新疆某水库库区工程地质条件及评价

令军帅，田云军，王柱和

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830091)

1　工程概况

拟建水库工程位于发源于喀喇昆仑山冰川的叶尔羌河河流中游河段，该河流流向由南向北，是塔里木河的主要源流之一。水库工程本阶段选上、中、下三个坝址进行比选，上坝址和中坝址相距1.4 km，中坝址和下坝址相距约3.0 km。

根据地形地质条件，本阶段拟选坝型为面板堆石坝和心墙坝，附属建筑物包括拦河坝、表孔溢洪洞、深孔泄洪洞、发电引水洞、电站厂房等。初拟水库大坝坝高超过122.00 m，正常蓄水位2640.00 m，相应库容约4.52亿m3。

2　库区工程地质

2.1　工程地质条件

2.1.1地形地貌

拟建水库区位于叶尔羌河高山区峡谷段，河流由NNE向转为NWW向，两岸山顶高程3855～4550 m，相对高差1355～2050 m，总体地势南高北低，东高西低，属高山河谷侵蚀地貌。

库区河道蜿蜒曲折，河谷呈“V”形或“U”形断面，河谷底宽80～200 m，河流坡降3‰～4‰，两岸发育I～IV级阶地，其中I、II级阶地分布较广，在河谷较开阔带可见，呈带状不对称分布，阶面宽度15～150 m，以含漂砾卵砾石为主，局部有胶结现象，表部多为崩坡积覆盖；III、IV级阶地零星分布，阶面宽度5～50 m，以含漂砾卵砾石为主。

库区两岸支流和冲沟发育，其中规模较大的冲沟有8条，均为发育于基岩内的深切沟，沟壁基岩多裸露，局部沟壁及沟内分布少量的洪坡积物，在沟口多形成冲积扇，切割深度数十米至数百米，延伸长度数公里至十几公里。

2.1.2地层岩性

库区出露的地层岩性主要有元古界下统布伦阔勒岩群(Pt1b)及第四系。由老至新分述如下：

(1)元古界下统布伦阔勒岩群(Pt1b)。元古界下统布伦阔勒岩群中段(Pt1bb)：岩性为黑云石英片岩、二云石英片岩及少量石榴石黑云石英片岩，单层厚10～20 cm，呈中厚层状。大面积分布于库区。

元古界下统布伦阔勒岩群下段(Pt1bc)：岩性为灰绿色的绿泥石片岩，单层厚5～20 cm，呈薄～中厚层状。分布于坝址以下河段。

(2)第四系。第四系广泛分布于坝址区河床、冲沟及斜坡前缘，成因主要有冲积、洪积、崩坡积、冰水沉积等。

(3)元古界侵入岩(γδ2)。大面积分布于坝址下游以西，岩性主要为花岗闪长岩及花岗片麻岩，岩石坚硬完整。

2.1.3地质构造

库区为单斜地层，无区域性断裂分布，构造形迹主要有顺河近SN向的四条断层和NW向的两条断层。其中，规模较大的断层或分布于河流右岸，或分布于上坝址上游切过河流，或分布于尾库，但都未发现有活动性迹象。

根据相关单位对本区地震安全性所做的评价，库区50 a超越概率10%的地震动峰值加速度为0.357 g，相应的基本烈度为VIII度。

2.1.4水文地质条件

库区地下水类型主要有两类：一类为孔隙潜水，另一类为基岩裂隙水；孔隙潜水主要分布在河床及冲沟底粗粒土层中，河床冲积砂砾石层内的孔隙潜水主要受叶尔羌河水补给，水位随河水位变化，水量极为充沛；基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙及断层带内，沿裂隙网络及微岩溶(溶孔、溶隙)运移，无统一的水位，主要受冰雪融水的补给，多以泉的形式向最低侵蚀面——叶尔羌河排泄。

2.1.5物理地质现象

库区主要物理地质现象有滑坡、崩塌及危岩体等。

库区范围内共分布有三处滑坡HP1、HP2、HP3，除HP2位于左岸冲沟内，远离正常蓄水位外，其余两处滑坡均位于正常蓄水位附近，为岩质古滑坡，水库蓄水可能会进一步诱发其滑移。

水库区两岸大部分基岩裸露，岩层走向与河谷小角度相交或近于平行，岩石以变质片岩为主，顺层结构面较发育，故库岸崩塌也较为发育，其运动形式是单个或群体岩块在重力及其他外力作用下突然从陡峻岩石山坡上分离，并以自由落体、滑移、弹跳、滚动或其他的某种组合方式顺坡向下猛烈运动，最后呈锥状堆积于坡脚。

2.2　工程地质评价

2.2.1水库渗漏

库区处于高山峡谷区，两岸山体雄厚，坝址库区无低矮垭口及低于库水位的邻谷分布，水库两岸基岩裸露，周边地形封闭条件好，顺河向分布的断层规模不大，且以压扭性为主，并且水库库盘地形封闭条件较好，两岸分水岭远高于正常蓄水位。初步分析，产生水库永久渗漏的可能性不大[1]。

2.2.2库岸稳定

水库区上坝址以上库段，河谷两岸边坡高陡，大部分基岩裸露，岩性主要为元古界片岩，层理及卸荷裂隙较为发育，岩层走向与河谷近平行为顺向谷，大部分库岸整体稳定，局部有滑坡、崩塌(危岩体)分布。

库区范围内分布的三处滑坡除HP2位于左岸冲沟内，远离正常蓄水位外，其余两处滑坡主体已大部分滑移，目前处于基本稳定状态。水库蓄水后进一步滑动的可能性不大，或者即使滑动，其下滑速度、产生的涌浪高度也都不大，初步评价其对工程的影响不大。

库区崩塌(危岩体)分布广泛，其成因主要是坡面岩体裂隙、片理与临空面相互组合形成危岩块体，在降雨、地震、风化和重力作用下失稳形成崩塌。根据遥感解译及现场调查，上坝址坝轴线上游1 km范围内的9处崩塌(危岩体)，主要由倾坡外产状为5°～20°SE∠60°～85°的裂隙与层面及其他结构面组合形成，估算总方量一般1.0～7.7万m3，其失稳方式以逐步的、小规模的落石和掉块为主，由于大多分布于近坝库岸，对水库运行影响不大，对工程施工有一定影响，须加强监测工作。

2.2.3水库浸没

水库回水长约24.9 km，库区无民居、工矿及农田分布，库岸大部分基岩裸露，第四系主要为分布于坡脚、河床和冲沟内的粗粒土，故水库无浸没问题。

2.2.4水库泥石流及淤积

水库区冲沟较为发育，均为季节性间歇性洪水形成，总体走向与河谷大角度相交，冲沟总长4.2～39 km不等，平均纵坡15.7%～53.8%，个别7.7%，沟口处多分布有堆积扇，沟底为第四系松散堆积物覆盖，沟坡基岩裸露，多为高陡边坡，表部岩体卸荷松驰，稳定性较差，加之冲沟近似笔直，无堵塞情况，纵坡较大，植被覆盖较少，因此，各冲沟在暴雨时易形成水性泥石流。

据遥感解译，水库区易发泥石流沟共有8条，平时大多干涸，暴雨时形成固体径流，初步评价为中等易发泥石流沟。

如上所述，库区泥石流及其固体径流物质将增加水库淤积，初步估算泥石流入库总量约8.4万m3。泥石流对水库的运行影响不大。

2.2.5水库诱发地震

水库处在高地震烈度区，区域地质构造环境和地震地质条件较复杂，瓦恰盆地东缘断裂位于库区10 km以外。根据地震地质条件对水库诱发地震的预测如下。

外成因型水库诱发地震有喀斯特塌陷型、地壳表层卸荷型、冻裂型、洞穴塌陷型和滑坡崩塌型，但经地质调查分析，库区内这些因素诱发地震的可能性都不大。

内成因水库诱发地震从库盘岩性、构造、水文地质条件及水库规模等方面预测如下，由于库盘岩体为元古界黑云石英片岩、二云石英片岩及少量石榴石黑云石英片岩，岩体完整性较好，储能条件较差，诱发地震的可能性不大；构造上，库区多为顺向谷或斜向谷多条次级断层穿越库区，但以压扭性为主，均为非活动断层，不具备发生中强地震的构造条件[2]；根据库区勘探成果，库盘岩体深部透水性弱，库区断层以压扭性为主，库水沿结构面向深部渗透有限；从区域现代构造应力场特征上分析，库区无M≥4.7地震分布；本工程水库回水长度约24.9 km，库容为4.52亿m3，最大库水深度122 m，库水产生的附加荷载较大，利于诱发水库地震。

综合分析认为，水库蓄水后存在发生弱震型水库诱发地震的可能，但地震烈度低于工程区的设防水平。

3　结　语

(1)水库区处于高山峡谷区，两岸山体雄厚，无低于库水位的邻谷分布，周边地形封闭条件好，产生水库永久渗漏的可能性不大。

(2)库区内分布的滑坡、崩塌(危岩体)均离坝址区较远，其产生涌浪高度有限，对工程影响不大，工程施工期间须加强监测工作。

(3)水库区无民居、工矿及农田分布，库岸大部分基岩裸露，水库无淹没、浸没问题。

(4)库区无区域性断裂通过，水库蓄水后存在发生小于4级地震的可能，但地震烈度低于工程区的设防水平。