甲擺水庫(kù)庫(kù)首右岸河灣巖溶水文地質(zhì)條件分析

張 斌，任興隆

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550002）

0 前言

甲擺水庫(kù)工程擬建壩址位于貴州省黔南州獨(dú)山縣六硐河與甲河匯口上游約600 m 處,水庫(kù)正常蓄水位809 m 時(shí),壩前抬高水頭63 m,水庫(kù)總庫(kù)容11770 萬(wàn)m3；大壩為碾壓混凝土重力壩,最大壩高81 m。

1 庫(kù)首工程地質(zhì)概況

1.1 地形條件

由于水庫(kù)庫(kù)首呈蛇形狀彎曲延伸,在庫(kù)區(qū)右岸拉達(dá)至壩址段與下游新橋電站一帶形成河灣地塊,河灣上游河段高程750 m～760 m,山頂高程950 m～1070 m,下游河灣段河床高程730 m～741 m（見(jiàn)圖1）。

1.2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

河灣地塊出露地層較多,主要分布的地層巖性有：三疊系中統(tǒng)新苑組（T2x）灰綠、黃綠粘土頁(yè)巖、鈣質(zhì)砂巖；三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第三段（T1yn3）灰綠色頁(yè)巖,三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第二段（T1yn2）中厚層砂巖夾灰色薄層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r,三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第一段（T1yn1）灰色薄層致密灰?guī)r；三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第三段（T1f3）薄至中厚層灰?guī)r夾泥質(zhì)條帶灰?guī)r、頁(yè)巖（泥灰?guī)r、頁(yè)巖占15%～20%）,三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第二段（T1f2）淺灰色中厚層砂巖夾鈣質(zhì)頁(yè)巖,三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段（T1f1）灰褐色頁(yè)巖,底部為灰綠色含礫粘土質(zhì)砂巖；二疊系上統(tǒng)大隆組（P2d）鋼灰色薄層硅質(zhì)巖夾頁(yè)巖及二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組（P2c）深灰色薄至中厚層灰?guī)r、燧石灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r夾薄層粘土巖。由于巖層走向平行于河灣地塊,受卡蒲倒轉(zhuǎn)向斜及扁臘寨倒轉(zhuǎn)背斜的影響,多套地層在河灣地塊重復(fù)出現(xiàn)（見(jiàn)圖1）,為碎屑巖與可溶巖相間分布,形成一套巖溶含水層與相對(duì)隔水層相間分布的巖組。

圖1 庫(kù)首右岸河灣示意圖

2 庫(kù)首右岸河灣巖溶、水文地質(zhì)條件分析

2.1 巖溶地質(zhì)條件

水庫(kù)正常蓄水位范圍內(nèi)主要為碎屑巖與可溶巖相間分布,河灣地塊順河方向長(zhǎng)約3.0 km,可溶巖長(zhǎng)約0.76 km,占該河段25.3%。前期經(jīng)地表地質(zhì)調(diào)查,河灣地塊巖溶地質(zhì)條件復(fù)雜,后期在河灣地塊進(jìn)行了詳細(xì)巖溶地質(zhì)調(diào)查和大量的野外勘探工作（見(jiàn)表1）。

表1 河灣勘探孔統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表1

在飛仙關(guān)組第三段（T1f3）和永寧鎮(zhèn)組第一段（T1yn1）中,經(jīng)地表地質(zhì)調(diào)查,泉水流量較小,地表多以明流為主,地表未見(jiàn)落水洞巖溶天窗及巖溶洼地等。在河灣飛仙關(guān)組第三段（T1f3）布置勘探孔1 個(gè),飛仙關(guān)組第三段（T1f3）與永寧鎮(zhèn)組第一段（T1yn1）接觸帶布置勘探孔1 個(gè),T1yn1布置勘探孔3 個(gè),勘探表明巖體取芯完整,采取率高,未見(jiàn)掉鉆現(xiàn)象,地下水位較高,均高于河水位。通過(guò)地表地質(zhì)調(diào)查及河灣勘探孔統(tǒng)計(jì)表分析可知,在河灣地塊間飛仙關(guān)組第三段（T1f3）和永寧鎮(zhèn)組第一段（T1yn1）地層中巖溶不發(fā)育,為弱巖溶地層。

在長(zhǎng)興組（P2c）中,經(jīng)地表地質(zhì)調(diào)查,主要發(fā)育有巖溶泉S11（3.5 L/s）和S05（23 L/s）,巖溶發(fā)育,溶蝕破碎現(xiàn)象嚴(yán)重,在河灣長(zhǎng)興組（P2c）地層中布置勘探孔4 個(gè),通過(guò)勘探孔資料可知,巖體破碎、溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,地下水位相對(duì)較低,在河灣地塊間長(zhǎng)興組（P2c）地層中巖溶非常發(fā)育,為強(qiáng)巖溶地層[1]。

2.2 水文地質(zhì)條件

河灣地塊長(zhǎng)約3.0 km,穿越地質(zhì)單元多,相對(duì)隔水層與巖溶含水層相間分布。河灣地塊水文地質(zhì)條件復(fù)雜,主要分3個(gè)部分,相對(duì)隔水層、弱巖溶含水層和強(qiáng)巖溶水含水層（見(jiàn)圖1）。

相對(duì)隔水層中：大隆組（P2d）XZK1 和ZKK1 鉆孔揭露,巖芯完整,采取率高,巖體風(fēng)化淺,XZK1 地下水位829.48 m,高于正常蓄水位,ZKK1 地下水位807.53 m,約低于正常蓄水位,P2d 隔水性能是可靠的。在飛仙關(guān)組第一段、第二段（T1f1+2）和永寧鎮(zhèn)組第二段、第三段（T1yn2+3）中,根據(jù)兩側(cè)弱巖溶地表分水嶺附近鉆孔XZKK3（水位846.58 m）和鉆孔ZKK9（水位839.51 m）地下水位,碎屑巖分水嶺附近地下水位高于兩側(cè)弱巖溶地下水位,同時(shí)高于正常蓄水位,結(jié)合地表地質(zhì)調(diào)查,在飛仙關(guān)組第一段、第二段（T1f1+2）和永寧鎮(zhèn)組第二段、第三段（T1yn2+3）中隔水性能是可靠的。

飛仙關(guān)組第三段（T1f3）和永寧鎮(zhèn)組第一段（T1yn1）弱巖溶含水層中：據(jù)地表分水嶺附近鉆孔XZKK3 水位846.58 m,高于河水位（河水位751 m）95.58 m；鉆孔ZKK9 水位839.51 m,高于河水位（河水位751 m）88.51 m。XZKK3 和ZKK9 距河水位岸邊1.71 km 和1.62 km,地下水力坡降為5.6%和5.5%,推測(cè)在地表分水鄰位置地下水位高程在843 m～875 m,高于正常蓄水位,說(shuō)明庫(kù)水由河灣地塊間飛仙關(guān)組第三段（T1f3）和永寧鎮(zhèn)組第一段（T1yn1）弱巖溶含水層向下游滲漏的可能性小。

長(zhǎng)興組（P2c）強(qiáng)巖溶含水層中：在長(zhǎng)興組（P2c）強(qiáng)巖溶含水層中發(fā)育有巖溶泉S11（3.5 L/s）和S05（23 L/s）,泉S11（高程777 m）位于庫(kù)區(qū)擺浪河邊,S05（高程735 m）位于河灣下游新橋電站下游。在泉S11 和S05 泉之間地下分水嶺高程在784 m～790 m 之間,高于河水位（770 m）14 m～20 m,低于水庫(kù)正常蓄水位19 m～25 m,在水庫(kù)正常蓄水位時(shí)庫(kù)水位與長(zhǎng)興組（P2c）強(qiáng)巖溶含水層接觸約490 m,泉S11（高程777 m）位于正常蓄水位以下32 m,結(jié)合XZK2、KZK1、ZKK2、ZKK3 地下水位及地表地質(zhì)調(diào)查,地表巖體破碎,風(fēng)化深,通過(guò)長(zhǎng)興組（P2c）強(qiáng)巖溶含水層向下游泉S05 河灣一帶滲漏的可能性大（見(jiàn)圖2）。

圖2 庫(kù)首河灣滲漏分析剖面圖

綜上所述,在庫(kù)首右岸河灣一帶地下水位低平且低于水庫(kù)的擬建正常高蓄水位809 m,形成地下水位低槽帶,水庫(kù)蓄水至正常蓄水位809 m 后,通過(guò)右岸河灣長(zhǎng)興組（P2c）強(qiáng)巖溶地層向下游泉S05 河灣一帶滲漏的可能性大。水庫(kù)向下游泉S05 河灣一帶的滲漏特點(diǎn)為分散入滲、集中排泄,可能存在的滲漏形式為溶隙與管道混合型滲漏,但主要為溶隙性滲漏。

根據(jù)本工程的特點(diǎn)：滲漏模式主要為溶隙性滲漏,依據(jù)目前水庫(kù)的滲漏量類比估算可能的滲漏量,參照《水電水利工程喀斯特工程地質(zhì)勘察技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5338—2006）中5.3.11 的公式推算水庫(kù)的滲漏量[2]：式中：Q為水庫(kù)滲漏量,m3/s；B為滲漏段寬度,320 m；K為滲透系數(shù),9.6×10-4m/s；h1、h2分別為水庫(kù)正常蓄水位水邊和低鄰谷水邊的含水層厚度,240 m、250 m；H1、H2分別為水庫(kù)正常高蓄水位標(biāo)高和低鄰谷水面標(biāo)高,809 m或811.5 m、735 m；L為水庫(kù)岸邊至低鄰谷的水平距離,3800 m。

經(jīng)計(jì)算,當(dāng)水庫(kù)的正常高水位達(dá)到正常蓄水位時(shí),推算的水庫(kù)滲漏量Q=1.6 m3/s,占多年平均流量的17%左右,遠(yuǎn)大于水庫(kù)允許滲漏范圍（不宜大于水庫(kù)河段多年平均流量的5%）,因此必須對(duì)水庫(kù)庫(kù)首右岸河灣滲漏帶進(jìn)行防滲處理。

3 防滲處理

根據(jù)庫(kù)首右岸河灣地塊巖溶、水文地質(zhì)特點(diǎn),布置結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形及村民房屋考慮,防滲帷幕線沿扁臘寨與擺浪村寨之間布置,布置通過(guò)ZKK1、ZKK2、ZKK3,兩側(cè)深入大隆組（P2d）相對(duì)隔水層中,防滲帷幕下限低于巖溶大泉S05 （735 m）泉水高程5 m,帷幕面積59044 m2。

4 結(jié)語(yǔ)

擬建在巖溶地區(qū)的水庫(kù),要加強(qiáng)水庫(kù)區(qū)巖溶、水文地質(zhì)勘察,特別是庫(kù)首發(fā)育有河灣地塊的強(qiáng)巖溶地層,為水庫(kù)滲漏的可疑通道,是水庫(kù)成庫(kù)的關(guān)鍵,需引起重視。