白溪河流域岩溶水系统分析及水电梯级开发初步设想

冯大为（湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北　武汉　430000）



白溪河流域岩溶水系统分析及水电梯级开发初步设想

冯大为（湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430000）

水利是国民经济的命脉，对于国民经济发展水平的提高以及社会经济的发展而言有着十分重要的作用。因此，必须要对水电梯级开发工作进行高度的重视。本文主要基于白溪河流域岩溶水系统的概况，对该流域内水电梯级开发的初步设想进行了一定的分析。

白溪河流域；岩溶水系统；水电梯级开发

1　引言

白溪河流域位于湖北省五峰县南部与湖南省石门县交界处，为澧水水系左岸一级支流渫水上游左支，河谷深切，河道较狭窄。区内河流分属长江流域的清江水系和澧水水系，以五峰县以南马棚岭-茅坪-大竹园一线地形分水岭为界，以北为清江流域，以南则为澧水流域。白溪河发源于五峰县后河独山，在湖北省境内全长约25km，流域面积190km2，多年平均流量0.5m3/s，上下游水头差约690m，水电资源较为丰富。

白溪河流域在湖北境内初拟四级水电梯级开发，主要为中低坝方案，总装机约25MW。由于该流域主要出露寒武系中下统碳酸盐岩层，地质构造复杂，岩溶十分发育，因此，查清白溪河流域岩溶发育规律以及岩溶水系统特征对流域水电梯级开发具有重要意义。

2　流域主要水系

白溪河流域发源于五峰县后河独山，海拔高程约1797m。白溪河在腰站以上河段常年有水流，流量约0.4m3/s，河水自腰站附近河床潜入地下；腰站至水滩头河段为干河，仅在雨季可见水流，且持续时间较短；水滩头以下河段常年有水流，且由于两岸支流或溪沟水流不断汇入白溪河，自上游至下游河流流量逐渐增大，在杨家台一带河流流量达到1.5m3/s。白溪河流域主要支沟和暗河基本情况见表1。

表1　白溪河流域主要水系（支流）基本情况一览表

3　白溪河流域主要岩溶水系统概况

白溪河流域河谷深切，地势险峻，河谷蜿蜒曲折。山顶高程一般1000m以上，最高达1700余米，河床高程395～1000m左右（雷打石以上）。地层岩性以奥陶系—寒武系一套强岩溶化强透水碳酸盐岩为主，岩溶发育，发育有落水洞、溶沟和溶槽、溶蚀洼地、暗河等岩溶地貌。地质构造上主要处于泉坪背斜北翼，测区区域性大断裂构造不发育，但受历次大地构造运动的影响，节理、裂隙发育。

由于白溪河在东、西、北三面切割泉坪背斜，在背斜北翼、白溪河以北，以马棚岭-茅坪-大竹园一线地形分水岭为界，将白溪河与清江流域相分割，为清江水系和澧水水系的分界线。沿地形分水岭分布马棚岭（五峰）向斜核部地层，两侧分布有泥盆系-志留系砂页岩隔水岩组，仅在小垭-茅坪-五峰县城之间分布有奥陶系地层，分水岭最大高程1609m，两侧泉水少见，仅见少量裂隙泉水分别向分水岭两侧排泄，说明白溪河流域（澧水水系）与白炭河（清江水系）之间存在地下分水岭，两者之间没有水力联系。

白溪河自小垭以下河段，总体流向由北向南，左岸分布有壶瓶山向斜和六里荒向斜，均呈东西向展布，核部为二叠系至三叠系地层，两翼分布泥盆系至志留系隔水岩组，寒武系和奥陶系碳酸盐岩组分布于隔水岩组之下，深溪河主要发育于志留系地层之上，分布高程远高于白溪河，主要汇集碎屑岩中的地表、地下水。在靠近白溪河岸边，由于地形冲沟的切割，沿岸边可见多处溪流汇入白溪河，因此，白溪河不会向左岸深溪河产生渗漏。

白溪河基本沿寒武系上统耗子沱组（∈3hz）和中统光竹岭组（∈2gn）地层发育，其右岸广布寒武系碳酸盐岩组地层，岩溶十分发育，岩溶发育特征主要受岩性和构造的控制。由于泉坪背斜核部地层岩性为寒武系下统天河板组（∈1t）和石牌组（∈1sh）一套砂、页岩等相对隔水岩层，可以初步判定，白溪河右岸地表分水岭和地下分水岭基本一致，为一闭合流域，背斜南、北两翼各为相对独立的地下岩溶系统，两翼之间无断裂构造切割，没有必然的水力联系。

通过对本区进行野外地质测绘和岩溶水文地质调查，白溪河两岸主要可见八处岩溶泉水，其基本特征见表2白溪河流域主要岩溶泉水一览表。

表2　白溪河流域主要岩溶泉水一览表

为了进一步查明白溪河流域的岩溶发育情况，本次野外工作专门进行了岩溶连通试验，并分别在白溪河羊子溪上游的主河道、羊子溪沟内以及白溪河老屋场主河道三个点投放了连通试剂。2008年5月30日上午9点至10点在羊子溪上游的主河道和羊子溪沟内分别投入萤光素，并测得流量分别为400l/s和25l/s。2008年6月2日下午5点在白溪河老屋场主河道投入萤光素，并测得流量为30l/s。在白溪河下游的杨家台地下暗河出口（W6）进行观测，于2008年6月5日中午13点观测到带有萤光素的地下水流出，且测得地下水流出流量为600l/s。

其岩溶连通试验成果见表3白溪河流域岩溶连通试验成果表。

表3　白溪河流域岩溶连通试验成果表

在白溪河一带消水点广布，消水点地层岩性多为寒武系下统石龙洞组（∈1sl）厚层微晶白云岩，自腰站至水滩头之间河段除暴雨时段外，均为干河，地表水均沿岩溶通道进入地下。经分析与连通试验，测区主要发育两大岩溶水系统：①腰站至杨家台岩溶通道，该通道补给源位于腰站一带，共发育5个消水点，沿岩层走向经老屋场至杨家台，其间茅坪组和高台组相对隔水层由于厚度有限，可能在局部被断裂构造所切断，导致其上下岩溶连为一体。由于泉坪背斜核部在杨家台处受到河谷的横向切割，该岩溶通道并沿泉坪背斜核部于杨家台右岸河床处排泄，出水口高程约415m，通道长约14km；②薛家大槽至纸棚沟岩溶通道，该通道进水口位于薛家大槽，发育于寒武系中统光竹岭（∈2gn）微晶灰岩夹白云岩和上统耗子驼（∈3hz）灰岩、白云岩地层中，于纸棚沟排泄，出水口高程约470m，通道长约4km。

由此可见，测区地下水均沿岩溶系统汇集于白溪河中下游河段，不存在沿泉坪背斜核部向下游河湾或其它邻谷渗漏的可能。

4　白溪河流域水电梯级开发初步设想

由于白溪河流域水文地质条件极其复杂，岩溶十分发育。流域上游河段地表、地下水在腰站经老屋场一带潜入地下，在白溪河下游杨家台右岸河边W6暗河出口流出，沿途岩溶通道较复杂。腰站至水滩头之间一般为干河，仅在雨季有地表水流。鉴于白溪河流域特殊的水文地质条件和复杂的岩溶发育规律，建议该流域水电开发以分梯级、中低坝方案为宜；初步分析比较，采用四级开发较为合理。各梯级开发方案见表4白溪河流域各梯级方案特征表。

表4　白溪河流域各梯级方案特征表

5　结论

通过对白溪河流域的岩溶水文地质进行调查和分析，得出如下主要基本结论：

（1）白溪河流域地处鄂西南褶皱山地，区内碳酸盐类岩石广布，形成了以岩溶景观为主，并间以碎屑岩垅脊与垅岗状地形，属构造、侵蚀、溶蚀地貌。

（2）白溪河流域主要出露下古生界寒武-志留系的地层，全部为沉积岩，岩性主要为滨海-浅海相的碳酸盐类岩石夹碎屑岩。流域碳酸盐岩占90%以上。

（3）本区位于新华夏系第三隆起带。北东面毗连淮阳山字型西翼反射弧砥柱——黄陵背斜及其盾地部分。构造形迹主要是紧密线形和宽缓褶皱，断裂不发育，主要属区域性东西向构造体系，区域构造基本稳定。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），确定白溪河流域地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为Ⅵ度。

（4）区内地下水分为松散岩类孔隙潜水、碳酸盐岩类岩溶水和基岩裂隙水三种类型。碳酸盐岩类岩溶水是本区主要的地下水类型。

（5）白溪河流域岩溶极为发育，常见的岩溶形态有溶沟、溶隙、溶蚀洼地、溶蚀漏斗、溶蚀槽谷、落水洞、溶洞及地下暗河等。岩溶发育程度主要受构造线、岩性和地形地貌等因素的控制。

（6）区内岩溶水的特征主要取决于岩性、构造、地貌和现代水文网等诸因素的组合关系。岩溶水的埋藏深度一般大于100m。

（7）经初步调查分析，白溪河流域主要有两大岩溶水系统：①腰站-老屋场-杨家台岩溶水系统；②薛家大槽沟-纸棚沟岩溶水系统。

（8）鉴于白溪河流域特殊的水文地质条件和复杂的岩溶发育规律，建议该流域水电开发以分梯级、中低坝方案为宜；初步分析比较，采用四级开发较为合理。

［1］钟珊珊.流域水电梯级开发项目累积环境影响作用机制及评价研究［D］.中南大学，2013：37～67.

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［3］黎 璇.流域结构分析在水电梯级开发规划环评中的应用研究［J］.能源与环境，2014（01）.

［4］冯大为.湖北省五峰县白溪河流域岩溶水文地质专题报告，2008，06.

冯大为（1964-），男，高级工程师，本科，主要从事水利水电工程地质专业工作。

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2095-2066（2016）12-0038-02

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