湘西某水库成库条件分析

李立桁（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南　长沙　410002）



湘西某水库成库条件分析

李立桁（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南长沙410002）

水库的成库条件论证是水库建设的重点，特别是岩溶地区的库区渗漏问题。本文针对水库库区内岩溶发育，采用手持GPS泉点定位和地质构造分析相结合的方法，查明水文地质条件、地质构造发育情况和岩溶发育规律，为水库的成库条件论证提供依据。

水利水电；水库；岩溶；渗漏；地质成库条件

1　引言

水库坝址位于湘西吉首市西南部，属于沅水一级支流武水水系，干溪河上游。主要开发任务为灌溉，兼顾城市供水。水库坝址集雨面积约12km2，灌区面积大约1.8万亩，正常蓄水位332m。水库库区的灰质白云岩岩溶弱发育，灰岩岩溶较发育。因此库区岩溶水文地质问题是本工程的主要工程地质问题之一，特别是可溶岩层内岩溶发育情况，地下水补排关系，是否存在岩溶管道型渗漏等，是本次工程能否成库的关键因素。

2　库区工程地质条件

2.1地形地貌

库区发育于中低山峰脊峡谷地貌中。干溪的支流小溪口以上，河段宽2～5m，河床高程一般为297.85～494.0m，河床坡降较大；两岸为峡谷，两岸山顶多发育陡崖，河床中堆积崩积块石较多，直径2～5m，最大见20m，地势险峻，两岸无阶地发育。

2.2地层岩性

库区内大部分基岩裸露，各地层由老及新分述如下：

寒武系下统杷榔组（∈1p）灰绿色页岩，薄～厚层状，岩溶不发育；

寒武系下统清虚洞组（∈1q）灰色灰岩、以薄中厚层条带状，泥质条带，岩溶较发育。

寒武系中统敖溪组（∈2a）灰白色粗粒中厚～厚层灰质白云岩，岩性坚硬，岩溶弱发育，垂直节理发育。

第四系残坡积（Qedl）及冲积崩积堆积物（Qcol+dl）。

2.3地质构造

工程区位于新华夏系构造体系第三隆起地带的西南段，岩层倾角比较平缓，一般倾角在6～13°。由于倾角较缓，受构造影响，岩层产状的轻微变化，在工程区周边形成了干溪河背斜、老虎坡向斜及小溪口库尾发育断层一条。其特征分别如下：

干溪河背斜：以干溪河河床为轴，轴向北60～80°东，北翼岩层较平缓，岩层产状：N45～70°W·NE∠6～13°，南翼岩层较平缓，岩层产状：N20～45°E·SE∠8～16°。

老虎坡向斜：位于干溪河背斜的北部，轴部大致位于干溪与明杠溪中部的山脊。轴向北60～80°东，北翼岩层较平缓，岩层产状：N30～65°E·SE∠8～15°。南翼岩层较平缓，岩层产状：N40～70°W·NE∠6～15°。

小溪口库尾断层：该断裂位于小溪口库尾，逆断层，产状：N30～40°E·NW∠35°，断层破碎带宽3～5m，影响带1～2m，断层面有水渗出，见溶蚀现象。

2.4水文地质条件

库区地下水主要为堆积层孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水三种。孔隙水赋存于第四系冲积之砂卵砾石、残坡积松散层孔隙中；基岩裂隙水主要分布于各岩体的裂隙之中；岩溶水分为溶洞水和溶岩裂隙水：溶洞水赋存于灰岩、白云岩层的岩溶洞隙中，大气降水通过落水洞、漏斗、溶蚀洼地入渗补给，以暗河及岩溶泉形式出露，具有流量大、动态稳定的特点；岩溶裂隙水赋存于碳酸盐岩岩溶裂隙中，受季节影响流量变化大，以裂隙为渗漏通道，以岩溶裂隙泉的形式于沟谷切割处排泄。

库区两侧泉水补给库区为主，沿两岸山体的山沟均有泉水流入库内。各溶隙泉点统计见表1。

表1　水库库区主要泉点统计表

2.5库区溶岩发育特征

库区分布的主要地层为寒武系地层，以条带状灰岩和粗粒结晶灰质白云质、页岩为主，其中页岩岩溶不发育，条带状灰岩岩溶较发育、灰质白云岩岩溶岩溶弱发育。通过平面地质测绘，区内溶洞、溶隙管道较发育。其中溶洞6处（钻孔内发现溶洞2处），发育地层皆为寒武系下统清虚洞组（∈1q），洞口高程307～355，溶洞发育长度约10m；溶隙管道1条，溶隙管道无固定进口，枯水季节见有多处漏斗状入口，且随水量的大小，进口在上下游有变化，根据连通实验结果，出口为腾寨河床边上，管道高程307～313，发育地层为寒武系中统敖溪组（∈2a）。

3　坝址位置选择

库区麻力湾至支流汇合口处，上、下两个坝址进行比较。根据流域范围内的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件及岩溶的发育与分布特征等方面情况进行比较：

上、下两坝址地形地貌、地层岩性、地质构造基本相似。左右坝肩和坝基部位，上坝址弱风化带埋深相对较浅。根据钻孔揭露，上坝址未发现溶洞、层面溶蚀现象下限深度18.5m；下坝址钻孔内发现溶洞2处，线岩溶率5.4%、层面溶蚀现象下限深度19.0m。水文地质条件比较，上坝址坝基岩体相对不透水层（透水率小于5Lu）顶板埋深相对较浅，优于下坝址。因此，上坝址相对更为合理。

4　水库成库条件分析

水库区主要由干溪冲沟和两条支流冲沟组成，库区麻力湾至支流汇合口处，为坝址区域，河谷较开阔，两岸成较对称的U字型，水库区周围山体地形完整，为良好的库盆。

4.1库首成库条件分析（小溪口汇合处至坝址）

该段为纵向河谷结构，左岸高程320m和右岸高程300m以下为杷榔组（∈1p）页岩，岩溶不发育，属于相对隔水层；以上为清虚洞组（∈1q）块状灰岩、条带状灰岩，岩溶较发育。根据岩溶水地质调查，两岸泉水Q10～Q13出露高程均高于水库正常蓄水位。根据地表地质调查、坝区及两岸钻孔及物探资料揭露，两岸无连通性岩溶管道发育，地下水位高于水库正常蓄水位。因此，库水向两岸渗漏的可能较小。但坝址区左右坝肩溶岩裂隙延升较长，局部与地表相通，存在库水沿结构面绕坝渗漏问题。

4.2库区中部成库条件分析（腾寨至黄同村）

该段河岸长约2.5km，属U型河段，河床发育Ⅰ级阶地，阶地宽一般小于50m，河床地面高程一般为293～360m，两岸地势较高，山体雄厚，距离最近低谷最近距离1750m（右岸）～3500m（左岸），且其邻谷高程在520m以上，远远高于正常蓄水水位，因此库水位不存在向邻谷渗漏问题。地表调查，该段见溶洞R1发育，洞口高程315m，溶洞内水流向库内，库盆见溶隙管道1，库水进过溶隙管道1后仍然流向库区。库左右岸两岸均有泉水出露，Q6、Q7泉点出露高程略低于正常蓄水位，但泉水均流向库内，且常年不枯，推测地下水位高于正常蓄水位，故此段成库条件好，不具备水库渗漏条件。

4.3库尾成库条件分析（杉树口至库尾）

该段属于峡谷型河段，阶地不发育，河床地面高程一般为294～365m，左岸地势较高，山体较单薄，库尾正常蓄水高程处距离邻谷最近距离约500m，两岸有Q1～Q4泉水点出露，出露高程高于正常蓄水水位，且泉水均流向库内，因此不存在向邻谷渗漏的问题。

根据岩性分析，左岸岩体具有可溶矿物，但是其中的不透明矿物（炭质和金属）局部富集成条带状，从宏观岩组分布来看，左岸岩体为条带状灰岩夹页岩，页岩厚度0.2～1.57m，形成了相对隔水带，一定程度的阻止地下水下渗，有效的减弱了岩溶发育，据调查左岸未见水平溶洞等发育现象。

4.4小溪口支流段成库条件分析（小溪口库尾至汇合处）

在明杠溪右岸调查表明，该段存在岩溶下降泉，泉水出露高程460.8～511.9m，高于正常蓄水水位，故推测在小溪口支流左岸存在一分水岭，该分水岭高程高于正常蓄水水位，以该分水岭为界，小溪口侧库水流向库内，明杠溪侧水流流向明杠溪下游。小溪口库尾断层规模小，且高于正常蓄水位以上。故库内小溪口支流左岸成库条件好，该段存在库区渗漏的可能小，成库条件良好。

综上所述，水库库区干溪两岸及小溪口支流右岸成库地质条件好，不存在渗漏问题，根据成库论证成果，由于库盆底部出露的隔水底板杷榔组（∈1p）页岩高程上坝址为 318m，且连续分布于库区盆底，岩溶发育受隔水层控制，因此从地质、地形上均存在对库区进行有效防渗的基础。故整体水库成库地质条件良好，经适当处理后，水库不存在库水渗漏问题。

5　结束语

总结该水库的勘察分析，得出如下结论：工程以平面地质调查为主，辅以钻探、物探以及连通实验等勘察手段，分析得出了水库向邻谷渗漏、岩层、构造等渗漏可能性小的结论。岩溶地层重点查清是否存在岩溶管道、暗河等分布，相对隔水岩体的完整性、连续性及断裂构造对两岸山体的破坏程度。从而得出水库具备成库条件。

［1］周如学.湘西岩溶地区水利工程坝址选择刍议［J］.湖南水利水电，2010（3）：46～48.

［2］梁彬，等.湘西大龙洞岩溶流域生态环境分析与治理对策［J］.长江流域责源与环境，2005，14（6）：764～769.

［3］邹成杰，主编.水利水电岩溶工程地质［M］.北京：水利电力出版社，1994.

TV697.3

A

2095-2066（2016）18-0071-02

2016-5-17

李立桁（1980-），男，工程师，硕士研究生，研究方向为水利水电勘察设计。