伪随机流场法在黔中水利枢纽渗漏调查中的应用

韦 斯

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵阳 550002)

0 前 言

黔中水利枢纽工程位于贵州中部黔中地区、云贵高云苗岭宽缓山脊、两江分水岭河源地带、岩溶峡谷山区，涉及贵州3市(贵阳、安顺、六盘水)1州(黔南自治州)1地区(毕节)的10个县(区)和贵阳市区、安顺市区。工程以灌溉、城市供水为主，兼顾发电等综合利用，并为改善当地生态环境创造条件的Ⅰ等大⑴型水利枢纽工程。大坝枢纽工程位于三岔河中游六枝与织金交界的平寨河段，坝址以上集雨面积为3492km2，平寨水库正常蓄水位1331.0m，死水位1305.0m，总库容10.89亿m3，属大(1)型水库。大坝右岸设平寨电站及发电取水系统，电站装机136MW；左岸设取水系统及渠首电站。大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高162.7m。

黔中水利枢纽工程坝址左岸岩溶发育，有多条岩溶系统通过，在水库蓄水到正常高水位时，左岸帷幕线上出现了多处渗漏点，给大坝安全及水库正常运行带来严重安全隐患。为了解水库渗漏情况，前期采用了充电法、瞬变电磁法等物探方法，基本查明了左岸帷幕线上岩溶系统及渗漏通道的分布情况。为了进一步了解左岸库区内水下渗漏点情况，本次物探工作采用伪随机流场法，其目的和任务主要为：查明测区内库水位以下与左岸帷幕渗漏相关的渗漏点位置及范围。

1 工程地质概况

测区位于平寨坝址附近的库区左岸河湾内，东西长约400m，南北宽约270m，库底地形为对称的“V”型横向沟谷，为东北侧向西南侧逐渐变深的趋势，最大水深约80m，库底高程在1250～1330m之间。北岸地形坡度为20°～23°，南岸地形坡度为19°～21°。测区内出露的地层主要为三叠系下统永宁镇组第三段(T1yn3)灰色薄至中厚层灰岩。

2 方法技术原理

伪随机流场法是探测水流场流向和相对流速的一种全新地球物理方法，通过间接测量入水口产生微弱电流场，利用电流场的变化规律来分析渗漏场的变化规律，达到查找渗漏通道的目的。

野外工作中，将供电电极A放在库区外的渗漏出水口处，如有多处渗漏，则可在每一渗漏处各布置一个供电感应器，然后用导线将它们并联起来。无穷远供电电极B布置在库区内离查漏区域较远的水体一侧，以减少高压供电形成的电流影响，B极距离大坝约500m。确保A、B两极连接好后，在AB之间加以100V左右的伪随机电压，电流强度一般在400～800mA之间。接收机与探头则放置在船上，在指定的探测区域按照设计的测网进行测试。

3 现场工作布置

物探测试区的范围由地质技术人员根据原有地质资料划定，原计划的工作任务包含对KS6暗河出口进行探测，但是因探测时库水位高程在1329～1332m之间，KS6暗河出口高程为1222m，水深达110m，超过了探头连接线的长度(最大为100m)，所以暂时放弃。对于供电点的选择，因为黔中水利枢纽工程左岸帷幕线部分渗漏通道已经完成灌浆和封堵，所以只能选取现有渗漏通道上几个有代表性的钻孔作为供电点。结合钻孔地质资料，本次工作选取了GC1、GC2、ZIKT4、ZIKT5这4个钻孔作为供电点。首先将供电电极投入这4个钻孔水位线以下，并用导线并联起来，一起作为供电电极A，同时将供电电极B放置在离测区约1km远的库区水体内。测网布置原计划为每3m一条测线，每2m一个测点，因受现场条件限制(测区内风浪较大，无法保证测线的方向)，后改为水深<50m区域，保证3m×3m网格内至少一个测点，水深≥50m区域，保证5m×5m网格内至少一个测点。

4 成果解释与分析

将电位差分布图投影到地形图上，并根据现场测试及以往经验，将电位差<20mV定为测试的背景值，该区域不渗漏或渗漏较微；电位差≥20mV为电位差异常区域(可疑渗漏区)，然后得到黔中水利枢纽工程左岸帷幕渗漏勘察-伪随机流场法解释成果图。

测区渗漏异常统计情况见表1：

表1 伪随机流场法渗漏分析异常统计表

续表1 伪随机流场法渗漏分析异常统计表

本次探测共发现7个电位异常可疑渗漏区，将其编号分别为SL1、

SL2、SL3、SL4、SL5、SL6和SL7，现对各渗漏异常区分析如下：

1)SL1渗漏异常区：该异常区位于测区北岸坡西侧，水深较浅，从异常电位差值看，整体电位差值不是太高，多数在20～40mV，且比较分散，结合地质资料，推测该渗漏区主要通过地表溶蚀裂隙与地下岩溶通道相通，但与供电点钻孔连通性一般，渗漏程度中等。

2)SL2渗漏异常区：该异常区位于测区北岸坡，水深浅～中等，从异常电位差值看，局部电位差值较高，部分测点>50mV，但异常点较分散，总体呈北东至南西方向的长条带状分布，结合地质资料，推测该渗漏区主要通过地表溶蚀裂隙和溶洞与地下岩溶通道相通，从异常分布的方向看，与供电点钻孔有一定连通性，但不在一个岩溶通道上，其渗漏程度中等～较严重。

3)SL3渗漏异常区：该异常区位于测区北岸坡，水深中等，从异常电位差值看，多处电位差值总体较高，部分测点>50mV，异常点相对集中，结合地质资料，推测该渗漏区主要通过地表溶蚀裂隙和溶洞与地下岩溶通道相通，与供电点钻孔有一定连通性，其渗漏程度较严重。

4)SL4渗漏异常区：该异常区位于测区东侧，水深浅～中等，与供电点钻孔距离较近。从异常电位差值看，该区域总体电位差值较高，多数测点在50～100mV，异常点集中且范围较大。根据地质资料，该区域附近有岩溶通道通过，因此推测该渗漏区主要通过地表溶蚀裂隙和溶洞与地下岩溶通道相通，且与供电点钻孔连通性较好，其渗漏程度较严重～严重。

5)SL5渗漏异常区：该异常区位于测区中部沟谷内，水深中等，从异常电位差值看，电位差值总体较高，部分测点>50mV，异常点相对集中，根据地质资料，该区域附近存在落水洞，因此推测该渗漏区主要通过地表落水洞与地下岩溶通道相通，与供电点钻孔连通性较好，其渗漏程度较严重。

6)SL6渗漏异常区：该异常区位于测区中部沟谷内，水深较深，从异常电位差值看，整体电位差值不是太高，多数在20～40mV，但异常点相对集中，结合地质资料，推测该渗漏区主要通过地表溶蚀裂隙与地下岩溶通道相通，与供电点钻孔连通性较好，其渗漏程度中等～较严重。

7)SL7渗漏异常区：该异常区位于测区西侧沟谷内，水深较深，从异常电位差值看，整体电位差值不是太高，多数在20～40mV，但异常点相对集中，根据地质资料，该区域附近为季节性臭泉出口，因此推测该渗漏区直接与地下岩溶通道相通，但与供电点钻孔连通性一般，其渗漏程度中等～较严重。

5 结论与建议

1)根据伪随机流场法成果，在测区范围内共发现7处可疑渗漏异常区，多数位于测区北岸坡和东岸坡及中部沟谷地带，测区南岸坡一侧未发现可疑渗漏异常区。

2)测区内水深变化较大，最大深度超过80m，且水库底部起伏较大，局部有当地渔民残留的渔网，对水下测试的探头造成极大的影响。同时测区内常有渔船往来，库内水面风浪较大，容易造成测试船位置与水下测试探头的位置在平面上的位置不一致(测试点的定位是以测试船所处位置的GPS坐标来确定的)，因此对渗漏点的位置及边界范围可能存在一定偏差。

3)本次工作因条件限制，只选取了灌浆帷幕线上几个有代表性的钻孔作为供电点，因此得到的可疑渗漏区仅代表该区域与供电钻孔之间的联通情况，不排除测区内仍然存在通过其它位置的岩溶系统向库外渗漏的可能，建议后期在库水位下降到一定高程时，对可能存在的渗漏异常位置进一步核查及处理，以确保水库和大坝正常运行。