陶清河水庫庫區(qū)滲漏原因及處理方案

陳偉龍

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

陶清河水庫位于長治縣東和鄉(xiāng)曹家溝村南約1.5 km的陶清河上，為陶清河流域的控制性水利工程。水庫樞紐由大壩、溢洪道和輸水洞等建筑物組成。其中大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，壩頂高程977.40m，最大壩高24.1m，壩頂寬約3.0m，長435m。水庫正常蓄水位970.80m，設計洪水位975.27m，校核洪水位977.26m，設計總庫容3432萬m3，興利庫容1750萬m3，控制流域面積615.3 km2。工程于1959年10月開工，1960年4月竣工蓄水。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件

水庫壩址右側(cè)庫區(qū)為陶清河河谷，壩址左側(cè)庫區(qū)為八義河河谷。庫區(qū)地形起伏較大，周邊山頂高程一般在1100～1170m之間，最低高程約964m，相對高差130～200m，屬低山地貌。陶清河及其支流八義河在庫區(qū)彎延曲折，兩岸沖溝發(fā)育，多呈“U”字型。

庫區(qū)大面積為第四系低液限黏土及低液限粉土所覆蓋，僅局部出露奧陶系中統(tǒng)馬家溝組灰?guī)r和石炭系砂巖及頁巖。主要發(fā)育東橫嶺斷層和五龍山背斜，局部出露基巖，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。

根據(jù)水庫庫區(qū)含水介質(zhì)地層巖性及賦水性質(zhì)的不同，可將地下水分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水和碳酸鹽巖類巖溶裂隙水等類型。

3 滲漏情況

水庫運行多年來庫區(qū)滲漏較嚴重，蓄水質(zhì)量差，不能充分發(fā)揮其應有效益。1960年竣工蓄水運行后，多次發(fā)生了滲漏。

1962年7月16日最高庫水位為973.81m，相應庫容為3160萬m3。1962年7月16日—1963年4月1日，在庫岸高程964.00～973.00m范圍共發(fā)現(xiàn)漏水區(qū)13處，庫水位由973.81m驟降至964.30m，滲漏量達1029萬m3，平均每天損耗水量4.52萬m3。之后至1965年逐年進行過防滲處理，滲漏情況有所好轉(zhuǎn)。

經(jīng)長期觀察，發(fā)現(xiàn)庫岸仍有多處漏水，較為嚴重的有4處，分別為東山頭村北漏水區(qū)、橋溝村南漏水區(qū)、小石山漏水區(qū)和近壩左、右?guī)彀堵┧畢^(qū)。

2008—2010年，長治縣水利局對近壩庫區(qū)左右兩岸滲漏帶及小石山滲漏帶滲漏嚴重地段進行了處理。但當庫水位高于966.00m時，庫區(qū)仍存在滲漏問題。

4 滲漏原因分析及處理措施

水庫庫壩區(qū)出露基巖主要為石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組碎屑巖，巖性主要為砂巖、泥巖，夾不穩(wěn)定灰?guī)r。其底部為一古風化殼，發(fā)育山西式鐵礦。奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組第一巖組至第三巖組碳酸鹽巖，巖性主要為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，夾泥灰?guī)r、角礫狀泥灰?guī)r等?；?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r巖體中巖溶發(fā)育，主要為溶隙、溶溝、溶槽、溶孔及溶洞等，局部有管道狀巖溶。庫壩區(qū)位于韓川背斜的南東翼，巖層產(chǎn)狀為N30°～70°E/SE∠4°～9°，并發(fā)育東橫嶺正斷層和北東、北西向兩組陡傾角節(jié)理裂隙。受庫區(qū)斷層、節(jié)理裂隙和巖溶發(fā)育等影響，巖體完整性較差。庫壩區(qū)巖溶地下水水位埋深在300m以下，為一懸托型庫盆，庫區(qū)滲漏嚴重。滲漏形式可分為庫岸巖溶層產(chǎn)生的滲漏和管道狀巖溶、古風化殼及附近人工采礦礦坑、廢棄巷道產(chǎn)生的集中（垂直）滲漏。

水庫庫底淤積層厚5～11m，具弱—微透水性，可起到一定的防滲作用，現(xiàn)狀條件下庫底滲漏性較弱。但在部分庫區(qū)及庫尾段陶清河和八義河處，由于淤積物較薄且厚度不均，仍存在一定的滲漏。

小石山處灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r節(jié)理裂隙及巖溶發(fā)育，巖體破碎，具中等透水性，且地下水位低于庫水位，構(gòu)成庫水滲漏通道，存在滲漏問題。建議清除小石山表層的松散堆積物，然后鋪2～3m的低液限黏土層，其周邊與水庫淤積物相連，形成統(tǒng)一的防滲體，并碾壓，其上鋪土工布，土工布之上做墊層并采用格柵進行防護。

壩址區(qū)左右壩肩段地層巖性主要為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組灰、深灰色中厚—厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，巖體中巖溶較發(fā)育，為滲漏層位。當水庫蓄水水位較高時，庫水將通過小石山附近灰?guī)r巖體滲流至左右壩肩段巖體中，存在滲漏問題。建議對壩基及左右壩肩巖體進行灌漿處理，防止壩基及左右壩肩滲漏，灌漿下限應低于河谷谷底15～20m，并適當向左右兩側(cè)延長。

陶清河河谷兩岸局部地段，表層為第四系中更新統(tǒng)洪積棕紅、淺紅色低液限黏土層，但厚度較薄。其間零星出露石炭系中統(tǒng)本溪組灰、深灰色頁巖、砂質(zhì)頁巖、鋁土質(zhì)頁巖和奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r等。本溪組底部古風化殼受人工采礦礦坑及廢棄巷道影響，巖體破碎，上馬家溝組第三巖組灰?guī)r節(jié)理裂隙及巖溶發(fā)育，具中等—強透水性，且地下水位低于庫水位。庫水通過古風化殼和下部灰?guī)r產(chǎn)生滲漏，構(gòu)成庫水滲漏通道或?qū)游?，庫岸存在滲漏問題。建議對滲漏庫岸進行防滲處理。首先在滲漏段庫岸表層鋪蓋低液限黏土層2～3m并碾壓，鋪蓋范圍為正常蓄水位以上2m至淤積面以下2～3m，然后在其上鋪土工布，土工布之上做墊層并采用格柵進行防護。

庫區(qū)八義河河谷庫尾段及左岸近壩庫岸，上部主要為第四系中更新統(tǒng)洪積棕紅、淺紅色低液限黏土層，但厚度較薄；下伏奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組第三巖組灰、深灰色中厚—厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，巖體中節(jié)理裂隙及巖溶發(fā)育，巖體破碎，具中等—強透水性，且地下水位低于庫水位，庫水通過該層可產(chǎn)生滲漏，構(gòu)成庫水滲漏通道或?qū)游?，庫岸存在滲漏問題。建議對此段滲漏庫岸進行防滲處理。首先在滲漏段庫岸表層鋪蓋低液限黏土層2～3m并碾壓，鋪蓋范圍為正常蓄水位以上2m至淤積面以下2～3m，然后在其上鋪土工布，土工布之上做墊層并采用格柵進行防護。

庫區(qū)附近有3座煤礦正在開采，距離庫區(qū)較近，所開采的石炭系太原組下部“臭煤”煤層較水庫正常蓄水位低約200m，開采后形成的煤礦采空區(qū)將直接或間接影響水庫蓄水量。

5 結(jié)論及建議

該水庫的滲漏形式為庫岸巖溶層滲漏和集中（垂直）滲漏，滲漏較嚴重。庫區(qū)小石山、壩址區(qū)左右壩肩、庫區(qū)陶清河河谷兩岸、庫區(qū)八義河河谷庫尾段及左岸近壩庫岸段均為庫岸巖溶層產(chǎn)生的滲漏。另外，庫岸局部有管道狀巖溶、古風化殼及附近人工采礦礦坑、廢棄巷道等產(chǎn)生的集中（垂直）滲漏。另外，水庫庫底淤積物具有一定的防滲作用，但在部分庫區(qū)和庫尾段陶清河和八義河處仍存在一定的滲漏。根據(jù)庫區(qū)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，結(jié)合滲漏形式，采用合理有效的防滲措施處理后，且?guī)靺^(qū)陶清河和八義河上游有一定的來水入庫流量時，庫水位會明顯抬升，水庫具有一定的蓄水能力。