偽隨機(jī)流場(chǎng)法在黔中水利樞紐滲漏調(diào)查中的應(yīng)用

韋 斯

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

0 前 言

黔中水利樞紐工程位于貴州中部黔中地區(qū)、云貴高云苗嶺寬緩山脊、兩江分水嶺河源地帶、巖溶峽谷山區(qū)，涉及貴州3市(貴陽(yáng)、安順、六盤水)1州(黔南自治州)1地區(qū)(畢節(jié))的10個(gè)縣(區(qū))和貴陽(yáng)市區(qū)、安順市區(qū)。工程以灌溉、城市供水為主，兼顧發(fā)電等綜合利用，并為改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件的Ⅰ等大⑴型水利樞紐工程。大壩樞紐工程位于三岔河中游六枝與織金交界的平寨河段，壩址以上集雨面積為3492km2，平寨水庫(kù)正常蓄水位1331.0m，死水位1305.0m，總庫(kù)容10.89億m3，屬大(1)型水庫(kù)。大壩右岸設(shè)平寨電站及發(fā)電取水系統(tǒng)，電站裝機(jī)136MW；左岸設(shè)取水系統(tǒng)及渠首電站。大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高162.7m。

黔中水利樞紐工程壩址左岸巖溶發(fā)育，有多條巖溶系統(tǒng)通過，在水庫(kù)蓄水到正常高水位時(shí)，左岸帷幕線上出現(xiàn)了多處滲漏點(diǎn)，給大壩安全及水庫(kù)正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重安全隱患。為了解水庫(kù)滲漏情況，前期采用了充電法、瞬變電磁法等物探方法，基本查明了左岸帷幕線上巖溶系統(tǒng)及滲漏通道的分布情況。為了進(jìn)一步了解左岸庫(kù)區(qū)內(nèi)水下滲漏點(diǎn)情況，本次物探工作采用偽隨機(jī)流場(chǎng)法，其目的和任務(wù)主要為：查明測(cè)區(qū)內(nèi)庫(kù)水位以下與左岸帷幕滲漏相關(guān)的滲漏點(diǎn)位置及范圍。

1 工程地質(zhì)概況

測(cè)區(qū)位于平寨壩址附近的庫(kù)區(qū)左岸河灣內(nèi)，東西長(zhǎng)約400m，南北寬約270m，庫(kù)底地形為對(duì)稱的“V”型橫向溝谷，為東北側(cè)向西南側(cè)逐漸變深的趨勢(shì)，最大水深約80m，庫(kù)底高程在1250～1330m之間。北岸地形坡度為20°～23°，南岸地形坡度為19°～21°。測(cè)區(qū)內(nèi)出露的地層主要為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第三段(T1yn3)灰色薄至中厚層灰?guī)r。

2 方法技術(shù)原理

偽隨機(jī)流場(chǎng)法是探測(cè)水流場(chǎng)流向和相對(duì)流速的一種全新地球物理方法，通過間接測(cè)量入水口產(chǎn)生微弱電流場(chǎng)，利用電流場(chǎng)的變化規(guī)律來(lái)分析滲漏場(chǎng)的變化規(guī)律，達(dá)到查找滲漏通道的目的。

野外工作中，將供電電極A放在庫(kù)區(qū)外的滲漏出水口處，如有多處滲漏，則可在每一滲漏處各布置一個(gè)供電感應(yīng)器，然后用導(dǎo)線將它們并聯(lián)起來(lái)。無(wú)窮遠(yuǎn)供電電極B布置在庫(kù)區(qū)內(nèi)離查漏區(qū)域較遠(yuǎn)的水體一側(cè)，以減少高壓供電形成的電流影響，B極距離大壩約500m。確保A、B兩極連接好后，在AB之間加以100V左右的偽隨機(jī)電壓，電流強(qiáng)度一般在400～800mA之間。接收機(jī)與探頭則放置在船上，在指定的探測(cè)區(qū)域按照設(shè)計(jì)的測(cè)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試。

3 現(xiàn)場(chǎng)工作布置

物探測(cè)試區(qū)的范圍由地質(zhì)技術(shù)人員根據(jù)原有地質(zhì)資料劃定，原計(jì)劃的工作任務(wù)包含對(duì)KS6暗河出口進(jìn)行探測(cè)，但是因探測(cè)時(shí)庫(kù)水位高程在1329～1332m之間，KS6暗河出口高程為1222m，水深達(dá)110m，超過了探頭連接線的長(zhǎng)度(最大為100m)，所以暫時(shí)放棄。對(duì)于供電點(diǎn)的選擇，因?yàn)榍兴麡屑~工程左岸帷幕線部分滲漏通道已經(jīng)完成灌漿和封堵，所以只能選取現(xiàn)有滲漏通道上幾個(gè)有代表性的鉆孔作為供電點(diǎn)。結(jié)合鉆孔地質(zhì)資料，本次工作選取了GC1、GC2、ZIKT4、ZIKT5這4個(gè)鉆孔作為供電點(diǎn)。首先將供電電極投入這4個(gè)鉆孔水位線以下，并用導(dǎo)線并聯(lián)起來(lái)，一起作為供電電極A，同時(shí)將供電電極B放置在離測(cè)區(qū)約1km遠(yuǎn)的庫(kù)區(qū)水體內(nèi)。測(cè)網(wǎng)布置原計(jì)劃為每3m一條測(cè)線，每2m一個(gè)測(cè)點(diǎn)，因受現(xiàn)場(chǎng)條件限制(測(cè)區(qū)內(nèi)風(fēng)浪較大，無(wú)法保證測(cè)線的方向)，后改為水深<50m區(qū)域，保證3m×3m網(wǎng)格內(nèi)至少一個(gè)測(cè)點(diǎn)，水深≥50m區(qū)域，保證5m×5m網(wǎng)格內(nèi)至少一個(gè)測(cè)點(diǎn)。

4 成果解釋與分析

將電位差分布圖投影到地形圖上，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及以往經(jīng)驗(yàn)，將電位差<20mV定為測(cè)試的背景值，該區(qū)域不滲漏或滲漏較微；電位差≥20mV為電位差異常區(qū)域(可疑滲漏區(qū))，然后得到黔中水利樞紐工程左岸帷幕滲漏勘察-偽隨機(jī)流場(chǎng)法解釋成果圖。

測(cè)區(qū)滲漏異常統(tǒng)計(jì)情況見表1：

表1 偽隨機(jī)流場(chǎng)法滲漏分析異常統(tǒng)計(jì)表

續(xù)表1 偽隨機(jī)流場(chǎng)法滲漏分析異常統(tǒng)計(jì)表

本次探測(cè)共發(fā)現(xiàn)7個(gè)電位異?？梢蓾B漏區(qū)，將其編號(hào)分別為SL1、

SL2、SL3、SL4、SL5、SL6和SL7，現(xiàn)對(duì)各滲漏異常區(qū)分析如下：

1)SL1滲漏異常區(qū)：該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)北岸坡西側(cè)，水深較淺，從異常電位差值看，整體電位差值不是太高，多數(shù)在20～40mV，且比較分散，結(jié)合地質(zhì)資料，推測(cè)該滲漏區(qū)主要通過地表溶蝕裂隙與地下巖溶通道相通，但與供電點(diǎn)鉆孔連通性一般，滲漏程度中等。

2)SL2滲漏異常區(qū)：該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)北岸坡，水深淺～中等，從異常電位差值看，局部電位差值較高，部分測(cè)點(diǎn)>50mV，但異常點(diǎn)較分散，總體呈北東至南西方向的長(zhǎng)條帶狀分布，結(jié)合地質(zhì)資料，推測(cè)該滲漏區(qū)主要通過地表溶蝕裂隙和溶洞與地下巖溶通道相通，從異常分布的方向看，與供電點(diǎn)鉆孔有一定連通性，但不在一個(gè)巖溶通道上，其滲漏程度中等～較嚴(yán)重。

3)SL3滲漏異常區(qū)：該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)北岸坡，水深中等，從異常電位差值看，多處電位差值總體較高，部分測(cè)點(diǎn)>50mV，異常點(diǎn)相對(duì)集中，結(jié)合地質(zhì)資料，推測(cè)該滲漏區(qū)主要通過地表溶蝕裂隙和溶洞與地下巖溶通道相通，與供電點(diǎn)鉆孔有一定連通性，其滲漏程度較嚴(yán)重。

4)SL4滲漏異常區(qū)：該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)東側(cè)，水深淺～中等，與供電點(diǎn)鉆孔距離較近。從異常電位差值看，該區(qū)域總體電位差值較高，多數(shù)測(cè)點(diǎn)在50～100mV，異常點(diǎn)集中且范圍較大。根據(jù)地質(zhì)資料，該區(qū)域附近有巖溶通道通過，因此推測(cè)該滲漏區(qū)主要通過地表溶蝕裂隙和溶洞與地下巖溶通道相通，且與供電點(diǎn)鉆孔連通性較好，其滲漏程度較嚴(yán)重～嚴(yán)重。

5)SL5滲漏異常區(qū)：該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)中部溝谷內(nèi)，水深中等，從異常電位差值看，電位差值總體較高，部分測(cè)點(diǎn)>50mV，異常點(diǎn)相對(duì)集中，根據(jù)地質(zhì)資料，該區(qū)域附近存在落水洞，因此推測(cè)該滲漏區(qū)主要通過地表落水洞與地下巖溶通道相通，與供電點(diǎn)鉆孔連通性較好，其滲漏程度較嚴(yán)重。

6)SL6滲漏異常區(qū)：該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)中部溝谷內(nèi)，水深較深，從異常電位差值看，整體電位差值不是太高，多數(shù)在20～40mV，但異常點(diǎn)相對(duì)集中，結(jié)合地質(zhì)資料，推測(cè)該滲漏區(qū)主要通過地表溶蝕裂隙與地下巖溶通道相通，與供電點(diǎn)鉆孔連通性較好，其滲漏程度中等～較嚴(yán)重。

7)SL7滲漏異常區(qū)：該異常區(qū)位于測(cè)區(qū)西側(cè)溝谷內(nèi)，水深較深，從異常電位差值看，整體電位差值不是太高，多數(shù)在20～40mV，但異常點(diǎn)相對(duì)集中，根據(jù)地質(zhì)資料，該區(qū)域附近為季節(jié)性臭泉出口，因此推測(cè)該滲漏區(qū)直接與地下巖溶通道相通，但與供電點(diǎn)鉆孔連通性一般，其滲漏程度中等～較嚴(yán)重。

5 結(jié)論與建議

1)根據(jù)偽隨機(jī)流場(chǎng)法成果，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)7處可疑滲漏異常區(qū)，多數(shù)位于測(cè)區(qū)北岸坡和東岸坡及中部溝谷地帶，測(cè)區(qū)南岸坡一側(cè)未發(fā)現(xiàn)可疑滲漏異常區(qū)。

2)測(cè)區(qū)內(nèi)水深變化較大，最大深度超過80m，且水庫(kù)底部起伏較大，局部有當(dāng)?shù)貪O民殘留的漁網(wǎng)，對(duì)水下測(cè)試的探頭造成極大的影響。同時(shí)測(cè)區(qū)內(nèi)常有漁船往來(lái)，庫(kù)內(nèi)水面風(fēng)浪較大，容易造成測(cè)試船位置與水下測(cè)試探頭的位置在平面上的位置不一致(測(cè)試點(diǎn)的定位是以測(cè)試船所處位置的GPS坐標(biāo)來(lái)確定的)，因此對(duì)滲漏點(diǎn)的位置及邊界范圍可能存在一定偏差。

3)本次工作因條件限制，只選取了灌漿帷幕線上幾個(gè)有代表性的鉆孔作為供電點(diǎn)，因此得到的可疑滲漏區(qū)僅代表該區(qū)域與供電鉆孔之間的聯(lián)通情況，不排除測(cè)區(qū)內(nèi)仍然存在通過其它位置的巖溶系統(tǒng)向庫(kù)外滲漏的可能，建議后期在庫(kù)水位下降到一定高程時(shí)，對(duì)可能存在的滲漏異常位置進(jìn)一步核查及處理，以確保水庫(kù)和大壩正常運(yùn)行。