蒙江流域冗各水电站引水发电系统位置岩溶发育规律分析

□王银军(贵州省水利水电勘测设计研究院)

1.概述

1.1 工程概况

蒙江冗各水电站引水发电系统布置在拟建坝址左岸山体内，形成一个由引水隧洞、主厂房、主变洞、尾水洞、交通洞等组成的地下洞室群。

1.2 地质概况

地表基岩裸露，岩性为三叠系中统凉水井组(T2L)浅灰色中至厚层灰岩、白云质灰岩、白云岩，岩体强度高。构造较单一，无断裂构造切割，总体属倾向左岸的单斜构造，岩层层面普遍存在小幅度舒缓波状起伏，岩层产状S80°W～S85°E/NW(NE)∠18～24°。发育的节理裂隙以陡倾角为主，强溶蚀风化带内裂隙多为次生红粘土充填，弱溶蚀风化带内裂隙多为方解石脉充填，向深部渐趋闭合直至尖灭。

地下水类型为岩溶溶洞水、岩溶管道、岩溶裂隙水及岩溶孔隙水等，为可溶岩含水层。根据钻孔水位长观资料统计，近河库岸地下水力坡降普遍较缓，向山体随延伸增加而变陡，地下水力坡降8.7%～44.4%。蒙江为其排泄基准面，海拔440m左右，岸坡地下水横向补给河水。

2.岩溶发育规律分析

2.1 所处区位条件

根据地表岩溶水文地质测绘、钻探长期水文观测及大型示踪试验成果，冗各水电站左岸河间地块可划分为3个水文地质单元(详见图1)，西北面的播乃暗河系统属第Ⅰ水文地质单元，东北面的罗化暗河系统属第Ⅱ水文地质单元，以及第Ⅰ、第Ⅱ水文地质单元之间存在的地下水位较高的、岩溶相对弱发育的第Ⅲ水文地质单元，引水发电系统就位于第Ⅲ水文地质单元内。

图1 冗各水电站引水发电系统所处区位图

在双河口—石门坎河段见19级1～5m陡坎组成的河床裂点，区内河流纵剖面上表现为多次间歇性上升之特点。据调查分析，这些陡坎并非岩性差异及地质构造所致，而主要是地表水及地下水力图更快适应相对降低的侵蚀基准面所造成，反映了测区地壳的相对上升。本区最低侵蚀基准面位于石门坎电站厂房附近，海拔为400m左右，引水发电系统附近的河床高程为440m高程左右，即使深部有岩溶发育，其发育深度一般不超过该处河床之下40m。同时，拟建坝址到石门坎水电站厂房间的河床并未发现明显的落水洞，河床两岸河水位附近也未发现规模较大的溶洞、泉点等，说明河床内的深部大规模岩溶不发育。

2.2 岩相分析

该区凉水井组(T2L)局部沉积岩体为白云岩、灰质白云岩及灰岩等，属环礁台地相沉积。主要是由于在有水台地内蒸发强烈，使海水盐度增大，重盐水下沉，先通过文石和石膏的沉淀用掉了Ca和SO2-4，使重盐水的Mg/Ca比和SO2-3/Ca比增高，引起原CaCO3沉积物发生白云石化，形成了白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩。该地层主要位于冗各水电站拟建坝址左岸－平地－冗翁大寨－小泉龙－冗垒－冗况一带(其范围详见图2)。从钻孔水位观测情况看，该区域地下水位高，岩溶相对弱发育(其范围详见图1)。在这个区域外围至相变线之间的岩体为灰岩，是由于该部分台地出露海水面而不具备发生白云石化的条件，故沉积灰岩。据钻孔水位观测情况看，该区域地下水位偏低，岩溶发育，播乃暗河系统、罗化暗河系统是岩溶强发育的典型。

图2 地层岩性分布示意图

对比图2：地层岩性分布示意图和图1：冗各水电站引水发电系统位置示意图发现，岩性分布与等水位线高度重合。可溶岩的地下水位与岩溶密切相关，岩溶越发育，地下水位越低，这就从地下水位及沉积岩相相互印证了相对弱岩溶区的存在。

2.3 根据勘探资料进行分析

2.3.1 钻探情况

布置于河床及左岸坡的钻孔共20个，总进尺2145.73m，进行压水试验193段次。从钻探的情况来看，仅zkc-2在500m高程时发生掉钻，掉钻1.6m，其他钻孔未发现掉钻现象。据193段次的压水试验情况看，左岸坝肩及水文孔在水库正常蓄水位495.0m以下的透水率均<5Lu，河床岩体的透水率亦全<5Lu。由此可见，引水发电系统所处位置岩体较完整，未发现连通较好的岩溶管道、溶蚀裂隙等岩溶现象。

2.3.2 勘探平硐情况

坝址左岸3个平硐共完成188.7m。据平硐统计，左岸坡强溶蚀风化带水平深度为0～5.9m，风化带内溶沟溶槽、溶孔以及溶蚀裂隙发育，且发育有泥化夹层，向深部逐渐尖灭；弱溶蚀风化带水平深度为5.9～12.0m，风化带内溶蚀裂隙、小溶孔等少量发育，裂隙大部分闭合；之后为微溶蚀风化带至新鲜岩体。未见大规模的岩溶现象。

2.3.3 物探情况

2.3.3.1 声波测试

据钻孔及平硐声波测试，坝址河床及左岸岩体强溶蚀风化带厚5.0m左右，平均波速值为2800m/s左右；弱溶蚀风化带厚10.0m左右，平均波速值为3600m/s左右；之下为微溶蚀风化至新鲜岩体，平均波速值为4500m/s左右。从整个声波测试的情况来看，波速值均在正常范围，未见异常情况。

2.3.3.2 电磁波CT测试

ZKc-4～ZKc-3剖面：位于上坝线河床，高程441.0～436.5m，平距12.7～45.6m区域，电磁波视吸收系数>0.32dB/m。河床基岩无大的岩溶、破碎带,河床基岩面高程为436.5～440m，强风化下限高程为434.1m，该剖面下部岩体完整性较好。

ZKc-14～ZK2-6剖面：位于下坝线河床，高程443.3～431.3m,平距0.0～39.3m区域,电磁波视吸收系数>0.8dB/m，结合钻探资料解释,该区域为河床砂卵石层；在高程423.0～410.0m,平距0.0～15.0m区域,局部存在高吸收系数异常,结合ZKc-14钻孔资料,推断该区域为节理裂隙密集带，岩体完整性稍差，但无大的岩溶、破碎带，岩体完整性总体较好。

BZK1～BZK2剖面：位于上坝线河床，高程443.3～443.6m,平距0.0～50.8m区域，其电磁波视吸收系数均在0.8dB/m以上，浅部局部达到1.2dB/m以上，说明电磁波在穿透过程中衰减较大。总体分析，河床基岩无大的岩溶、破碎带。

据电磁波CT测试的成果分析，河床内未发现较大规模的、深部的岩溶现象，仅发育小规模的溶隙、溶孔等。

2.3.3.3 地质雷达

在PDcb-1内57.0～126.0m布置了4条地质雷达测线，根据地质雷达反演成果图像，各地质雷达测线上均未发现岩溶反射异常信号，局部可能有顺层裂隙发育或存在软弱夹层。因此，引水发电系统位置发育大规模岩溶的可能较小。

3.结语

通过沉积岩相研究及钻探、硐探、物探等手段获得的资料进行综合分析，引水发电系统区域发育较大规模的溶洞、岩溶管道及岩溶裂隙等的可能性不大，发育深度也不大，最低高程不超过海拔400m。

对岩溶发育规律的分析研究，不光可以采用钻探、硐探、物探以及示踪试验等手段，还可以结合岩性的沉积相进行研究分析。使它们相互印证，从而得出可靠的结论，更好地为工程建设服务。