努尔加水库区工程地质条件及评价

(新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，乌鲁木齐 830001)

努尔加水库区工程地质条件及评价

张子凤

(新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，乌鲁木齐 830001)

本文对努尔加水库库区的基本地质条件和工程地质问题进行了描述，重点从水库渗漏，库岸稳定，水库浸没、淹没，水库淤积和水库诱发地震这5个方面进行分析，给出了最终评价结果。

水库渗漏;库岸稳定;水库淤积

努尔加水库工程位于新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州昌吉市境内三屯河出山口低山丘陵区，是三屯河山区最末一级反调节性水利枢纽工程，具有向城市供水、防洪、兼顾灌溉等综合效益，该水库设计坝高73m，正常蓄水位878m，回水长约6.9km左右。

1 水库区工程地质条件及评价

1.1 水库基本地质条件

库区河谷总体走向约40°(北东)，河谷为“U”形谷，谷底宽150～300m，顶宽500～1000m，河道纵坡8‰～9‰。在坝址上游2.5km以上的河道弯曲度大，蜿蜒迂回，河谷略窄(见图1)。

距坝址2.5km以内的河道略为顺直开阔，河谷左、右岸发育Ⅰ～Ⅷ级基座阶地，其中Ⅰ～Ⅳ级阶地沿河谷两侧零星分布，残缺不全，Ⅴ～Ⅷ级阶地分布较稳定，主要分布于左岸，为基座阶地，Ⅴ级基座阶地沿河道左岸分布较连续，且沿岸边多形成陡立岸坡，相对高度70～110m，组成左岸主要的库岸地貌，岸坡坡度一般为70°左右，个别岸坡近直立，岸坡以上为平台，地形平坦开阔，阶面宽1～1.5km。右岸岸坡较缓，右岸Ⅵ级阶地分布较连续，阶地面略窄，阶地以上为基岩山体，基岩裸露。左右岸Ⅲ、Ⅳ级阶地以上基岩裸露，边坡稳定(见图2)。库坝区河谷两侧冲洪沟发育。

库坝区发育地层由上游向下游依次为： (K2-E1+2)dn、E3m、N1q、N2cha、N2chb、N2chc，岩性主要为泥岩、砂岩、砂质泥岩夹砾岩、砂砾岩，以中厚层状为主，在坝址水库近坝库岸(N2chc)岩性以砂砾岩为主，夹砾岩或透镜体形态产出砂质泥岩、粉砂岩，砂砾岩为泥质胶结。库区河谷两岸及河床内分布第四系松散地层，其中Ⅵ级阶地连续分布于库岸两侧，阶地砾石层厚度5～15m不等。

库坝区位于昌吉背斜北翼，地层产状为290°～310°NW∠25°～60°，与河谷走向直交或斜交，岩层倾向河流下游方向，由下游向上游渐变陡，河谷两岸基岩裸露，并发育多级基座阶地，清楚可见，库区回水范围内未见断层发育。岩体节理裂隙不发育。

根据勘察成果认为三屯河努尔加水库存在的主要工程地质问题为库岸稳定和水库淤积问题。

1.2 水库工程地质问题

1.2.1 水库渗漏

距坝址2.5km以上的河道弯曲度大，蜿蜒迂回，河谷略窄，2.5km以内的库区河谷地形顺直、略宽和开阔，正常高水位以上基岩面出露连续，两岸山体雄厚，在河谷西侧3km处大洪沟的谷底高程1000m(远大于正常高水位878m),根据主河道覆盖层厚度分析大洪沟覆盖层不会太厚，不存在邻谷渗漏问题；河谷两岸发育N2砂砾岩地层，地层走向直交河谷，也未见断层发育，不具备导水构造条件；根据坝址钻孔压水试验，砂砾岩新鲜岩石q值多小于1Lu，属于微弱透水岩层，左岸平洞中铁环注水试验强风化层—新鲜岩石差别不大，K=(2.08～2.77)×10-4cm/s，接近中等透水岩体，钻孔压水试验反映的透水性因岩粉堵塞偏小，平洞内的铁环注水，由于平洞开挖过程中岩体扰动，渗透系数偏大。综上所述，坝址库盘基岩为弱透水，不存在永久渗漏问题。

1.2.2 库岸稳定

水库初拟正常蓄水位878m，水库回水约6.9km，在库区距坝址2.5km以内的河谷地形略宽和开阔，河谷为“U”形谷，谷底宽150～300m，顶宽500～1000m，坝址上游2.5km以上河谷蜿蜒曲折，谷底宽70～150m，顶宽300～800m。库区左岸主要发育Ⅴ、Ⅵ级基座阶地，库岸较陡，Ⅴ级阶地前缘形成陡立库岸，岸坡坡度一般为70°左右，局部地段近直立，易出现塌岸现象，岸坡以上为平台，地形平坦开阔；右岸岸坡较缓，局部较陡，右岸Ⅲ、Ⅵ级阶地面略窄，阶地以上为基岩山体，基岩裸露。根据调查，库区左、右岸局部陡立岸坡常年在水中(见下页图3)，在水位较低时，用地质锤对水面变动区范围和水下进行挖掘，只能掘进20cm左右，再往深由于砂砾岩密实，不易挖掘。根据对坝址左、右岸陡立岸坡的调查可知，塌岸问题主要存在于左岸，右岸只是在近坝段有塌岸现象，但大部分位于正常蓄水位以下。现对库区左、右岸库岸分别叙述如下。

1.2.2.1 左岸

库区左岸发育Ⅰ～Ⅷ级基座阶地，其中Ⅰ～Ⅳ级阶地沿河谷两侧零星分布，残缺不全，Ⅴ～Ⅷ级阶地分布较稳定，为基座阶地，Ⅴ级基座阶地分布较连续，地形平坦开阔，阶面宽0.5～1.5km，阶地面高程为902～980m，在阶地前缘局部形成陡立岸坡，相对高度70～110m，组成左岸主要库岸地貌，岸坡坡度一般为70°左右，个别岸坡近直立，为主要的塌岸段，现对左岸库岸分段叙述如下：

距坝轴线上游0.1～0.7km处发育Ⅲ级阶地，地面宽15～100m，高程为848～852m，从陡坎前缘出露的岩性可知，阶地砂卵砾石厚1.5m左右，下为基岩，基岩岩性为砂砾岩。阶地后缘为坡洪积含土卵砾石形成的缓坡，自然边坡走向为25°～30°(北东向)，自然坡度28°～33°。阶地前缘陡坎，近直立,陡坎高20～22m。陡坎底部为现代河床，在坎脚为崩坡积物形成的缓坡，崩坡积物厚2～5m，局部较厚的地方可达7m左右，崩坡积物形成的缓坡自然坡度为35°左右。陡坎在Ⅲ级阶地前缘形成拉裂缝，拉裂缝宽3～10cm，拉裂缝距坎边2～3m。由上可知，该陡坎在水库蓄水后会出现塌岸现象，塌岸量为1.5万m3，但该陡坎位于正常蓄水位以下。该段位于正常蓄水位以上的边坡为Ⅲ阶地，后缘为坡洪积含土卵砾石形成的缓坡，不存在塌岸现象(见图4)。

图4 距坝轴线上游0.1～0.7km左岸库岸地形地貌

距坝轴线上游0.7～2.5km为Ⅴ级阶地前缘缓坡，局部形成陡坎，陡坎高50～60m,其中在正常蓄水位以上的陡坎高20m左右，陡坎长300m左右(见下页图5)。根据坝址轴线资料和地表出露资料类比可知，砾岩的稳定岸坡为60°～70°,由以上资料估算，正常蓄水位以上塌岸量为1.2万m3左右。

图5 距坝址左岸上游0.7～2.5km剖面

距坝轴线上游2.5～3.3km为Ⅴ级阶地前缘陡坎，陡坎高70m左右，陡坎底部为崩坡积含土碎石，崩坡积物自然坡度在60°左右，坡高为25m左右(见图6、图7)。在陡坎顶部的Ⅴ级阶地上有拉裂缝，拉裂缝宽5cm左右，拉裂缝距坎边2m左右。根据资料可知，陡坎在正常蓄水位以上为65m左右，水库蓄水后，该段会出现塌岸现象。根据坝址轴线资料和地表出露资料类比可知，砾岩的稳定岸坡为60°～70°,由以上资料估算，塌岸量为10万m3左右。3.3km以上库岸稳定，只是局部存在塌岸问题。

图6 距坝址左岸上游2.5～3.3km剖面

图7 距坝址上游2.5～3.3km库区左岸地形地貌

1.2.2.2 右岸

库区右岸岸坡较缓，局部较陡，右岸Ⅲ、Ⅵ级阶地面略窄，阶地以上为基岩山体，基岩裸露。其中在坝轴线上游0.17～0.8km有塌岸现象(见图8和下页图9)，0.8km以上为Ⅲ级阶地后缘缓坡，无塌岸现象。在0.17～0.8km右岸库岸正常蓄水位以下为崩坡积物形成的缓坡，缓坡的自然坡度为40°左右，在水库蓄水后，不会产生塌岸现象。该段正常蓄水位以上基岩裸露，岩性为砂砾岩，根据前面叙述砂砾岩库岸较稳定，水库蓄水后，只是表部会产生塌方，厚度约为2m左右。根据坝址轴线资料和地表出露资料类比可知，砾岩的稳定岸坡为60°～70°,由以上资料估算右岸近坝库岸塌方量约为4万m3左右。其中在坝轴线上游约0.28km处冲沟上游侧发育一大的滑坡体(见下页图10、图11)，该滑坡体已下滑到冲沟内，滑坡体大部分位于正常蓄水位以下，滑坡面较缓，边坡稳定。

图8 距坝址右岸上游0.17～0.8km剖面

图9 右岸库区库岸地形地貌

图10 近坝区上游右岸较大的洪积扇

综上所述，库区左、右岸在正常蓄水位以上库岸总塌方量约为15.2万m3左右。

1.2.3 水库浸没、淹没

水库河谷为“U”形谷，在水库回水范围内有1家临时居住，房屋4间，需搬迁。两岸无工矿及农田，无居民点，也未发现有开采价值的矿产分布，水库蓄水后，不存在大的淹没，只对库区河床两岸少许河谷林(红柳和梭梭)产生淹没。

水库为峡谷型，回水范围大部分基岩出露，仅在库尾Ⅱ级阶地分布有少量草场。根据库区浸没调查，含碎石的土层毛细上升高度为0.5～1.0m，由水头翘高值和植物根系毛细上升高度计算，存在的水库浸没(草场)面积约为1hm2。

1.2.4 水库淤积

水库淤积主要来源于两个方面：一是三屯河河水泥沙含量高，二是库区内两岸冲洪沟发育。库区左岸为Ⅴ、Ⅵ级基座阶地，库岸平坦，据调查，左岸发育冲洪沟达9处，其中较大的洪沟5处，沟长1～5km不等，沟底宽1～5m，顶宽40～100m，为“V”形沟，沟壁边坡50°～70°不等。坡面分布有崩坡积物，当降雨量较大时，洪水携带坡面崩坡积物进入三屯河主河道内，左岸Ⅴ级阶地前缘形成陡立岸坡，长约2km。右岸主要为基岩山体(发育的Ⅱ～Ⅲ级阶地，多淹没于878m高程以下)高程大于1000m。据调查，右岸发育冲洪沟18条，其中较大的洪沟2条(远离坝址)，沟长2～4km不等，沟底宽1～3m，顶宽100～500m，为“V”形沟，沟壁边坡50°～60°，坡面有崩坡积物分布，由于主河道较宽，洪沟口洪积扇堆积体规模大(见上页图10)。另外距坝址上游约500m处右岸冲沟口库水位附近发育一较大的滑坡体,沿冲沟斜向分布, 滑坡体已脱离母体,由于受冲沟阻隔而停止向下继续滑动。滑坡体由砂砾岩岩块和坡积含土碎石组成,呈混杂堆积(见上页图11)，滑坡体长约150m、宽50m、平均厚度8m，方量约6.2万m3, 该滑坡体将随着暴雨急流逐渐被带入水库中。

1.2.5 水库诱发地震

努尔加水库库盘内为K1、(K2-E1+2)、E3、N1、N2地层，地层连续沉积，岩性差别不大，主要以中厚层状泥岩、砂岩、砂质泥岩夹砾岩、砂砾岩地层为主，砾岩和砂砾岩为泥质胶结，岩体较完整，透水性弱，属极软岩类。库坝区内无断裂通过，无明显地应力集中的地质构造，不利于应力积累及深部水文地质条件的改变。在该水库东边的头屯河水库、上游的三屯河水库和西边塔西河石门子水库均已建成运行多年，都未产生水库诱发地震。

2 结 论

坝址属弱透水—接近中等透水岩体，左岸有轻微的绕坝渗漏问题。水库均存在2km以上的陡立库岸，预测将来会陆续塌岸。另外主河道两岸洪沟发育，水库存在向水库输送泥沙和淤积的问题。该水库不具备水库诱发地震的条件，不存在水库诱发地震问题。

王泽龙.努尔加地质报告[R].11-16.

EngineeringGeologicalConditionsandEvaluationofNuerjiaReservoir

ZHANG Zi-feng

(GeologicalSurveyResearchLaboratoryofXinjiangWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Urumqi830001,China)

Basic geological conditions and engineering geological problems in Nuerjia Reservoir are described in the paper. Reservoir seepage, reservoir bank stability, reservoir submerging and flooding, reservoir sedimentation and reservoir induced earthquake are analyzed and the final evaluation results are provided.

reservoir seepage; reservoir bank stability; reservoir sedimentation

P642

B

1673-8241(2014)07-0032-06