岸远谷坡段地下水位均在890 m高程以上。同时经区域岩溶水文地质调查，黄泥坝槽谷内地下水补径排系统与库区所在槽谷为各自相对独立体系，黄泥坝槽谷内地下水顺近南北向槽谷北径流，在龙塘坝形成一岩溶潭，并经岩溶管道在闹水源K16出水溶洞排泄。由此推断库区左岸一定范围内地下水是向库内排泄，谷间地块上存在地下分水岭，水库蓄水后向黄泥坝邻谷渗漏的可能性小。

北面(水库右岸)有楠木湾和后坪槽谷等低邻谷，楠木湾槽谷呈北西28°方向展布，与库区河谷呈犄角状，相距约3.40 km，两谷间地表分水内岭高程均在1 150 m以上，槽谷海拔830～900 m，谷地内枯季无地表明流，洼地及落水洞发育；后坪槽谷沿东西向展布，与库区河谷相距约6 km，谷地高程800～840 m，谷地内落水洞发育，有伏流河段与下游小渔溪狭谷相通；两槽谷与水库库区谷间地块间均为强岩溶层∈3g、∈3m相连，无碎屑岩组等相对隔水层分布，分水岭两侧的谷坡地带除库内一侧较高处(大洞)O1n组中页岩夹层上覆灰岩层中有一流量动态稳定的溶洞水K13(出露高程1 130.00 m，流量3.00 L/s)出露外，在斜坡中下部有K2溶洞，出露高程955.00 m，枯季流量约0.30 L/s、K14溶洞出露高程975.00 m，枯季流量约0.50 L/s等小规模溶隙型出水溶洞分布，库区中后部中坝谷坝内右岸有流量动态稳定的岩溶泉水W2(出露高程887.00 m，流量0.80 L/s)出露，右岸坡一定范围内存在较高的地下位，但在分水岭外侧则未见大的岩溶泉水出露，多以季节性的或小流量的溶隙泉为主。同时本次勘察时在右岸经钻孔揭露岸坡至河谷存在水力坡降(平均水力坡降为6%)，且通过物探测试证实左岸远谷坡段地下水位均在890 m高程以上。同时经区域岩溶水文地质调查，楠木湾和后坪槽谷内地下水补径排系统与库区所在槽谷为各自相对独立的体系，楠木湾和后坪槽谷内地下水顺槽谷向北西径流，在小渔溪峡谷东侧边缘以K15出水溶洞形式排泄。由此推断库区右岸一定范围内其地下水是向库内排泄，谷间地块上存在地下分水岭，水库蓄水后向右岸低槽谷渗漏的可能性小。

图1 西南侧(水库左岸)有与库区河谷近于平行展布的黄泥坝溶丘槽谷图

水库东南、东和北东侧(库尾)分水岭高程均在1 250 m以上，分水岭外为陡斜坡地形，直下深切的洪渡河，斜坡上分布有支流冯家沟和大溪沟等，洪渡河河谷高程在400 m左右，冯家沟和大溪沟均为长流水系，两沟谷高程均在750 m以下(见图2)。水库一侧虽山高坡陡，但除谷坡较高处(上坝)O1n组中页岩夹层上覆灰岩层中有一流量动态稳定的岩溶泉水W5(出露高程1 025.00 m，流量1.00 L/s)出露外，其他均未见大的岩溶泉水出露，多以季节性的或小流量的溶隙泉为主，且中坝上游岔河口(890.00 m高程)以上2支沟常年为干谷，仅暴雨时有短时水洪流。而库尾分水岭外侧斜坡上的洪渡河支流冯家沟和大溪沟均以岩溶泉为基流(如W50、K22等)，洪渡河谷深切，与库区高差达400 m、平距约11 km。勘察时进行大量水文地调查工作，并对库区岩溶水和邻谷岩溶水进行了化学分析比对，两侧地下水水化学成分不相一致，为不同的水化学类型，据此推断冯家沟及大溪沟内地下水的补给区域与库区河段不相一致，故水库蓄水后向库尾低邻谷渗漏的可能性小。由于外侧低邻谷分布范围较长，水库若高水位蓄水后仍不排除有向该区域渗漏的可能性，故建议水库蓄水位以库区中坝有常年流水的河道为上限，即以中坝上游岔河口处890 m高程为水库正常蓄水位。

图2 冯家沟与大溪沟高程图

2.2 沿河谷深层向下游渗漏评价

水库库首以下河谷常年为干谷，地表水及地下水多在库盆山龙塘谷坝一带及以下河段河谷下潜于下游山王庙河床内的 K15、W13出溢，经勘探孔资料分析坝址上游河床钻孔稳定地下水位为-8 m，坝址下游河床钻孔稳定地下水位为-9 m，库区库

盆山龙塘和坝址河段稳定地下水埋深8～9 m左右，即库盆山龙塘上游河谷明流段、坝址至山王庙河床段存在平均约10‰的地下水力坡降，结合钻孔揭露和物探EH4测试资料综合分析表明，坝址区河床以下岩溶较发育，强溶蚀带埋深在20 m左右，故水库蓄水后存在河谷深层渗漏问题，需进行防渗处理。

2.3 库首及近坝段渗漏评价

库首左岸山体雄厚，右岸一级斜坡带有一顺河向发育的岩溶槽谷(谷地最低高程在925.00 m以上)。经地表岩溶水文地质调查和钻孔揭露，两岸库首地表及地下岩溶均较发育，左岸地表除上游侧有规模较大呈水平状的麻王洞溶洞外，还有呈溶隙状的K6、K7等陡倾斜溶洞，右岸在靠槽谷下游侧有一小型洼地套落水洞发育，坝址上游侧近河床有呈溶隙状的K9陡倾斜溶洞发育。两岸溶沟溶槽发育，岸坡的布置的勘探孔内均有掉钻或揭露充填溶蚀黏土等现象，左岸边孔在钻进时经连通试验表明直接与河床贯通，物探测试资料也显示岸边一定深度和范围内岩溶溶隙强烈发育，局部还存在深槽状强溶蚀区，钻孔和物探资料均表明岸坡地下水位埋藏深度大，地下水位低平，各勘探孔稳定，地下水位均低于正常蓄水位，故水库蓄水后存在库水沿两岸库首区向下游渗漏的可能。

通过前述勘察手段的应用结合水库周边地形地质条件分析论证得出：水库两岸山体雄厚，库区两岸地下水位高于河谷地下水位，两岸均有存在向河谷倾斜的水力坡降，地下水总体补给模式是两岸向河谷、上游向下游径流，与邻谷间存在高于正常高水位的地下分水岭，库区河谷为排泄型河谷，故水库蓄水后库水向两侧邻谷渗漏的可能性小，库水位限制在库尾干谷河段以下，正常高水位附近有动态稳定的地下水出露，故水库蓄水后库水向库尾邻谷方向渗漏的可能性小。结合钻孔揭露和物探EH4测试资料综合分析表明，坝址区河床以下岩溶较发育，存在河谷深层和近坝两岸向下游渗漏问题，经对左右岸及河谷由上游向下游深部地下水排泄的溶蚀区域进行防渗处理后，水库具备成库条件。

3 结语

文章主要讨论了强岩溶地区水库成库条件论证的相关问题，结合茅天水库工程实例，具体采用勘察手段、评价重点作了介绍。工程位于强岩溶发育区域，水平及深部岩溶均有分布，地形地质条件复杂，勘察过程中通过针对性勘探手段的应用以及结合对周边环境调查的分析评价，有效论证了其可能渗漏的区域及范围，满足了工程项目渗漏问题的要求，希望该文章对其它项目施工提供一些经验。