甲摆水库库首右岸河湾岩溶水文地质条件分析

2022-07-08任兴隆

陕西水利 2022年6期

关键词：河湾含水层岩溶

张斌，任兴隆

（贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司,贵州贵阳 550002）

0 前言

甲摆水库工程拟建坝址位于贵州省黔南州独山县六硐河与甲河汇口上游约600 m 处,水库正常蓄水位809 m 时,坝前抬高水头63 m,水库总库容11770 万m3；大坝为碾压混凝土重力坝,最大坝高81 m。

1 库首工程地质概况

1.1 地形条件

由于水库库首呈蛇形状弯曲延伸,在库区右岸拉达至坝址段与下游新桥电站一带形成河湾地块,河湾上游河段高程750 m～760 m,山顶高程950 m～1070 m,下游河湾段河床高程730 m～741 m（见图1）。

1.2 地质结构

河湾地块出露地层较多,主要分布的地层岩性有：三叠系中统新苑组（T2x）灰绿、黄绿粘土页岩、钙质砂岩；三叠系下统永宁镇组第三段（T1yn3）灰绿色页岩,三叠系下统永宁镇组第二段（T1yn2）中厚层砂岩夹灰色薄层瘤状泥质灰岩,三叠系下统永宁镇组第一段（T1yn1）灰色薄层致密灰岩；三叠系下统飞仙关组第三段（T1f3）薄至中厚层灰岩夹泥质条带灰岩、页岩（泥灰岩、页岩占15%～20%）,三叠系下统飞仙关组第二段（T1f2）浅灰色中厚层砂岩夹钙质页岩,三叠系下统飞仙关组第一段（T1f1）灰褐色页岩,底部为灰绿色含砾粘土质砂岩；二叠系上统大隆组（P2d）钢灰色薄层硅质岩夹页岩及二叠系上统长兴组（P2c）深灰色薄至中厚层灰岩、燧石灰岩、硅质灰岩夹薄层粘土岩。由于岩层走向平行于河湾地块,受卡蒲倒转向斜及扁腊寨倒转背斜的影响,多套地层在河湾地块重复出现（见图1）,为碎屑岩与可溶岩相间分布,形成一套岩溶含水层与相对隔水层相间分布的岩组。

图1 库首右岸河湾示意图

2 库首右岸河湾岩溶、水文地质条件分析

2.1 岩溶地质条件

水库正常蓄水位范围内主要为碎屑岩与可溶岩相间分布,河湾地块顺河方向长约3.0 km,可溶岩长约0.76 km,占该河段25.3%。前期经地表地质调查,河湾地块岩溶地质条件复杂,后期在河湾地块进行了详细岩溶地质调查和大量的野外勘探工作（见表1）。

表1 河湾勘探孔统计表

续表1

在飞仙关组第三段（T1f3）和永宁镇组第一段（T1yn1）中,经地表地质调查,泉水流量较小,地表多以明流为主,地表未见落水洞岩溶天窗及岩溶洼地等。在河湾飞仙关组第三段（T1f3）布置勘探孔1 个,飞仙关组第三段（T1f3）与永宁镇组第一段（T1yn1）接触带布置勘探孔1 个,T1yn1布置勘探孔3 个,勘探表明岩体取芯完整,采取率高,未见掉钻现象,地下水位较高,均高于河水位。通过地表地质调查及河湾勘探孔统计表分析可知,在河湾地块间飞仙关组第三段（T1f3）和永宁镇组第一段（T1yn1）地层中岩溶不发育,为弱岩溶地层。

在长兴组（P2c）中,经地表地质调查,主要发育有岩溶泉S11（3.5 L/s）和S05（23 L/s）,岩溶发育,溶蚀破碎现象严重,在河湾长兴组（P2c）地层中布置勘探孔4 个,通过勘探孔资料可知,岩体破碎、溶蚀现象严重,地下水位相对较低,在河湾地块间长兴组（P2c）地层中岩溶非常发育,为强岩溶地层[1]。

2.2 水文地质条件

河湾地块长约3.0 km,穿越地质单元多,相对隔水层与岩溶含水层相间分布。河湾地块水文地质条件复杂,主要分3个部分,相对隔水层、弱岩溶含水层和强岩溶水含水层（见图1）。

相对隔水层中：大隆组（P2d）XZK1 和ZKK1 钻孔揭露,岩芯完整,采取率高,岩体风化浅,XZK1 地下水位829.48 m,高于正常蓄水位,ZKK1 地下水位807.53 m,约低于正常蓄水位,P2d 隔水性能是可靠的。在飞仙关组第一段、第二段（T1f1+2）和永宁镇组第二段、第三段（T1yn2+3）中,根据两侧弱岩溶地表分水岭附近钻孔XZKK3（水位846.58 m）和钻孔ZKK9（水位839.51 m）地下水位,碎屑岩分水岭附近地下水位高于两侧弱岩溶地下水位,同时高于正常蓄水位,结合地表地质调查,在飞仙关组第一段、第二段（T1f1+2）和永宁镇组第二段、第三段（T1yn2+3）中隔水性能是可靠的。

飞仙关组第三段（T1f3）和永宁镇组第一段（T1yn1）弱岩溶含水层中：据地表分水岭附近钻孔XZKK3 水位846.58 m,高于河水位（河水位751 m）95.58 m；钻孔ZKK9 水位839.51 m,高于河水位（河水位751 m）88.51 m。XZKK3 和ZKK9 距河水位岸边1.71 km 和1.62 km,地下水力坡降为5.6%和5.5%,推测在地表分水邻位置地下水位高程在843 m～875 m,高于正常蓄水位,说明库水由河湾地块间飞仙关组第三段（T1f3）和永宁镇组第一段（T1yn1）弱岩溶含水层向下游渗漏的可能性小。

长兴组（P2c）强岩溶含水层中：在长兴组（P2c）强岩溶含水层中发育有岩溶泉S11（3.5 L/s）和S05（23 L/s）,泉S11（高程777 m）位于库区摆浪河边,S05（高程735 m）位于河湾下游新桥电站下游。在泉S11 和S05 泉之间地下分水岭高程在784 m～790 m 之间,高于河水位（770 m）14 m～20 m,低于水库正常蓄水位19 m～25 m,在水库正常蓄水位时库水位与长兴组（P2c）强岩溶含水层接触约490 m,泉S11（高程777 m）位于正常蓄水位以下32 m,结合XZK2、KZK1、ZKK2、ZKK3 地下水位及地表地质调查,地表岩体破碎,风化深,通过长兴组（P2c）强岩溶含水层向下游泉S05 河湾一带渗漏的可能性大（见图2）。

图2 库首河湾渗漏分析剖面图

综上所述,在库首右岸河湾一带地下水位低平且低于水库的拟建正常高蓄水位809 m,形成地下水位低槽带,水库蓄水至正常蓄水位809 m 后,通过右岸河湾长兴组（P2c）强岩溶地层向下游泉S05 河湾一带渗漏的可能性大。水库向下游泉S05 河湾一带的渗漏特点为分散入渗、集中排泄,可能存在的渗漏形式为溶隙与管道混合型渗漏,但主要为溶隙性渗漏。

根据本工程的特点：渗漏模式主要为溶隙性渗漏,依据目前水库的渗漏量类比估算可能的渗漏量,参照《水电水利工程喀斯特工程地质勘察技术规程》（DL/T 5338—2006）中5.3.11 的公式推算水库的渗漏量[2]：式中：Q为水库渗漏量,m3/s；B为渗漏段宽度,320 m；K为渗透系数,9.6×10-4m/s；h1、h2分别为水库正常蓄水位水边和低邻谷水边的含水层厚度,240 m、250 m；H1、H2分别为水库正常高蓄水位标高和低邻谷水面标高,809 m或811.5 m、735 m；L为水库岸边至低邻谷的水平距离,3800 m。

经计算,当水库的正常高水位达到正常蓄水位时,推算的水库渗漏量Q=1.6 m3/s,占多年平均流量的17%左右,远大于水库允许渗漏范围（不宜大于水库河段多年平均流量的5%）,因此必须对水库库首右岸河湾渗漏带进行防渗处理。