鳳山水庫(kù)庫(kù)區(qū)巖溶滲漏分析與評(píng)價(jià)

李松磊　劉芙榮　陳　柳

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鳳山水庫(kù)庫(kù)區(qū)巖溶滲漏分析與評(píng)價(jià)

李松磊劉芙榮陳柳

摘要碳酸鹽巖地區(qū)修建水庫(kù)，巖溶滲漏是首要的工程地質(zhì)問題，制約著能否成庫(kù)。以鳳山水庫(kù)工程為例，通過勘探、物探及巖溶調(diào)查等方法對(duì)庫(kù)區(qū)碳酸巖巖溶發(fā)育規(guī)律及地下水水文地質(zhì)問題進(jìn)行研究，確定水庫(kù)庫(kù)盆封閉條件較好，不存在巖溶滲漏問題。

關(guān)鍵詞庫(kù)區(qū)巖溶水文地質(zhì)滲漏鳳山水庫(kù)

鳳山水庫(kù)位于貴州省黔南州福泉市魚梁江河上，魚梁江位于貴州省中東部，屬沅江水系重安江的一級(jí)支流，源出黔東南麻江縣壩芒鄉(xiāng)附近，總體由西南向東北流，流域面積2 014 km2，干流全長(zhǎng)111 km，加權(quán)平均比降4.3‰；鳳山水庫(kù)庫(kù)區(qū)按設(shè)計(jì)正常蓄水位高程910 m考慮，庫(kù)區(qū)回水長(zhǎng)度約18 km，相應(yīng)河床高程910～845 m。庫(kù)區(qū)出露地層主要為碳酸鹽巖，巖溶較為發(fā)育。

1　基本地質(zhì)條件

工程近場(chǎng)區(qū)位于貴州第二梯級(jí)地面的東部，大部分地區(qū)海拔高程為800～1 400 m，個(gè)別地方高程達(dá)1 900 m，屬中低山、丘陵地貌，總體表現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)，是地殼間歇性垂直抬升的結(jié)果。工程區(qū)剝夷面與4個(gè)地文期對(duì)照可見表1。

表1　地文期及剝夷面劃分

魚梁江干流庫(kù)區(qū)多屬溶蝕構(gòu)造峰脊、谷地地貌。河流切割深度50～150 m，臨河岸頂高程850～1 050 m，岸坡多為陡坡、懸崖，坡度30°～70°。庫(kù)岸頂面地形較平緩，相對(duì)高差30～100 m。溶槽、溶溝遍布，局部溶蝕洼地發(fā)育。安谷至庫(kù)首大部分為侵蝕構(gòu)造低山地貌，兩岸地形高程為870～900 m，岸坡坡度26°～60°，相對(duì)高差60～200 m。

庫(kù)尾至安谷電站上游主要出露地層為：寒武系上統(tǒng)爐山組第二段（∈3l2）白云巖；奧陶系下統(tǒng)桐梓組（O1t）白云巖、紅花園組（O1h）灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖；安谷電站上游至庫(kù)首主要出露地層為：奧陶系大灣組（O1d）中厚層及薄層鈣質(zhì)粉砂巖夾頁(yè)巖，紫紅色瘤狀粉砂質(zhì)灰?guī)r、志留系中統(tǒng)第一段（S2w1）砂巖與角礫巖、角礫狀灰?guī)r互層和第二段（S2w2）砂巖與鈣質(zhì)泥巖互層等。庫(kù)區(qū)外圍多出露泥盆系中、上統(tǒng)上邦寨組（D2b）、獨(dú)山組（D2d）、望城坡組（D3w）、堯梭組（D3y）和二疊系中、下統(tǒng)。

工程區(qū)大地構(gòu)造格局定型于燕山期。南北向構(gòu)造縱貫全區(qū)，由一系列箱狀背斜、緊密向斜和同向的壓性斷層組成，為典型的隔槽式褶皺。鳳山水庫(kù)區(qū)，構(gòu)造上屬黃絲背斜及黃絲背斜與都勻向斜共同翼的北段，除庫(kù)尾江邊寨附近受黃絲斷層影響產(chǎn)狀較為變化且陡傾外，庫(kù)區(qū)中下游基本為一平緩的單料構(gòu)造，代表性巖層產(chǎn)狀：NE 25°/ SE∠10°～25°。

庫(kù)區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的斷裂——黃絲斷層（F10）自水庫(kù)左岸魚酉、下游黑塘橋至馬場(chǎng)坪附近?？拷S絲斷層的庫(kù)首和庫(kù)尾地段，巖層產(chǎn)狀略有變化，沿河縱剖面巖層構(gòu)造呈波狀起伏狀態(tài)。

壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的斷層，構(gòu)造形跡以小斷層及裂隙為主。

工程區(qū)降雨量豐富，又屬于巖溶山區(qū)，地下水循環(huán)條件一般較好，其化學(xué)類型為，其次是型水，pH值在6.5～8之間，屬于中性水。

根據(jù)勘察期間庫(kù)區(qū)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)可知：庫(kù)區(qū)左、右岸遠(yuǎn)岸區(qū)地下水力坡降3%～5.5%，近岸區(qū)地下水力坡降大于10%。地下水水位較為平緩且均高于河水位，地下水補(bǔ)給河水。

根據(jù)工程區(qū)出露地層的巖性組合特征，將其劃分為強(qiáng)巖溶含水巖組、中等巖溶含水巖組、弱巖溶含水巖組和隔水層，水庫(kù)區(qū)基巖含水巖組的劃分見表2。

表2　庫(kù)區(qū)基巖含水巖組類型劃分

2　庫(kù)區(qū)巖溶特征及規(guī)律

2.1巖溶發(fā)育形態(tài)

根據(jù)綜合地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪資料庫(kù)區(qū)河間地塊范圍內(nèi)洼地、溶洞及巖溶泉按高程統(tǒng)計(jì)于表3。

表3　水庫(kù)區(qū)巖溶形態(tài)統(tǒng)計(jì)

2.2巖溶泉的分布與特征

河間地塊為一個(gè)統(tǒng)一的巖溶含水系統(tǒng)，在河間地塊分水嶺兩側(cè)斜坡帶均有巖溶泉出露。根據(jù)地下水出露點(diǎn)高程及地質(zhì)結(jié)構(gòu)（巖層緩傾、無(wú)斷層發(fā)育）判斷，河間地塊巖溶泉屬基控型（受排泄基準(zhǔn)面控制），存在地下分水嶺，其高程在1 000 m以上。沿黃絲斷層（F10）發(fā)育溶蝕槽地，并多發(fā)育上升泉。巖溶泉主要出露在900~1 050 m，參見圖1。

2.3巖溶發(fā)育規(guī)律

2.3.1巖溶發(fā)育平面上的差異性

水庫(kù)研究區(qū)范圍內(nèi)（左岸分水嶺及支流平堡河茶葉山以下河段）主要分布P1m、P1q強(qiáng)巖溶地層，以及O1t、O1h中等可溶巖組和ε3l2及T1d弱可溶巖組，發(fā)育程度在平面上的差異性主要受褶皺構(gòu)造和巖性的控制。工程區(qū)黑塘橋下游段巖溶較為發(fā)育，庫(kù)首及庫(kù)區(qū)內(nèi)較弱，背斜較為發(fā)育，在都勻向斜兩側(cè)地帶，形成較為典型的巖溶峰叢洼地。寒武系、奧陶系及泥盆系白云巖中沒有地下暗河，僅有幾處特大泉水出露，地表多為丘峰及寬緩?fù)莸氐?，其它典型巖溶現(xiàn)象在平面上分布比較分散，無(wú)明顯的規(guī)律性。

從分水嶺到河谷，現(xiàn)代巖溶作用由弱逐漸增強(qiáng)，而巖溶化程度則由強(qiáng)減弱。在碳酸鹽巖和碎屑巖接觸帶，巖溶相對(duì)較為發(fā)育。

2.3.2巖溶發(fā)育垂向的分帶性

由于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的間歇性隆升，對(duì)巖溶發(fā)育方式產(chǎn)生了明顯的控制作用，地殼上升時(shí)期，巖溶發(fā)育以垂向溶蝕方式為主，在夷平面上發(fā)育了少量的洼地及落水洞；相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期，則以側(cè)向溶蝕為主，發(fā)育了一定規(guī)模的水平溶洞。巖溶形態(tài)在垂向上對(duì)應(yīng)各時(shí)期夷平面，具有成層分布特點(diǎn)。

由圖1可見，巖溶發(fā)育高程在剖面上與各級(jí)夷平面高程有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。高程1 300~1 500 m（高原期），巖溶不甚發(fā)育；高程1 000~1 200 m（山盆期第一亞期），局部落水洞、溶洞、巖溶泉等略有發(fā)育，較為分散；高程900~1 000 m（山盆期第二亞期），巖溶洼地、落水洞、溶洞、巖溶泉等均有發(fā)育；高程880 m以下，巖溶發(fā)育明顯減弱，主要為一些小的溶腔、季節(jié)性的巖溶泉分布；典型的巖溶現(xiàn)象明顯減少，主要為一些小的溶蝕性裂隙（季節(jié)性泉水）和一些淺短的溶洞（溶腔），且多集中在高程870 m左右。

2.3.3左側(cè)巖溶槽地地塊高程880 m以下巖溶化程度低

由于河間地塊庫(kù)區(qū)河段的巖層走向北東向，與東西向的分水嶺近于大角度斜交，且?guī)r層陡傾，降水主要沿裂隙、層面等滲入，地下水徑流途徑短、勢(shì)能大，地下水難以匯聚成大的管道水流，以分散排泄為主，地下水補(bǔ)給條件差。地表巖溶主要以溶溝、溶槽為主。通過黃絲斷層（F10）寬緩地帶的物探電法測(cè)試，溶蝕發(fā)育及影響區(qū)域主要在高程880 m以上，高程880 m以下巖溶槽地地塊巖溶化程度低，見典型地段物探電法剖面圖2。

圖2　庫(kù)區(qū)左岸酉陽(yáng)附近（黃絲斷層）物探電法剖面

3　庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐?/h2>

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料分析和庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查，將工程區(qū)水文地質(zhì)單元?jiǎng)澐譃?級(jí)：

Ⅰ級(jí)單元，該單元位于魚梁江流域，北以浪波河北部甕安縣與福泉市交界附近為界；西以浪波河、圍阻河、魚梁江西部邊緣福泉與貴定交界附近為界；南以壩忙—谷洞一線以南長(zhǎng)江與珠江水系分水嶺為界；東以麻江縣以東為界。

Ⅱ級(jí)單元有3處分水嶺，分別位于東南部谷洞—新寨以東一線；西部谷洞—雞冠嶺一線；北部殺牛坪—五朵梅花—吳家莊一線。該單元受河流控制不封閉。

Ⅲ級(jí)單元有2處分水嶺，分別位于庫(kù)區(qū)右岸的谷洞—筆架山—窩山—大坡一線；左岸五朵梅花—貓貓營(yíng)—望高樓—桐油坪一線。該單元與Ⅰ、Ⅱ級(jí)及魚梁江共同組成與工程區(qū)關(guān)系最密切的水文地質(zhì)單元。

工程區(qū)右岸位于Ⅲ級(jí)單元分水嶺谷洞—筆架山—窩山—大坡一線以北，左岸位于Ⅱ、Ⅲ級(jí)單元分水嶺殺牛坪—五朵梅花—貓貓營(yíng)—望高樓—桐油坪一線以南。

北部Ⅱ級(jí)單元分水嶺殺牛坪—五朵梅花—吳家莊一線，根據(jù)地表水流向及泉水的分布特點(diǎn)判斷，該界線既是圍阻河與魚梁江的地表分水嶺，又是地下水分水嶺；該分水嶺以東為碳酸鹽巖巖溶水。界線南部地下水總體向南和東方向徑流，排泄于魚梁江。從以五朵梅花—貓貓營(yíng)—望高樓—桐油坪一線為界的Ⅲ級(jí)分水嶺兩側(cè)泉水出露高程及地下水的活動(dòng)程度綜合分析，該處地下分水嶺存在，其高程在930（貓貓營(yíng)附近溶槽谷地）~ 1 000 m，地下水分別向魚梁江上游和下游排泄。

南部Ⅱ級(jí)單元分水嶺谷洞—新寨以東一線，界線以北匯入魚梁江和魚梁江支流平堡河。發(fā)育于其內(nèi)的Ⅲ級(jí)單元分水嶺谷洞—筆架山—窩山—大坡一線，根據(jù)地表水流向及泉水的分布特點(diǎn)判斷，該界線既是平堡河與魚梁江的地表分水嶺，又是地下水分水嶺，界線西部匯入魚梁江，東部匯入平堡河，平堡河于黑塘橋下游匯入魚梁江。

4　水庫(kù)滲漏分析

4.1水庫(kù)向鄰谷滲漏分析

根據(jù)規(guī)劃方案，鳳山水庫(kù)工程正常蓄位為910m，水頭抬高約65 m，洄水長(zhǎng)度約18 km。

水庫(kù)左岸無(wú)低鄰谷分布，不存在鄰谷滲漏問題。

水庫(kù)右岸主要支流平堡河在魚梁江以東，長(zhǎng)約15 km，源頭在安谷以南約6 km的上壩附近，最初呈東西向流，經(jīng)官莊后折向南北，經(jīng)平堡、中堡、下堡等地轉(zhuǎn)為北西向流經(jīng)馬場(chǎng)坪至新橋附近注入魚梁江。其與魚梁江的河間地塊寬約5 km。分水嶺在筆架山—窩山—大坡一線，為南北向展布的碎屑巖脊?fàn)畹椭猩?，山脊制高點(diǎn)高程1 283.30 m（窩山）～1 380 m（筆架山）。根據(jù)魚梁江與平堡河之間地表分水嶺兩側(cè)谷坡發(fā)育的較大型沖溝源頭地下水出流的高程為1 000～1 045 m判斷，地下水水位與地表水分水嶺一致，水庫(kù)右岸分水嶺地下水位應(yīng)高于1 000 m高程。水庫(kù)右岸不存在鄰谷滲漏問題。

4.2水庫(kù)通過左岸溶槽谷地地塊向下游滲漏分析

河谷走向與構(gòu)造線近于平行，庫(kù)區(qū)出露地層多為碳酸鹽巖可溶巖地層，水庫(kù)左岸，沿黃絲斷層（F10）發(fā)育了北東向的魚酉—黑塘橋巖溶槽谷，谷底高程多在900 m以上并常年有水流；谷底最高處在貓貓營(yíng)與下魚梁江之間，高程為960～1 010 m。以此分界，槽谷北東段的地表水流至黑塘橋附近在庫(kù)區(qū)的下游注入魚梁江；槽谷南西段的地表水則經(jīng)魚酉沖溝在庫(kù)區(qū)的上游注入魚梁江。該巖溶槽谷與魚梁江之間的地塊最寬處約2.5 km，為東西向展布的碎屑巖脊?fàn)畹椭猩?，山嶺制高點(diǎn)高程為1 106 m。

黃絲斷層（F10）在庫(kù)區(qū)上游江邊寨和下游黑塘橋與魚梁江相接，構(gòu)造破碎帶寬度大、物質(zhì)組成較復(fù)雜，具有多期活動(dòng)特征，從酉陽(yáng)到黑塘橋段多具壓扭性，該段斷層下盤多發(fā)育上升泉，鉆探壓水試驗(yàn)顯示其透水性較弱，物探測(cè)試顯示其溶蝕管道不發(fā)育，由此判斷，黃絲斷層（F10）在庫(kù)區(qū)酉陽(yáng)到黑塘橋段具有一定的阻水性質(zhì)，且溶蝕現(xiàn)象不發(fā)育，沿?cái)鄬赢a(chǎn)生管道式滲漏的可能性較小。受斷層影響，斷層兩側(cè)影響帶巖體破碎，賦水條件好，透水性較強(qiáng)，沿其產(chǎn)生滲漏的可能性較大。

沿黃絲斷層（F10）物探測(cè)試成果顯示，地下溶蝕發(fā)育及影響區(qū)主要位于880 m高程以上，880 m高程以下無(wú)形成貫穿性巖溶管道的水文條件，巖溶化程度低。其次，P1q、P1m為強(qiáng)可溶巖地層，但與魚梁江庫(kù)區(qū)中下段多為非可溶巖或可溶巖組夾半堅(jiān)硬巖阻隔，局部地下分水嶺存在，綜合分析地下分水嶺高程高于920 m。

綜上所述，該滲漏帶雖因黃絲斷層（F10）發(fā)育有一定寬度（局部達(dá)1 km以上），但破碎帶、影響帶及沿線地層巖性溶蝕現(xiàn)象發(fā)育程度較低，且無(wú)外源水流補(bǔ)給、880 m高程以下巖溶化程度低，沿滲漏帶產(chǎn)生集中巖溶管道滲漏的可能性較小，可能的滲漏形式以溶隙性、裂隙式滲漏為主。

5　結(jié)語(yǔ)

（1）鳳山水庫(kù)工程區(qū)位于貴州第二梯級(jí)地面的東部，屬中低山、丘陵地貌，可劃分為四級(jí)夷平面，分別為1 500、1 300、1 000、750 m。庫(kù)區(qū)主要出露古生界寒武系、志留系、奧陶系、泥盆系、二疊系及三疊系地層，巖性主要有白云巖、灰?guī)r和砂巖等；庫(kù)區(qū)位于黃絲背斜與都勻向斜的共同翼，分布于左岸的黃絲斷層（F10）為庫(kù)區(qū)的主要斷裂構(gòu)造。根據(jù)工程區(qū)出露地層的巖性組合特征，將其劃分為強(qiáng)巖溶含水巖組、中等巖溶含水巖組、弱巖溶含水巖組（相對(duì)隔水層）和隔水層。

（2）巖溶形態(tài)在平面上分布比較分散，無(wú)明顯規(guī)律性；在垂向上對(duì)應(yīng)各時(shí)期夷平面具有成層分布特點(diǎn)，其中高程900～1 000 m（山盆期第二亞期）巖溶較為發(fā)育。

（3）整體上水庫(kù)庫(kù)盆封閉條件較好，不存在巖溶滲漏問題。但沿黃絲斷層（F10）形成的溶槽谷地形成可能的庫(kù)區(qū)滲漏通道，綜合分析認(rèn)為該處產(chǎn)生集中巖溶管道滲漏的可能性較小，可能的滲漏形式以溶隙性、裂隙式滲漏為主。

參考文獻(xiàn)

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［2］歐陽(yáng)孝忠.巖溶地質(zhì)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2013.

［3］GB 50487—2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［s］.

［4］GB 50027—2001水利水電工程水文地質(zhì)勘察規(guī)范［s］.

中圖分類號(hào)TV223.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B

文章編號(hào)1007-6980（2016）01-0042-04

作者簡(jiǎn)介

李松磊男工程師中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司天津300222

劉芙榮女助理工程師中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司天津300222

陳柳男工程師中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司天津300222

收稿日期（2015-11-11）