新疆高昌区黑沟水库工程地质条件评价

2022-07-14柴扬

湖南水利水电 2022年1期

柴扬

（吐鲁番市清源水利水电勘测设计院有限公司，新疆吐鲁番 838000）

1 工程概述

黑沟水库位于新疆吐鲁番市高昌区境内，源头位于博格达山北部，水流方向由源头开始，自东北流向西南方向，河床右岸有多条小支流从北向南最终流入主河流。东与恰勒坎沟相邻，西与煤窑沟毗邻，地理位置介于东经89°17′～89°44′，北纬42°41′～43°21′之间，黑沟渠首以上流域面积约为180 km2。如图1所示。

图1 吐鲁番市地形图

黑沟水库为山区拦河式水库工程，水库承担下游人畜饮水、农业灌溉和工业供水任务，是一座综合利用的小（Ⅰ）型水库，工程等别为Ⅳ等，永久性主要建筑物等级为4级。水库校核洪水位为1 550.50 m，相应库容为761万m3；设计洪水位为1 548.23 m，相应库容为703万m3，拦洪库容为18万m3，正常蓄水位为1 547.60 m，相应库容为685万m3，死水位1 508 m，淤沙高程为1 503.3 m。水库建成后每年为下游6万人的生活用水及牲畜用水供水423万m3，改善灌溉面积8.70万亩，为工业供水361万m3。

2 区域地质概况

2.1 地形地貌

黑沟水库坝址上游河道呈“S”型，河流总体流向由NE流向SW，呈不对称窄“U”型谷，河谷底宽60～100 m不等。左岸山体雄厚，自然坡度在55°～60°，局部近直立，岸坡基岩多裸露；右岸山体雄厚，自然坡度在45°，岸坡基岩多裸露，坡脚附近均被坡积物覆盖。左岸在坝线上游发育Ⅱ、Ⅲ级阶地，下游发育Ⅲ、Ⅳ级阶地。左岸在坝线下游约20 m处山顶发育一冲沟，沟长约300 m，沟内平时无水，仅在暴雨时有暂时性洪水通过，在坝肩处形成一跌水，在坡脚处冲出一冲沟；右岸山体雄厚，山顶高程在1 800 m左右，岸坡基岩多裸露，坡脚附近均被坡积物覆盖；右岸Ⅲ、Ⅳ级阶地较发育，阶面均被坡积物覆盖。在坝线下游约450 m发育一冲沟，沟长约700 m，沟内平时无水，仅在暴雨时有暂时性洪水通过，在沟口形成小的洪积扇。坝址河段Ⅱ～Ⅳ阶地较发育，Ⅴ～Ⅶ零星发育，其Ⅱ～Ⅲ级阶地以堆积阶地为主，主分布于下坝址上、下游，Ⅳ级阶地分布于下坝址下游右岸，Ⅴ～Ⅶ级基座阶地零星分布于下坝址[1]。

2.2 地层岩性

区域范围内主要出露上古生界石炭系、侏罗系及新生界古近系-新近系和第四系地层。由老至新分述如下：

1）古生界石炭系（C）；

2）中生界侏罗系（J）；

3）新生界：新近系、第四系、古近系鄯善群（Esh）。

2.3 水文地质条件

黑沟水库位于中山区峡谷内，两岸基岩山体雄厚、连续且高陡。由于吐鲁番当地特殊的气候，气温较高、降水量少、蒸发量较大，通过地质测绘和钻孔压水试验表明，组成库盘基底的基岩除强风化层或部分弱风化层的透水性稍大外，微风化～新鲜岩体为弱透水层。

黑沟水库河床内地下水的主要成因为孔隙潜水，河床砂卵砾石层为强透水层。河床覆盖层厚度一般在60 m左右，其中含水层较厚，地下径流较强，两岸基岩裂隙水补给河水，但水量甚微，地下水位平缓[2]。

3 工程地质条件及评价

3.1 水库渗漏

黑沟水库左右两岸山峰雄厚，山峰高度远大于正常蓄水位高程。库区内没有透水性较强的岩层，也没有贯穿山体的大断层及大裂隙。黑沟水库库盘由于地形条件较好，所以封闭条件较好，左岸及右岸山峰也高于正常蓄水位，所以水库库盘产生永久渗漏的可能性不是很大。

3.2 库岸稳定

水库左岸及右岸基岩岩性主要由砂岩、英安岩、凝灰岩等构成。凝灰岩、英安岩以块及厚层状为主，产状不明显；砂岩以中厚层状为主，岩层走向与河流方向近正交，库区两岸岩体整体稳定性较好，不会有大规模的塌岸现象，但局部地段由于边坡高陡，加之受断层和风化作用的影响，表层岩体形成小的崩塌和掉块。

库区左岸Ⅲ、Ⅳ级阶地较发育，在岸边形成高5～12 m的陡坎，阶地上部多被大厚度的崩坡积块碎石层覆盖，其中在下坝址上游左岸约400 m范围内及库尾段分布两片大厚度的崩坡积块碎石层，最大厚度在30 m左右，结构松散。Ⅲ、Ⅳ级阶地均位于正常蓄水位以下，砂砾石阶坎在库水长期浸泡下将产生塌岸现象，在水下形成自然稳定边坡，其阶地上部的坡积块碎石层将产生下滑现象，会对水库库区造成少量淤积，但对水库大坝不会产生影响[3]。

3.3 水库浸没

水库库区位于中山区峡谷区，在此区域内没有工厂、矿场、居民区以及农田等分布。基岩裸露的比例占库岸绝大多数，同时在冲沟、坡脚、河床内的粗粒土主要为第四系。地质结构条件稳定，所以不存在水库浸没问题。

3.4 水库淤积

黑沟山区河段内，植被稀少，基岩多裸露，在强烈的风化等外动力作用下，坡积、洪积及洪坡积物均较发育，主要堆积在岸边坡脚、两岸岸坡以及沟口的位置，这些堆积物质是造成水库淤积的主要物质来源。坝址库区范围内，水库蓄水后，在库水浸泡及浪击作用下，局部段坡积块碎石将产生下滑现象，对库区产生少量的淤积，同时在雨季、洪水到来时，由洪水从上游携带下来大量的泥沙、石块等也会对库区造成一定淤积[4～5]。

3.5 水库诱发地震

目前跟踪研究发现，水库在满足坝高超过100 m同时满足库容大于5亿m3时极容易诱发地震。目前来看，黑沟水库最大坝高为77.4 m（小于100 m），最大库容为685万m3（小于5亿m3），综合上述两种诱发地震的因素，黑沟水库在整体规模上不具备诱发地震的条件[6～7]。

根据地质调查，库段范围内无规模较大区域性断层和活断裂分布；水库左岸及右岸基岩岩性主要由砂岩、英安岩、凝灰岩等构成，此类岩性属中硬岩；水库的库容较小，蓄水前后荷载变化小；根据钻孔记录资料，水库岩体为弱透水层，库水向深部渗透的可能性很小，基本不会改变原有的水文地质条件，因此可以看出当水库建成蓄水后，诱发水库地震的可能性不大。

从上述地质条件初步分析来看，黑沟水库在水库规模、区域构造环境、水文地质条件方面不具备产生水库诱发地震的地质条件。即使水库建成蓄水后发生地震，地震烈度也不会超过本区地震的基本烈度[8]。