某水库岩溶渗漏分析

□高奋飞 □严克员（贵州省水利水电勘测设计研究院）

0 前言

水库位于贵州省息烽县北部，距息烽县城约10km。建库河流息烽河为乌江右岸一级支流，属长江流域乌江水系。水库主要功能为供水，拟建坝高70m，正常蓄水位910m，水库回水线长约4.10km，库容约1250 万m3，为中等规模水利工程。该水库位于岩溶强发育区域，岩溶覆盖面积达到80%以上，岩溶地表形态差异较大。区内溶洞、落水洞以及岩溶管道较为发育，加之该区地质构造发育较为复杂加剧岩溶发展程度，因此该水库存在较为严重的岩溶渗漏问题。

1 工程地质概况

1.1 地形地貌

水库岸区地貌为碳酸盐溶蚀、侵蚀形成的低中山峰丛沟谷地貌。库区支流、冲沟较多，主河流总体流向由SW 流向NE，河谷总体以“U”型纵向谷—斜向谷为主。两岸山顶高程1030～1132m，比高175～280m，两岸地形坡角35～60°，局部为陡崖。河床宽40～80m，谷底高程855～895m，由于河流地质营力的作用，在河流凸岸岸边多堆积砂、卵、砾石层形成漫滩，凹岸基岩裸露。

1.2 地层岩性

该水库库区内地层发育以二叠系及三叠系分布最广，局部有下古生界寒武系、侏罗系分布，缺失奥陶系、泥盆系及石炭系中统地层。第四系较集中分布于山间盆地、岩溶洼地及河流沿岸。岩性主要为碳酸盐岩和碎屑岩两类。其中碳酸盐岩，主要由寒武系、二叠系、三叠系等灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥质白云岩夹泥（页）岩组成，分布面积约占79.30%；碎屑岩类主要由侏罗系砂岩、泥岩组成，分布面积约占20.70%，为库区主要隔水层；第四系以粘土、砂质粘土、红粘土、崩塌堆积体及砂卵石为主。

1.3 地质构造

库区位于纳雍断裂带东延部份，具有复杂多样的构造形迹；主构造线以北东向为主，最大的断裂构造为安清断层（F1），断层两侧与之平行的次级褶曲和次级断层发育，形成宽达5km，延长数十公里的断裂带，断层挤压特征明显，断层带地层陡立以至倒转，有缓倾斜的逆冲断层发生，发育有一些歪斜以至平卧的褶曲，尚见较多的构造透镜体。

F2断层：该断层从库尾尾鮓大桥斜穿库区左岸，至坝下游蔡家寨后坡穿出，呈NEE 向展布，断层走向N30～50 °E，倾角SE，倾角50～70 °，破碎带宽10～30m 不等，地层断距>200m，延伸长>20km，为压扭性断层。

F3断层：发育于F1、F2 断层之间，为F1、F2 次生断层，分布于坝下游两岸，自坝址下游河床约100m 处穿出，断层走向N50～70 °E，倾向SE，倾角30～50 °，破碎带宽3～20m 不等，该断层为强透水断层，并控制右岸鱼洞暗河系统主方向。

1.4 岩溶发育情况

研究区碳酸盐岩出露面积占90%以上，加之气候温和湿润，雨量充沛，地质构造非常发育，为岩溶发育提供了良好条件，岩溶发育的主要特点如下：

第一，分水岭地带地下水垂直运动为主，以垂直岩溶形态多见，主要有落水洞、岩溶洼地及盲谷等。分水岭至河谷斜坡地带地形切割强烈，冲沟发育，以干的水平溶洞或倾斜溶洞为主，间以少量落水洞。河谷地带以水平岩溶形态为主，有暗河、岩溶管道、水平溶洞及岩溶泉等。

第二，岩性对岩溶发育强度的控制作用极为明显，90%以上的洞穴、暗河均发育在T2sh1、T1m、T1y2地层中，T2s 地层因酸性不溶物（泥质）总体含量较高，占30%以上，溶蚀度低，与T2sh1、T1m、T1y2地层对比具有明显的岩溶弱化特征。

第三，岩溶发育方向受岩层走向和地质构造控制：研究区所见的地下暗河系统走向与断层走向近似平行或沿断层走向发育；地表落水洞、洼地发育呈串珠状，其方向与岩层走向线大致相同。库区主要发育三条大的暗河系统分别为：

鱼洞暗河系统，长1.10km，水力坡降为2.50%，发育于T2sh1灰岩中，方向N60～70°E，至落水洞(高程903m)潜入地下。出口高程855m，调查流量5～10L/s，暗河沿线落水洞呈串珠状发育，顺层发育，沿F3走向发育。

犀牛井暗河系统，长1.80km,水力坡降为3.50%，顺层发育于T1m 茅口灰岩中，方向N55 °E，补给源为下坝，地表可见串珠状落水洞发育，暗河出口高程902m，流量约10L/s，发育于F1及F2之间且走向与之平行。

马路槽暗河系统，长2.70km,水力坡降为3.60%，顺层发育于玉龙山（T1y2）灰岩中，方向N55°E，暗河出口高程890m，流量约15～20L/s，发育于F1及F2 之间且走向与之平行。

1.5 水文地质情况

依据岩溶发育程度可分为强岩溶层组、中等岩溶层组、弱岩溶层组及非岩溶层组。依其透水性分为强透水层、中等透水层和弱透水层及隔水层。其中T2s 地层岩溶发育相对较弱，地表调查未发现在该地层中有较大规模的溶洞、落水洞、岩溶洼地等岩溶现象发育，仅局部可见溶沟溶槽发育，在T2s 地层顶、底板均有大量泉水点出露，地下水在T2s 地层受阻而大量溢于地表，由此可见T2s 地层岩体透水性弱，可作为相对隔水层。

研究区域地下水靠大气降雨补给，强可溶岩层往往通过落水洞等以灌入方式补给，而弱可溶岩及碎屑岩则以分散补给为主。地下水以岩溶水为主，碎屑岩裂隙水为辅。

2 水库岩溶渗漏分析

水库干流回水长度为4.10km,左岸存在长冲沟低邻谷，钻探资料表明，为地下水低槽带，其间无可靠隔水层，且区域性F2断层贯穿于水库上、下游。右岸则穿越库区上下游的F1断层及犀牛井暗河系统。因此，水库蓄水后库区可能存在4 条渗漏带分别为：①沿F2断层向下游纵向渗漏和库水直接向地下水洼槽带横向渗漏；②水库库首沿强岩溶含水层向右岸长冲沟一带地下水洼槽带渗漏；③水库右岸存在区域性断层F1，存在沿F1断层向下游小干沟一带渗漏可能性；④库首存在三田冲沟，冲沟下游存在鱼洞暗河低邻谷，库水沿三田冲沟向下游鱼洞暗河渗漏的可能性。

2.1 左岸库区渗漏分析

2.1.1 水库左岸库尾尾蚱沿F2 断层渗漏带（①条渗漏路径）分析

水库左岸为一大型河湾，区域性断层F2从库尾尾蚱－通树湾－蔡家寨穿过，断层上盘为强岩溶含水层T2sh1,下盘为弱岩溶含水层T2sh2。平行于水库发育，平行段长约1.90km，其中F2断层在上游库尾尾蚱出露点河床高程902m，下游蔡家寨息烽河左岸855m 高程穿出，断层带附近在上、下游河床均有泉水出露，其中上游泉点S01,流量0.30～0.50L/s，高程898m；格榜寨布置的KZK8，地下水位为925m,下游分别有S17泉水，高程为898m,流量0.20L/S；S18泉水仅雨季有水，分布高程为855m。由此说明沿F2断层为一阻水构造，纵向存在地下水分水岭，分水岭位于格榜寨一带。格榜寨一带地下水分水岭高程在925～930m，均高于水库正常蓄水位，水库储水后，沿区域性断层F2纵向渗漏向下游渗漏的可能性小。

2.1.2 水库库首沿强岩溶含水层向左岸长冲沟一带渗漏（②条渗漏路径）评价

水库库盆左岸大面积出露地层为狮子山组第一段（T2sh1）中厚层灰岩夹白云质灰岩和第二段（T2sh2）白云岩夹泥质白云岩，其中狮子山组第一段（T2sh1）地层岩溶发育，落水洞或溶洞发育密度达14～18 个/km2。KZK8 孔中地下水位高程为925m 左右，可能存在地下分水岭，水库蓄水后水位高程为910m,因此，由库首向左岸长冲沟一带渗漏的可能性不大。

2.2 右岸库区渗漏分析

2.2.1 沿区域性F1 断层向下游渗漏（③条渗漏路径）评价

区域性F1断层位于水库右岸，距水库约0.80～1.20km，沿NE 向从南西向北东斜切测区，两端延伸出图，长度>20km。上游端在凤凰山一带斜插入库内，经三田冲沟、以及下游的盘脚营至小干沟860m 高程附近穿出。水库蓄水后水头高度为910m,与断层出漏高差为50m,可能形成渗漏。据地表泉水调查，出露于库盆河边F1断层带附近的S13 泉点，流量1～3L/S，其补给源主要来自凤凰山一带，说明地下水补给河水，在库盆河床与库下游小干沟之间必然存在一个地下水分水岭。F1断层穿过三田冲沟，与三田冲沟交叉位置高程>910m,三田冲沟内常年有水，说明三田冲沟与下游盘脚营一带存在地下分水岭。因此，水库蓄水后，库水不存在沿区域性F1断层向下游小干沟一带渗漏的可能。

2.2.2 库首右岸支流三田冲沟向下游鱼洞暗河系统渗漏（④条渗漏路径）评价

受库首右岸支流三田冲沟切割，存在通往坝下游鱼洞暗河系统的丫口，库水通过丫口至库下游鱼洞暗河系统直线距离约200m，根据地表调查，丫口下游松子坎组（T2S）相对弱岩溶地层出露高程最低890m，低于正常蓄水位20m，水库蓄水后，库水沿强岩溶地层T1m 地层向库下游鱼洞暗河系统渗漏的可能性较大。采取帷幕灌浆的方式来堵住可能存在的渗漏带。

3 结论

通过对该水库可能都存在的4 条渗漏路径分析得出以下结论：一是水库左岸库尾尾蚱沿F2断层渗漏带（①条渗漏路径）渗漏的可能性较小；二是水库库首沿强岩溶含水层向左岸长冲沟一带渗漏（②条渗漏路径）不存在渗漏问题；三是沿区域性F1断层向下游渗漏（③条渗漏路径）无渗漏的可能性；四是库首右岸支流三田冲沟向下游鱼洞暗河系统渗漏（④条渗漏路径）渗漏的可能性较大，应采取措施治理。

[1]刘宇涛，谢世友.中国西南地区岩溶地貌发育影响因素分析[J].许昌学院学报，2010（02）.