湖北省房县龙洞口水库邻谷渗漏分析

潘立文，王宇驰

(湖北省地质环境总站，湖北武汉 430034)

0 引言

龙洞口水库是房县平渡河流域梯级开发项目的控制性工程，库区右岸山体高大雄厚，发生渗漏的可能性极小;左岸平渡河与邻谷九道河高差近500 m，河间地块受区域性大断裂——阳日—九道断裂F1及其次级断裂F2的影响，地质条件复杂，库区蓄水后，存在邻谷渗漏的可能性，需要进行库区渗漏分析评价。

1 工程概况［1］

龙洞口水库位于房县九道乡八里村龙洞口，距房县县城约130 km，设计最大坝高71 m，水库正常蓄水位1 020 m，库容约1 195.3 ×104m3，调节库容837.6 ×104m3。是以发电为主，兼有农业灌溉、防洪、养殖等综合利用的小(1)型水利电力工程。

2 库区工程地质条件

2.1 地形地貌

库区处于神农架北麓，属构造剥蚀、侵蚀中低山区，地面标高950～2 250 m，相对高差200～1 300 m。受区域构造的影响，山脊走向呈南北向，与地层走向近于垂直。

库区长约3 km，近东西向展布。河床高程950～1 040 m，宽度20～50 m，呈“V”型河谷;两岸地势陡峻，山顶高程均在1 100～1 300 m以上。

库区与九道河地表分水岭高程1 380～1 920 m。地表分水岭与库区最近距离约3 km，坡面发育有摩家沟、夏家沟、桐子沟共三条常年性流水溪沟;地表分水岭与九道河最近距离约7 km，坡面发育有背家沟、起龙沟两条常年性流水溪沟。

库区发育两处溶洞，一处位于桐子沟源头，分布高程1 400 m，溶洞直径1.5 m，有岩溶水流出，旱季流量1.5 L/s，流量随季节变化明显;一处位于库首坝址区平渡河河床，属小型溶洞，溶洞周边出露岩性为∈3+41灰岩，溶洞直径0.8～1.50 m，连通试验表明其向平渡河下游延伸。

2.2 地层岩性

库区主要出露一套古生界寒武系—志留系的沉积岩，地层分布详见库区地质图(图1)，岩体特性分述如下:

志留系下统龙马溪组(S1l) 黄绿、灰 绿、灰黑色页岩，夹灰黑、蓝灰色中层灰岩或泥质灰岩。分布于阳日—九道断裂南西侧，属相对隔水岩层，区域分布厚度500～700 m。

志留系下统罗惹坪组(S1lr) 深灰色、灰黑色炭质灰岩，夹炭质页岩。分布于阳日—九道断裂南西侧，属相对隔水岩层，区域分布厚度300 m。

奥陶系中统宝塔组(O2b) 灰黄、深灰色中厚层具龟裂纹瘤状灰岩。仅在山顶有少量分布，厚度12～24 m。

寒武系上统三游洞群(∈3sh) 灰白色厚层白云质灰岩夹灰黑色厚层硅质条带灰岩，岩石坚硬，岩溶不发育。分布在河间地块山顶，区域分布厚度110 m。因其分布高程较高，对库区渗漏影响较小。

寒武系中统覃家庙群(∈2qn) 浅红、乳白、棕灰色条带状灰岩夹灰绿色硅质页岩，岩溶不发育，属相对隔水岩层。主要广泛分布库区左岸河间地块，区域分布厚度190～260 m，是影响库区渗漏的主要岩层。

寒武系下统(∈13+4) 灰、深灰色薄—厚层致密灰岩，夹薄—厚层泥质条带灰岩及结晶灰岩，岩溶不发育。仅分布于河间地块九道河右岸，区域分布厚度320～400 m。

寒武系下统(∈11+2) 黄绿、灰绿色页岩夹深灰色薄层结晶灰岩、灰黑色薄层硅质页岩夹薄层灰岩或为互层，岩溶不发育。仅分布于河间地块九道河右岸，区域分布厚度300～650 m。

图1 龙洞口水库库区地质图Fig.1 Geologicalmap of Longdongkou reservoir

图2 龙洞口水库库区Ⅰ-Ⅰ'纵剖面图Fig.2 Ⅰ-Ⅰ'longitudinal section of Longdongkou reservoir

2.3 地质构造及地震

(1)断裂 龙洞口库区在区域构造上受控于区域性大断裂—阳日—九道断裂(F1)及其次级支断裂(F2)。

F1:即阳日—九道断裂，分布于库尾，走向N50°E，倾向NW，倾角65°，属压扭性断裂。断层上盘主要为∈3sh白云质灰岩夹硅质条带状灰岩、∈2qn浅红、乳白、棕灰色条带状灰岩夹灰绿色硅质页岩;下盘为S1l页岩夹灰岩、泥质灰岩。受岩性强度差异影响，上盘(NW侧)断层破碎带岩性为黄色角砾岩，角砾成份以灰岩为主，厚度约2～10 m，钙质胶结，半成岩状，下盘(SE侧)断层岩为黑色糜棱岩，成份以页岩为主，宽约10～30 m。

F2:属阳日—九道断裂的次一级支断裂，分布于库首，走向N55°E，倾向 NW，倾角70°，属压扭性层。断层上盘为∈11+2页岩，岩层产状 320°∠36°，下盘主要为一套∈3sh、∈2qn、∈13+4、∈1

1+2地层，岩层产状150°∠70°，断层岩为黄色角砾岩，致密坚硬，厚度约20 m。

受区域构造的影响，库区裂隙主要见两组:

① 0°∠68°，2 ～5 条/m，可见延伸长度0.50 ～1.0 m，切深0.2～0.5 m，多闭合，偶见有延伸长度20 m的闭合裂隙，裂面岩溶不发育。

② 270°∠70°～80°，1 ～5 条/m，切深0.20 ～0.50 m，多闭合，裂面岩溶不发育。

(2)向斜构造 受F1、F2断裂的影响，河间地块在F1、F2之间形成了一条有利于蓄水的向斜构造(见图2)，向斜两翼产状分别为 180°∠35°、0°∠40°，向斜顶部出露岩性为寒武系下统(∈13+4)灰、深灰色薄至厚层致密灰岩，下伏覃家庙群(∈2qn)浅红、乳白、棕灰色条带状灰岩夹灰绿色硅质页岩。

(3)地震 根据区域资料:库区及邻近地区无活动性断裂分布，区域稳定性条件较好，无破坏性地震分布。

2.4 水文地质条件

(1)地表水 地表分水岭至库区段坡面发育有摩家沟、夏家沟、桐子沟三条常年性流水溪沟，沟口流量20～25 L/s(枯水期流量);地表水分岭与九道河坡面发育有背家沟、起龙沟两条常年性流水溪沟。地质调绘资料表明，溪水主要来源于大气降雨及沟顶的泉水补给，流量受季节影响较大。

(2)地下水 根据野外地质调查，河间地块共发现较大流量的泉点14处，泉点编号S 1～S 14，其分布、类型、流量及特征分述如下:

S1～S4:分布于库区中部河床左岸∈3sn白云质灰岩中，间距10～30 m，单泉流量6～9 L/s(枯水期流量，以下泉流量未作说明均为枯水期流量)，具承压性，S4最大承压水头高出水面5 cm。泉水顺层面和裂隙渗出，属基岩裂隙承压水。

S7、S8、S5:分布于摩家沟。S7、S8 出露于沟尾 O2、S1l灰岩及页岩，分布高程分别为1 705m、1 825m，属下降泉，泉流量2 L/s。泉水汇入干沟后在1 525 m高程处灰岩区沿裂隙面或层面全部渗入地下，其后在1 475 m高程处以下降泉(S5)的形式流出，S5泉流量3 L/s。

S6:分布于摩家沟的支沟，出露于O2灰岩中，分布高程1 475 m，属下降泉，泉流量2 L/s，

S9、S10、S11:出露于夏家沟沟尾 S1l页岩中，分布高程1 625～1 825 m，属下降泉，流量3～5 L/s。

S13:出露于桐子沟源头∈3sh白云质灰岩中，分布高程1 400 m，属溶洞水，流量1.5 L/s。

S12:出露高程1 180 m，泉点岩性为∈2qn灰岩，属下降泉，流量0.3 L/s。泉水汇入背家沟后向九道河排泄。

S14:出露高程1 150 m，泉点岩性为∈3sh灰岩，属下降泉，流量0.2 L/s。泉水汇入背家沟后向九道河排泄。

(3)水化学特征及评价 通过取样分析，库区地下水为HCO3-Ca·Mg型淡水，呈弱碱性，无侵蚀性。

3 库区渗漏分析评价［2，3］

库区左岸平渡河与邻谷九道河相距近10 km，高差近500 m，河间地块出露岩性主要以寒武系下统(∈1

1+2)黄绿、灰绿色页岩及志留系下统龙马溪组(S1l)黄绿、灰绿、灰黑色页岩为主，夹少量灰岩，岩溶、裂隙均不发育，属相对隔水岩层，该层内不会产生渗漏问题。由于受阳日—九道断裂F1及其次级断裂F2的影响，河间地块在F1与F2之间，形成了一条狭长的灰岩分布区(见库区工程地质平面图1及剖面图2)，其宽度在库区1.6 km，沿九道河方向逐渐收窄，到九道河时宽度仅400 m。库区蓄水后，库水经灰岩分布区向邻谷九道河产生邻谷渗漏情况综合分析如下:

(1)阳日—九道断裂F1及其次级支断裂F2属压扭性断裂，构造岩为糜棱岩和角砾岩，厚度10～30 m，属隔水岩层，因此，水库蓄水后，库水不会沿断层破碎带产生邻谷渗漏问题。

(2)通过1-1'地质剖面图可知，库区位于向斜西翼近核部，向斜不仅在库区形成了一个有利于蓄水的“锅底构造”，而且有利于阻滞库水顺层间裂隙向九道河渗漏。

(3)库区蓄水后能否保证有效库容，主要受寒武系覃家庙群(∈2qn)地层的影响。区内覃家庙群(∈2qn)岩性为浅红、乳白、棕灰色条带状灰岩夹灰绿色硅质页岩，灰岩单层厚度10～50 cm，硅质页岩单厚度2～5 cm，由于灰岩泥质含量较高且硅质页岩隔水性好，岩石岩溶、裂隙均不发育，由此排除了库区通过层间裂隙或岩溶通道向九道河大规模渗漏的可能性。

(4)通过对库区渗漏排泄区，即九道河右岸调查，该段山体坡面为房县九道梁乡乡镇府所在地，受水资源缺乏的困扰，人口稀少，集镇发展缓慢，坡面耕地因干旱贫脊，未发现大流量的泉点以及直径＞1 m以上的溶洞。说明现阶段平渡河河水未通过河间地块向九道河方向排泄。

(5)在地表分水岭至库区段山体斜坡上，两条冲沟(摩家沟、夏家沟)旱季均有较大的地表水流入库区，表明该段山体完整性好，岩体渗漏小，存在地下水分水岭的可能性。摩家沟溪水在1 525 m高程处渗入地下后又在1 475 m高程处渗出(泉点编号S5)，表明该坡面地下水横向排泄基准面在1 475 m附近，这一判断又可通过溶洞水(泉点编号S13)出露高程1 400 m得到佐证;在地表分水岭至九道河段山体斜坡上，发现2处泉(泉点编号 S12、S14)，泉点出露高程1 100～1 200 m，表明该坡面地下水横向排泄基准面在1 100 m左右，由此确定河间地块地下水分水岭在1 100 m高程以上，推测曲线见1-1'剖面图。

(6)通过泉点调查分析，库区所处平渡河左岸河床存在承压上升泉泉群(泉点编号S1～S4)，进一步表明库区左岸存在地下水分水岭且库区具备蓄水条件。

(7)库区至九道河相距近10 km，高差近500 m，理论水力坡度5‰，地下水流速缓慢，在排除存在岩溶管道水的情况下，根据多年的经验，邻谷渗漏对库区正常蓄水的影响较小。

综上所述，龙洞口水库库区邻谷渗漏通道主要局限于F1、F2之间的碳酸盐区，由于F1、F2断裂属相对隔水的压扭性断裂，区内∈2qn浅红、乳白、棕灰色条带状灰岩夹灰绿色硅质页岩，岩体完整，裂隙、岩溶均不发育，形成了一个有利于蓄水的向斜构造，再加上库区河间地块在1 100 m高程以上存在地下水分水岭，因此，龙洞口水库蓄水后库区不会因邻谷渗漏影响其正常发挥蓄水发电的效益。

4 结束语

龙洞口水库库区地质条件复杂独特，邻谷渗漏问题决定项目的成败。在详细全面的野外地质调查资料基础上，综合分析评价得出水库蓄水后库区不会因邻谷渗漏影响其正常发挥效益的结论，为项目立项提供了科学论据。水库建成蓄水后，至今未产生渗漏问题，库区渗漏分析评价结论得到证实。

［1］何远武.湖北省房县龙洞口水利水电枢纽工程地质勘查报告［R］.武汉:湖北省水文地质工程地质勘察院，2007.

［2］刘正锋.水文地质手册［M］.北京:银冠电子出版有限公司，2010.

［3］薛禹群.地下水动力学［M］.北京:地质出版社，1997.