安龙县月亮田水库工程勘测与渗漏分析

(贵州黔水科技有限责任公司，贵州 贵阳 550002)

1 工程概况

拟建月亮田水库工程位于贵州省安龙县新安镇西北部的法统村，坝址位于法统村西南月亮田洼地与下坝洼地之间垭口一带，距安龙县城12km，有乡村道路经过工程区附近，交通较为便利。

建库河流属南盘江水系，水库位于法统村上法统西南侧，无较大地表河流分布。该水库以上法统村寨西面的月亮田洼地作为库盆。水库坝址以上集雨面积1.61km2，坝前抬高水位约17.00m，正常蓄水位1334.00m，回水长约0.5km，校核洪水位1139.03m，总库容111.32万m3，是以灌溉、供水为主的小(1)型水利工程。

2 水库区工程地质条件

2.1 地质概述

库区为条带状的侵剥蚀、溶蚀地貌类型，以峰丛洼地为其主要形态，洼地内落水洞、溶洞发育，洼地间多以岩溶管道相互联系。因工程区无较大地表河流分布，水库以上法统西面的大型洼地kw2作为库盆，水库南面低，有月亮田岩溶管道分布，为该洼地向外联系的主通道。月亮田岩溶管道下游为下坝洼地kw3，高程1305.00～1312.00m，河流在此洼地为明流，在该洼地南端入伏转为暗流。拟在月亮田洼地南面的月亮田岩溶管道进行堵洞筑坝、防渗、拦截蓄水成库。水库地貌如图1所示。

图1 水库区地貌(面向上游)

2.2 岩溶水文地质特征

从地表调查揭露情况显示，库区的溶洞主要发育在夜郎组第二段(T1y2)层位上，分布于坝址垭口和水库右支库尾一带；其他层位少见溶洞发育，为相对弱岩溶带。库盆岩性由上至下依次为第三小层T1y2-2-3紫红色薄层泥岩夹灰岩；第二小层T1y2-2-2灰岩，岩溶较发育，均属中等岩溶层位；第一小层T1y2-2-1泥岩、灰岩互层状，泥岩及泥质含量由上至下逐渐增多，岩溶发育受到限制，为弱岩溶层位，分布于堵洞成坝的下部。堵洞建库月亮田岩溶管道在此入伏和出流，经对该管道实测调查结合钻孔资料揭露，在岩溶管道内未发现有消水现象，说明岩溶未向深层发育。

2.3 岩溶发育特征

库盆位于月亮田岩溶洼地kw2，形如天鹅，由左支(NNW向)、右支(NW向)组成，其中右支为主要来水区，发育有ks01泉水。水库补给区主要位于1号冲沟、雄坎、白泥田、2号冲沟、牛角冲、上法统所围区域，区内发育有kw4、kw5、kw6、kw7洼地；受地形、岩性和构造的影响，水库岩溶发育有月亮田岩溶管道和月亮田水库尾kw4～ks1岩溶管道，其特征如下：

a.月亮田水库尾kw4～ks01岩溶管道：位于水库右支库尾，由kw4洼地南东面入伏，入伏高程1359.00m，地下水在ks3出流，高程1330.90m，管道呈NW向展布，长约420m，管道平均比降为4.8%，发育于夜郎组第二段(T1y2)，顺层发育。

b.月亮田岩溶管道(k1～ks02)：为水库排泄管道，位于水库库盆月亮田洼地kw2与下坝洼地kw3之间的垭口地带，呈北北西向展布，入伏口高程1316.40m，下跌2m进入主洞，出口高程1311.86m，长约120m，管道平均比降约为2.0%，发育于夜郎组第二段第二层第二小层(T1y2-2-2)地层中，岩性为灰岩，厚22m。于2013年6月12日对管道进行三相实测工作，实测成果月亮田岩溶管道实测三相图如图2所示。

图2 水库区岩溶水文地质剖面

2.4 水文地质

据地表地质调查，库区见有泉水出露，主要泉水特征见下表。

库区主要泉水统计表

河床钻孔揭露地下水位与河水位一致。两岸钻孔揭露地下水位均高于河水位。由统计知，地下水坡降随地形变化较大，1号垭口一带靠近月亮田岩溶管道，地下水力坡降较小，i=1.2%～3.0%，随距离增加变陡，i=3%～8%。钻孔的地下水位均高于河水位，河谷两岸有泉水出露，以明流形式向河流排泄，由此可见，建库河流为补给型河流。

2.5 水库汇水面积确定依据

经分析结合地表洼地调查，在分水岭南部一带，地下水埋藏大，地下水主要沿岩溶管道运移，既有NW向，又有NE向。据统计，NW向洼地远多与NE向洼地，故分析，岩溶水主要沿NW向运移为主，符合分水岭地带地表水文网径流特征。

据区域岩溶水文地质测绘，结合1∶10000区域地质图划定月亮田水库汇水面积如图3所示。

图3 水库汇水范围示意图

地表分水岭形成的封闭汇水区域内，洼地与裂隙走向都为NNW向，岩性为三叠系下统夜郎组第二段(T1y2)：上部灰岩，中部泥岩与灰岩呈互层状分布，下部顶为3～5m厚的紫红色薄层泥岩，之下为7m后的灰、灰白色薄至中厚层灰岩，以下依次为3.6m泥岩，15～20m厚的灰岩、泥岩互层状，泥岩所占比例约为48%。下部为99m厚泥岩、灰岩，呈互层状分布，泥岩占60%。为中等至弱岩溶地层。地表及地下水向洼地汇集流入库内，其面积为1.61km2。

综合上述，水库集水范围除了库区kw2洼地外，还存在kw4、kw5、kw6和kw7洼地外流补给，其补给关系如图4所示。

图4 水库集水区流向关系

3 堵洞建坝工程地质条件

3.1 坝址的选择

工程区地表水与地下水转化频繁，河流明暗交替，洼地呈串珠状分布，洼地之间为垭口地形，有岩溶管道连通。根据规划资料及业主意见，受地形、地质条件的限制，水库选择月亮田kw2洼地作为库盆，坝址位于上法统村寨西南月亮田kw2洼地与下坝kw3洼地之间的1号垭口一带，坝址上游集雨面积小，下游地形开阔，且发育有干海子岩溶管道，水文地质条件复杂，无其他位置可选择，垭口下发育有月亮田岩溶管道，只能封堵月亮田岩溶管道建坝成库，坝址具唯一性。

3.2 坝址地质概述

3.2.1 地质构造及其发育特征

a.构造。坝址位于坡背斜东翼，距核部1.8km，经地表调查发现，在坝址月亮田岩溶管道入伏口处有f1断层分布，压性逆断层，两侧岩体破碎，有钙泥质胶结物，破碎带宽40～50cm，断层规模较小。坝址总体为单斜构造，岩层倾下游偏左岸，产状N20～30°E/SE∠10～13°。河谷总体呈斜向-横向谷。

b.水文地质特征。地表调查，有溶沟、溶槽和溶洞分布；坝址发育有月亮田岩溶管道。地表和地下岩溶现象显示坝址岩溶发育，说明垭口位置是水库区岩溶发育汇集部位，也是地下水汇集区。坝址岩性及岩溶发育特征，决定地下水类型为溶洞溶隙水。根据钻孔揭露，两岸地下水位均高于月亮田岩溶管道水位，地下水力坡降垭口一带为1.2%～3.0%，两岸水力坡降为3.0%～8.0%，局部达10%；岩体透水性受裂隙发育、风化和岩溶发育程度控制，坝址垭口发育有月亮田岩溶管道(kzk3、kzk5、czk1揭露及实测)，坝址岩溶水文地质条件较复杂。据坝址钻孔地下水观测资料统计，两岸地下水高于岩溶管道水位(1311.00～1314.00m)。

由统计知，地下水坡降随地形变化较大，平缓地形i=1%～3%，随距离增加变陡，i=3%～8%。由上述可知，钻孔的地下水位均高于河水位，河谷两岸有泉水出露，以明流形式向河流排泄。

综上所述，坝址地下水为岩溶裂隙水；坝址主要岩溶形态为岩溶管道、溶蚀裂隙及层间浅层小溶孔等，受泥岩相对隔水层覆盖、封闭，岩溶发育程度总体较弱，由于岩溶发育的不均匀性，岩体在一定深度范围内属溶孔、溶隙型弱透水岩体。坝址存在溶洞溶隙性坝基及绕坝渗漏问题，必须进行防渗帷幕灌浆处理。

3.2.2 封堵体位置的选择

据钻孔kzk3、kzk5、czk1孔壁摄影的裂隙发育情况，结合在该洞段埋深及影响高程范围内的岩芯质量可知，该深度范围内岩体有节理与裂隙发育，在正常蓄水的水头压力作用下，具备连通库内水体与下游洞段的条件，由于有风化、溶蚀残留物附着洞壁岩体表面，故洞壁表面上看似完整，实际上内部却可能有渗漏的裂隙或通道。

根据上述要求，结合实测调查，溶洞在厅堂1段与卡口段结合部位洞壁较完整，无支洞发育。据溶洞发育的形态特征、地表地形特征、结合防渗，建议封堵体位置选择在0+37～0+53m一带。

4 水库渗漏分析

4.1 库盆渗漏分析

a.建库槽谷河流明暗交替，比降1.5%～2.0%，高程1300.00～1317.00m，库盆附近无大河深切，无跌坎分布。

b.地表调查和钻孔揭露，地形封闭较好，库尾有岩溶泉出露，地下水补给库水，属补给型槽谷。

两岸地下水位高于河水位，河床及岸边无地下水底槽分布；库盆为第四系耕植土、粉砂土层所覆盖，厚2～3m，起到一定的铺盖作用；无溶洞、落水洞、明显漏水点分布，无岩溶塌陷点分布。

c.水库位于安龙法统村西南月亮田岩溶洼地内，岩层倾南东(垭口偏左岸)，库盆岩性由上至下依次为T1y2-2-3紫红色薄层泥岩夹灰岩；T1y2-2-2灰岩，岩溶发育，均属强岩溶层位；T1y2-2-1泥岩、灰岩互层状，泥岩及泥质含量由上至下逐渐增多，岩溶发育受到限制，为弱岩溶层位。

d.月亮田岩溶管道k1～ks2是洼地排泄区，故分析库盆T1y2-2-1、T1y2-1分布区不会产生渗漏。

e. T1y2-2-2灰岩分布区因岩溶发育，在库首部位通过纵向岩溶管道、溶隙向月亮田岩溶管道k1～ks2集中产生渗漏，可通过对k1～ks2岩溶管道进行堵洞加防渗灌浆工程处理解决。

4.2 库首—坝址岩溶渗漏分析

工程区岩溶较发育，在坝址一带形成岩溶管道，钻孔kzk3孔在1314.40～1312.10m遇充填型溶洞(充填黄色粘土，低于河床高程2～3m)，kzk5孔在1315.10～1313.80m遇溶蚀破碎带，czk1孔在1317.40～1311.00m遇到溶洞。遇溶洞、溶隙孔段，耗水量大，只能做注水试验。地表调查，有溶沟、溶槽和溶洞分布，地表和地下岩溶现象均显示两岸及河床岩溶发育，说明垭口位置是水库区岩溶发育汇集部位，也是地下水汇集区。坝址岩溶渗漏问题突出，水库蓄水后，库水通过纵向岩溶管道、溶隙绕过封堵体经月亮田岩溶管道k1～ks2集中向库外低矮岩溶洼地kw3渗漏的可能性大。需结合两岸进行加强防渗处理。

4.3 左岸kw1低洼地势渗漏分析

据kzk1揭露，钻孔没有掉钻现象，地下水位埋深28.90m，高程为1336.60m，比正常蓄水1334.00m略高。kw1洼地高程1337.00～1340.00m，据安龙—月亮田水库—K—地质—02的B—B′剖面，水库左岸的地下水力坡降为5.0%～8.0%，两洼地间存在地下分水岭，高程约为1342.00m，比水库正常蓄水位高。另外地表调查没有发现溶蚀塌陷现象，说明库水向kw1洼地渗漏的可能性小。

4.4 右岸1号冲沟低邻谷渗漏分析

1号冲沟位于水库西南面，南东向，距离水库250～300m；高程1313.00～1330.00m，比水库正常蓄水位1334.00m低4～19m，比水库1339.03m校核洪水位低10～25m，形成矮低邻谷；据kzk4揭露，地下水位埋深20.60m，高程为1319.60m，水力坡降为1.5%～3.5%；kzk8揭露，地下水位埋深33.2m，高程为1333.80m，比正常蓄水位1334.00m略低；czk2揭露，地下水位埋深42.50m，高程为1332.50m，蓄水后，库水存在向低邻谷1号冲沟的可能性，需结合坝址进行防渗处理。

综上，通过对坝址月亮田岩溶管道堵洞防渗，及对水库左岸、右岸进行防渗帷幕灌浆等工程处理后，水库具备蓄水条件。

4.5 坝址渗漏及防渗处理意见

4.5.1 防渗边界的确定依据

a.坝址垭口。据kzk3、kzk5、czk1等钻孔取芯及孔壁电视摄影资料显示，随着孔深加大，溶蚀裂隙发育程度逐渐降低，在孔深65～70m一带，裂隙基本闭合；另据压水资料，该带吕荣值均小于5Lu。结合下游法统村最低溶蚀基准面高程，坝址垭口防渗下限定为1275.00m。

b.右岸溶蚀低槽带。据czk2钻孔资料，该孔风化深厚，地下水位埋深深，显示5号冲沟为右岸溶蚀低槽带。右岸防渗下限以结合右岸1号冲沟低邻谷高程，拦截5号冲沟溶蚀低槽为前提，以坝址月亮田岩溶管道发育高程为溶蚀基准面，确定右岸溶蚀低槽带防渗下限定为1310.00m。

4.5.2 防渗处理意见

a.坝址防渗处理与水库防渗处理相结合。根据图安龙—月亮田水库—初设—地质—04的C-C′剖面知，防渗帷幕线走向：左岸防渗线沿kzk2、kzk7、kzk1方向布置，拦截3号冲沟；垭口处，防渗帷幕需结合堵头进行协同防渗，防渗线沿kzk2、kzk3偏下游布置；右岸斜切山体向3号、4号垭口kkzk8、czk2方向延伸，拦截5号冲沟溶蚀低槽。

b.防渗帷幕布置依据：水库及坝址水文地质结构、地下水位及河水位关系、岩溶发育情况、岩体透水性等。

c.防渗帷幕边界的确定。

ⓐ左岸斜切左岸山体向2号垭口方向延伸133m，接头为正常蓄水位与地下水位交点，底限深入地下水位20m，同时按压水吕荣值小于5Lu控制。

ⓑ垭口及两岸防渗下限为T1y2-1、T1y2-2-1弱岩溶层位，并结合地下水位、1倍水头及按压水试验吕荣值小于5Lu考虑，即下限高程为1275.00m。

ⓒ右岸接头为正常蓄水位与地下水位交点，底限深入地下水位20m，3号、4号垭口及附近，除按压水试验吕荣值小于5Lu控制外，还需参照邻谷(1号冲沟)高程以及月亮田岩溶管道发育高程为溶蚀基准面进行综合考虑，确定右岸防渗下限高程为1310.00m。

d.建议使用钻孔灌浆防渗。由于两岸岩层缓倾，因f1断层发育，断层影响带内岩体破碎，陡倾角裂隙发育，建议防渗帷幕线坝址垭口一带(C—D—E—F拐点)设置双排孔，排距2m，孔距为2m；其他地段设置单排孔，孔距为2m。

5 结 论

月亮田水库工程充分利用泥岩夹灰岩弱岩溶下限进行拦截防渗，左岸防渗线沿kzk2、kzk7、kzk1方向布置，拦截3号冲沟；垭口处，防渗帷幕结合堵头进行协同防渗，防渗线沿kzk2、kzk3偏下游布置；右岸斜切山体向3号、4号垭口kkzk8、czk2方向延伸，拦截5号冲沟溶蚀低槽。通过施工方对坝址清基堵洞，并加强坝基肩、库首两岸灌浆防渗一系列处理后，于2016年2月12号关闭取水工作闸阀开始蓄水，至2017年9月，蓄水至正常蓄水位线，蓄水效果较为理想，通过对下游的勘察，未发现有漏水点分布，工程处理效果明显，达到设计理想效果。

参考文献

[1] 李清波,万伟锋,王泉伟,等.东庄水库岩溶渗漏与防渗研究进展[J].资源环境与工程,2015(5):671-676.

[2] 王犹扬.构皮滩水电站勘测设计过程[J].人民长江,2006(3):1,88.

[3] 吴德辉,姜欣言,曲颖.关于水电站引水隧洞开挖支护措施分析[J].科技创新与应用,2016(30);233.

[4] 刘强.松峪水库上坝址坝基渗漏及渗透稳定性工程地质分析评价[J].山西水利科技,2016(2):20-22.

[5] 赵兴品.山区水库渗漏的勘察分析及工程对策[J].科技与企业,2014(15):200,203.