杨家河上游区域地下水流向与成库分析

王国庆 王 建

（贵州新中水工程有限公司 贵州贵阳 550000）

1 地质概况

测区位于乌江水系二级支流杨家河上游。河源分水岭高程1269m，为乌江一级支流地表分水岭，最低处为测区东北部乌江河床360.0m，最大高差906m，一般相对高差300～700.0m，河谷深切。杨家河自北向南汇入六池河，坝址以上集水面积为37km2，主河道长12.5km，主河道平均比降为13.1‰。

测区山脊走向与主构造线走向线基本一致，为NNE向走向河谷，地貌类型为浅至深切中低山侵蚀、溶蚀山地地貌，水库流域范围两岸冲沟近垂直于河道分布。

出露地层为寒武系中上统、奥陶系、志留系、二迭系地层，碳酸盐岩与碎屑岩地层相间分布，碳酸盐岩分布较广。强岩溶层组有∈2-3ls3、O1t+h，中至厚层灰岩、白云岩、白云质灰岩，落水洞、大型岩溶洼地、溶洞、岩溶暗河发育，含裂隙溶洞水，为强透水层。中等岩溶层组有∈2-3ls2、O2b+sh、S2sh，中至厚层灰岩、泥质灰岩，溶洞、落水洞、小型洼地、小型管道发育，含岩溶裂隙水及管道水，为中等透水层。非岩溶层组有O1m、O3w+j、S1lnS2-3hn，泥页岩、砂岩等，含裂隙水，为相对隔水层。

主构造以近NNE向褶皱和断层分布为主，次为NW-SE向断层和剪性裂隙，距工程区较近的主要构造有：东华溪背斜、张家山向斜、白果坝背斜、宽坪正断层（F1）及NW向裂隙分布。区域地下水以裂隙溶洞水为主，地下水动力特征以垂直运动和水平运动交互进行，岩溶形态有溶洞、暗河、管道、天窗等，主要岩溶暗河（管道）系统有大龙阡暗河系统、合朋暗河系统、清水塘暗河系统。杨家河上游集雨区内，强岩溶地层∈2-3ls3，O1t+h分布于杨家河河谷，从谢家坡至船山沟一带河谷无泉水分布为干谷，两岸及河床有岩溶洼地、落水洞、竖直溶溶发育分布，两岸支流中上游有较大水流，进入∈2-3ls3，O1t+h地层后潜入地下，根据谢家坡和船山沟河床内水文地质钻孔，两处河床内地下水位低于河床20～40m。在三界洞支流以南至东华一带左、右岸经水文地质钻孔揭露，两岸有较高稳定的地下水分布，河床有泉水分布，流量稳定。右岸三界洞支流、东华河段左岸明溪沟支流有泉水分布，两支流以明流进入杨家河，支流泉水流量0.5-3.0L/s，流量稳定。右岸远岸有合朋岩溶管道系统，汇入右岸邻谷合朋河。分水岭北部流域外有大龙阡岩溶暗河系统，流域集雨面积38km2，流域范围内岩溶洼地、落水洞、管道、暗河发育，出口位于测区北部大龙阡，测区水系及水文地质见图1。

2 地下水流向分析

2.1 流域测流及补排关系分析

为探明杨家河在船山沟至谢家坡河段两岸支流进入桐梓、红花园组（O1t+h）地层下潜后是否进入本流域，在枯水期对杨家河上游主河道左、右岸支流进行了测流，测流点位置及流量见表1。

图1 测区水系及水文地质

表1 水库集雨区河道枯期测流统计

根据河道补给关系，如果上游径流进入冲洪积层形成潜流向下游排泄，测点5≥测点1+测点2+测点3+测点4。根据实测结果，测点1+测点2+测点3+测点4=86L/s，远大于测点5测得的30L/s，故推断上游船山沟以上主河道、鱼家沟、双龙洞支沟径流在进入谷底桐梓、红花园组（O1t+h）地层后，向地层深处渗漏未向下游河道补给。另外，测点5+测点6=38L/s，与测点7水量35L/s相当，因此推断三界洞支流汇口以下河段渗漏可能性不大。

水库所在杨家河坝址以上集雨面积为37km2，根据印江幅20万水文地质图∈2-3ls3，O1t+h白云岩、灰岩地层最枯模数取3.0L/s·km2计算，在杨家河东华河段明溪沟汇口以下水量为111.0L/s，远大于同时期坝址测量35L/s，而杨家河东华河段下游未见有岩溶大泉分布，在船山沟、谢家坡一带的潜水未进入杨家河东流域。

大龙阡岩溶暗河系统发育于杨家河流域以外，与杨家河上游地表分水岭以北一线岩溶洼地发育。距船山沟直线距离约11km，平均水力坡降约为16‰。经现场调查，在德江县南部的大龙阡一带发育有特大出水溶洞，其出露高程约为590.12m，远低于船山沟ZK14所揭露地下水位高程718.14m，出水总量可达2000L/s，而其集雨面积仅38km2，地层岩性与杨家河船山沟至东华河段相似，根据印江幅20万水文地质图∈2-3ls3，O1t+h白云岩、灰岩地层最枯模数取3L/s·km2计算，大龙阡暗河出口产水114.0L/s，而枯期产水量至少有2000L/s。从水量平衡分析，大龙阡岩溶大泉有袭夺外流域地下水的可能。

2.2 新构造运动对地下水流向的影响

测区位于乌江左岸一级支流区域分水岭南部，乌江深切，地形起伏大，河流切割强烈。进入乌江期后，地壳抬升，乌江及支流的下切，河流溯源侵蚀较为强烈，为适应新的排泄基准面，在碎屑岩地区形成脊状山及深切河谷，在碳酸盐岩地区明流潜入地下形成地下岩溶管道系统或暗河系统，在相对较低的排泄基准面排出地表，最后汇入乌江。通过调查，杨家河与大龙阡岩溶暗河系统分水岭附近地下岩溶发育方向以竖向为主，枯季多为无水溶洞及管道，溶洞伴随一定的空气对流，水平溶洞发育方向多为NNE向、NE向，沿岩层走向和节理切割带发育，地下水向深部渗流运移的条件是存在的。

2.3 地层岩性制约作用

东华溪背斜核部自谢家坡穿过河道至右岸向北西方向延伸。受O1m、S1ln、S2-3hn砂泥岩及页岩限制，∈2-3ls3、O1t+h强岩溶向左、右岸远岸邻谷发育受限，流域内地下水向邻谷排泄的可能性小。右岸合朋岩溶管道地下水出露高程高于船山沟补给区，船山沟一带入渗地下水不可能向合朋岩溶管道系统补给。另右岸远岸为湄潭组（O1m）泥页岩地层，地下水向右岸远岸排泄受限。综上判断，∈2-3ls3、O1t+h强岩溶地下水向两岸排泄受限，仅能向南、北两个方向排泄，而杨家河南部未见岩溶大泉出露，因此船山沟一带入渗地下水向北部大龙阡暗河系统补给的可能性大。

2.4 构造对地下水流向的控制作用

在东华溪背斜核部，岩层产状近直立，纵张裂隙、层间剥离空间发育，可溶性岩层岩体破碎，为地下水提供了空间及通道，逐渐以背斜核部为轴线形成水位较低的地下岩溶通道，控制区内的地下水流向。区内主要断层为宽坪正断层（F1）上盘岩溶发育强烈，洼地、落水洞密集分布。故推测该断层为上盘导水断层，断层上盘岩溶地下水沿断层破碎带运移。在内宽坪正断层（F1）中部，受其次级断层F2及北西向断层F3影响，沿影响区位置存在地下分水岭，北部沿宽坪正断层向北东方向运移进入大龙阡岩溶暗河系统，南部则向南西向运移进入合朋岩溶管道系统或经岩溶泉补给合朋河。在区内北西-北西西向长大裂隙密集发育，在地表往往形成次级冲沟。北西-北西西向长大裂隙与东华溪背斜共同构成空间地下水富集及运移的地下水网，控制内的地下水流向。

2.5 地下水流向判断

杨家河上游左右岸支流进入主河道潜入地下，不进入本流域，向流域北部大龙阡排泄，理由如下：测区地形侵蚀、切割强烈，乌江为地下水排泄最低基准面，而北面大龙阡相对排泄基准面高于乌江，但远低于南部杨家河上游河段，杨家河上游东华以上至船山沟河段平均水力坡降为10.1‰，船山沟至大龙阡平均水力坡降为16.1‰，从区域分水岭以北至大龙阡地势降幅大，北部溯源侵蚀更为强烈。在区域地形分水岭南北向均为可溶性碳酸盐岩，岩层走向及主要构造走向近南北向，河谷谷底地层陡倾、岩体破碎，岩溶洼地、落水洞、暗河发育，水力侵蚀、溶蚀的强度大，为地下水储贮、运移创造了条件。

东、西两个方向地下水及岩溶发育受相对隔水地层限制，杨家河在谢家坡至船山沟一带集水潜入地下径流未进入南部，只能为向北通过裂隙、断层、背斜核部形成的地下岩溶管网汇流进入大龙阡岩溶暗河系统向北集中排泄。后经连通试验证实这一分析。杨家河在三界洞支流汇口以下河段，河床有泉水补给洒河水，两岸地下水较高。因此判断三界洞支流汇口以下为补给型河谷，区域地下分水岭向南移至三界洞附近。

3 成库分析

研究区内的区域地下分水岭向南跨过地表分水岭推进至东华溪背斜开始发生转折一线（谢家坡至三界洞之间），存在流域内有水量向外流域补给交换，地下分水岭以北流域为非闭合流域，地表水进入地下向外流域补给，面积为22.6km2，该段河流不具备成库条件。地下分水岭以南至东华两岸地下水位较高，谷底有稳定泉水补给河水，为闭合流域，面积为14.5km2。具备蓄水成库条件，库盆选择需在三界洞支流汇口以下进行选择，水库规模有所减少。