云南勐甸水庫右岸河間地塊滲漏分析

吉彬彬，董如意，張小平（中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東省廣州市510610）

云南勐甸水庫右岸河間地塊滲漏分析

吉彬彬，董如意，張小平（中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東省廣州市510610）

云南勐甸水庫右岸河間地塊被波羅母～茅草坪斷裂橫切，且右岸第三系地層中存在石膏層分布，水庫蓄水后存在沿斷裂帶或者石膏層巖溶通道向曼板河低臨谷滲漏的可疑通道。結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查、鉆孔勘探、地下水動態(tài)觀測等多種手段勘察成果，對右岸河間地塊可疑的滲漏通道進行了分析，明確了水庫可能的滲漏范圍，為庫區(qū)防滲設計提供了初步的依據(jù)。

水庫滲漏；斷裂破碎帶；石膏；河間地塊

1 工程概況

勐甸水庫壩址位于云南省紅河縣迤薩鎮(zhèn)勐甸河上大塘子坡橋下游30m處，距離盤縣縣城約5km，水庫總庫容1199萬m3，設計灌溉面積1.89萬畝，最大壩高36.0m，工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，永久性工程主要建筑物大壩、溢洪道、導流灌溉引水隧洞為3級，其它臨時性水工建筑物為5級。灌溉管道工程級別為5級。

在水庫前期勘察過程中發(fā)現(xiàn)，水庫蓄水后右岸庫首河間地塊存在沿第三系地層、石膏層巖溶通道或波羅母～茅草坪斷裂破碎帶向右岸曼板河低臨谷永久滲漏的可能，本文主要結(jié)合勘察資料，對水庫右岸河間地塊滲漏的可能性進行分析論證，為水庫成庫論證和庫區(qū)防滲提供依據(jù)和支撐。

圖1 勐甸水庫右岸河間地塊工程地質(zhì)平面圖

2 工程地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

水庫右岸庫首河間地塊，位于勐甸河與曼板河之間，屬于構(gòu)造侵蝕堆積中低山殘丘地貌，山頂高程768.50m，勐甸河側(cè)山腳高程633.00～638.70m，曼板河側(cè)山腳高程539.00～550.00m高程，兩條河谷之間高差約41.05～80.25m，河間地塊寬約1.01～1.53km，最薄處位于廣從斷裂通過的沖溝一帶，山頂高程一般749.40～768.50m。

2.2 地層巖性

右岸河間地塊主要出露元古界哀牢山群鳳港組、上第三系及第四系地層，由老至新分述如下：

（1）元古界哀牢山群

鳳港組（Ptf）：主要為角閃斜長變粒巖及硅線黑云斜長片麻巖，該層厚度約300m。本層主要分布在右岸河間地塊波羅母～茅草坪斷裂的南側(cè)。

（2）上第三系（N1）：主要礫巖、砂礫巖夾砂巖、粉砂巖，局部夾石膏層，主要分布于上壩址往下游一帶；主要分布在庫波羅母～茅草坪斷裂以北的山體范圍。

（3）第四系（Q）：

殘坡積堆積層（Q4el+dl）：覆蓋于殘丘地表，主要為泥質(zhì)粉砂巖、礫巖及片麻巖的殘坡積層，呈褐紅色，棕黃色等，厚度2～5m，分布在右岸河間地塊河谷斜坡地帶。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

波羅母～茅草坪斷裂（F1）：該斷裂屬于哀牢山“山前斷裂”的分支，總體傾向西南，傾角50～80°；在工程區(qū)范圍該斷裂發(fā)生倒轉(zhuǎn)走向293°，傾向NE，傾角68～80°，從庫區(qū)勐甸村附近呈東北～西南走向穿過庫區(qū)，并橫穿右岸河間地塊與曼板河低臨谷連通。斷裂主要發(fā)育于元古代變質(zhì)巖（Ptf）與新生代地層（N1）間，構(gòu)造巖以碎裂巖、擠壓透鏡體、以及半固結(jié)狀斷層泥及其風化層組成。結(jié)合物探勘探結(jié)果表明斷裂帶及其影響帶在右岸河間地塊、庫盆寬度32～70m，走向NE～SW。

2.4 水文地質(zhì)

根據(jù)地下水的賦存介質(zhì)、水理特征和巖石的孔隙特征，將右岸庫首河間地塊的地下水分為孔隙性潛水和基巖裂隙水兩種類型。孔隙性潛水主要分布在河間地塊殘坡積層孔隙中，基巖裂隙水主要分布在碎屑巖、片麻巖及斷層破碎帶基巖裂隙中（見表1）。

為了了解各巖土層的滲透性現(xiàn)場結(jié)合鉆孔進行了大量的注水、提水、抽水試驗，成果見表1。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可以看出殘坡積土層、全～強風化碎屑巖、強風化變質(zhì)巖及中風化變質(zhì)巖總體上都屬于弱透水層，相對隔水；而斷層破碎帶的透水性相對較大，總體上屬于中等透水層，局部弱透水。

3 右岸河間地塊滲漏分析

3.1 沿石膏層巖溶管道滲漏的可能性分析

現(xiàn)場地質(zhì)測繪過程中在庫區(qū)內(nèi)及河間地塊均未見有石膏巖露頭出露，所有勘探鉆孔中除CK04外其他孔均沒有揭露到石膏層。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、《云南省紅河干流大黑公水電站建設用地壓覆礦產(chǎn)資源評估報告》分析，鄰近區(qū)石膏層屬于湖湘蒸發(fā)沉積，在工程區(qū)附近的第三系地層中石膏層局部呈透鏡狀、蜂窩狀、團狀分布，空間延展性差。CK04鉆孔的石膏層分布在660.272～681.672m和587.472～592.652m高程范圍，鉆孔地下水穩(wěn)定水位分布高程在635.43m，且下層石膏巖和砂礫巖的交界面有一約4m的溶洞，結(jié)合石膏可直接溶于水的土特性［2］，該溶洞應是石膏層受結(jié)構(gòu)面和波羅母～茅草坪斷裂破碎帶豐富地下水溶蝕所致。受本區(qū)石膏巖的分布特點、范圍限制，溶洞僅為局部分布的孤立溶洞，石膏層沒有形成于外界連通的連續(xù)巖溶通道的可能［5］。

因此，基本可以排除水庫蓄水后第三系地層段沿石膏層巖溶管道向右岸曼板河低臨谷管道滲漏的可能（見圖2～3）。

3.2 沿第三系地層滲漏的分析評價

表1 各巖土層滲透系數(shù)成果統(tǒng)計表

圖2 勐甸水庫右岸河間地塊橫剖面圖B-B′

圖3 勐甸水庫右岸河間地塊橫剖面圖D-D′

右岸地形分水嶺水文地質(zhì)勘探剖面B-B′和D-D′顯示，鉆孔穩(wěn)定地下水位分布高程ZKS01（644.72m）、ZKS02（635.85m）均高于CK4鉆孔的地下水位分布高程（635.43），說明第三系水文地質(zhì)單元中的地下分水嶺與地形分水嶺存在差異，地下分水嶺偏向庫盆，位于ZKS01-ZKS02-ZKS03一線附近。ZKS01地下水穩(wěn)定水位分布高程低于正常蓄水位約1.62m，由于本次水位觀測是處在河流的枯水期時間段內(nèi)，在豐水期分水嶺地下水位還會有所升高。同時，考慮到水庫蓄水后潛水水位雍高的影響，通過估算ZKS01斷面處水庫蓄水后，地下水位可雍高至650.11m高程，高出正常蓄水位約4.11m，因而水庫蓄水后在右岸上第三系地層中，不會產(chǎn)生永久滲漏問題。

3.3 沿斷裂破碎帶向右岸低臨谷滲漏的分析評價

在靠近斷裂位置的ZKS02鉆孔651.95～655.75揭露有灰黑色的斷層角礫巖，ZKS08鉆孔揭露到有構(gòu)造碎裂巖、擠壓斷層泥等地層，斷層巖心受構(gòu)造擠壓、揉皺明顯。同時地下水位在斷層帶附近分布高程有所降低，ZKS02處地下水位低于正常蓄水位約10.15m，存在明顯的凹槽，說明斷裂及其影響帶兩側(cè)巖土體的地下水流向斷裂進行排泄，加之斷裂破碎帶地層滲透性相對較大，在水庫蓄至正常蓄水位后庫水有沿斷裂及其兩側(cè)影響帶滲漏的可能。因而，水庫滲漏的主要位置為：斷裂帶及其兩側(cè)影響帶地下水位低于正常蓄水位的224.30m凹槽范圍，該凹槽主要分布在波羅母～茅草坪斷裂及其北盤224.30m的度范圍內(nèi)（ZKS08～ZKS01之間）（詳見圖3）。

表2 右岸分水嶺鉆孔穩(wěn)定水位觀測成果統(tǒng)計表

綜上所述，水庫在斷裂及其兩側(cè)影響帶224.30m寬的范圍存在向右岸低矮臨谷永久滲漏的通道。

為了防止庫水向低臨谷發(fā)生永久滲漏，建議對斷裂帶及其兩側(cè)影響帶進行防滲（地下水凹槽段），重點應該針對斷裂帶寬度范圍內(nèi)進行防滲，建議防滲帷幕水平方向接正常蓄水位位置的地下水位，垂直方向接地下相對隔水層。

4 結(jié)論

（1）右岸河間地塊第三系地層中的石膏巖呈透鏡狀、蜂窩狀、團狀分布，空間延展性差，且地表無露頭。溶洞僅為局部分布的孤立溶洞，沒有形成石膏層的與外界聯(lián)通的連續(xù)巖溶通道的可能。因此，基本可以排除水庫蓄水后第三系地層段沿石膏層巖溶管道向右岸曼板河低臨谷管道滲漏的可能。

（2）第三系水文地質(zhì)單元中的地下分水嶺偏向庫盆一側(cè)，分水嶺位置地下水穩(wěn)定水位分布高程低于正常蓄水位約1.62m，由于本次水位觀測是處在河流的枯水期時間段內(nèi)，在豐水期分水嶺地下水位還會有所升高，同時考慮到水庫蓄水后潛水水位雍高的影響，因而水庫蓄水后在右岸上第三系地層中，不會產(chǎn)生永久滲漏問題。

（3）右岸河間地下分水嶺水位在斷層帶附近分布高程有所降低，存在明顯的凹槽，水庫在斷裂及其兩側(cè)影響帶224.30m寬范圍存在向右岸低矮臨谷永久滲漏的通道。

（4）建議對斷裂帶及其兩側(cè)影響帶進行防滲（地下水凹槽），重點應該針對斷裂帶寬度范圍內(nèi)進行防滲，建議防滲帷幕水平上接正常蓄水位位置的地下水位，垂直上接地下相對隔水層。

［1］吉彬彬.云南省紅河縣勐甸水庫工程右岸河間地塊滲漏專題報告［R］.中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，2015，3.

［2］盧耀如，張鳳娥，著.硫酸鹽巖巖溶及硫酸鹽巖與碳酸鹽巖復核巖溶——發(fā)育機理與工程效應研究［M］.北京：高等教育出版社，2007，9.

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2095-2066（2016）30-0089-02

2016-10-10

吉彬彬（1982-），男，工程師，碩士，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察及巖土工程設計工作。