周如學(xué)

（湘西自治州水利水電勘測設(shè)計研究院 吉首市 416000）

湘西是湖南省碳酸鹽巖分布較廣地區(qū)之一，也是水資源儲藏豐富的地方。為充分利用水利資源，興建了大量的水利工程。據(jù)初步統(tǒng)計，在巖溶地區(qū)興建的水利工程達114座，其中有75座因為選址不當(dāng)成為病險水庫，不能正常蓄水，有的甚至成為干庫。比如龍山縣的光明水庫、雙潭溪水庫；永順縣的杉木河、虹橋水庫、保靖縣的塘口灣水庫、花垣縣的排達蓮水庫、龍頸坳水庫；鳳凰縣的長潭崗水庫、流堰水庫；吉首市的黃石洞水庫、夯巴叫水庫；古丈縣的澤比條、澤新水庫；桑植縣的銀灘二級水庫、遼竹灣水庫；張家界的蘆毛溶水庫、張家溪水庫等等。這些病險庫不僅不能發(fā)揮其效益，而且給當(dāng)?shù)氐姆篮閹韲乐赝{。究其原因，均因在巖溶地區(qū)興建水庫時壩址選擇不當(dāng)所造成的。本文通過對湘西地區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件和巖溶發(fā)育特征的綜合分析，結(jié)合幾個工程選址實踐，提出巖溶地區(qū)小型水利工程選址的基本原則，權(quán)當(dāng)拋磚引玉。

1 湘西地區(qū)地質(zhì)環(huán)境及巖溶發(fā)育特征

1.1 地形地貌

湖南湘西地處云貴高原北東側(cè)與鄂西山地南西端之結(jié)合部，屬中國由西向東逐步降低第二階梯之東緣。西部與云貴高原相連，北部與鄂西山地交頸，東南以雪峰山為屏障，武陵山脈由北東向南西斜貫全境。地勢北西高，南東低；由西北向東南傾斜。西北邊境龍山縣的大靈山海撥1736.5m，為境內(nèi)最高點；瀘溪縣上堡鄉(xiāng)大龍溪出口河床海拔197.1m，為境內(nèi)最低點，平均海撥（200～800）m。

地貌形態(tài)的總體輪廓是一個以山原山地為主，兼有丘陵和小平原，并向北西突出的弧形山區(qū)地貌。

1.2 地層巖性

根據(jù)《湖南省區(qū)域地層表》的劃分，本區(qū)屬于揚子區(qū)黃陵八面山分區(qū)的八面山小區(qū)，其地層出露及巖組特征如附表所示。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造上位于新華夏系構(gòu)造第三隆起帶的南西段—武陵山隆起帶南段，東為沅麻盆地沉降帶西緣，區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡較為復(fù)雜，主要分布以下3個構(gòu)造形跡（圖1）。

（1）北北東向構(gòu)造：由一系列褶皺和斷裂組成，褶皺軸線呈“S”型展布，斷裂以壓扭性為主，張扭性次之。

（2）北東向構(gòu)造：以斷裂主、褶皺為輔，構(gòu)造線走向N40°～60°E，以斷裂張扭性為主。

（3）北東東向構(gòu)造：主要分布于湘西地區(qū)外圍，以斷裂構(gòu)造為主，張扭性，區(qū)內(nèi)不太發(fā)育，規(guī)模小。

1.4 巖溶發(fā)育特征及規(guī)律

根據(jù)有關(guān)資料的統(tǒng)計分析，本區(qū)巖溶發(fā)育特征與規(guī)律，受巖性、巖組結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、水化學(xué)性質(zhì)、新構(gòu)造運動及地形地貌等因素控制。

附表 八面山小區(qū)地層特征表

（1）區(qū)內(nèi)質(zhì)純、層厚的灰?guī)r巖溶發(fā)育，其次為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖等。就地層時代看，奧陶系、二迭系、三迭系及石炭系等可溶巖巖組巖溶比較發(fā)育。

（2）區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，致使巖溶洼地、槽谷等與構(gòu)造線一致呈條帶狀展布，而在巖層產(chǎn)狀平緩地區(qū)，則發(fā)育寬闊型巖溶，沿斷裂帶常常形成巖溶管道。

圖1 湖南湘西地區(qū)構(gòu)造綱要圖

（3）層狀巖溶地貌顯著，溶洞，巖溶泉等與各級夷平面有較好的對應(yīng)關(guān)系。

（4）新構(gòu)造運動強烈上升地帶巖溶發(fā)育比較強烈。

（5）深切巖溶峽谷區(qū)也是本區(qū)巖溶發(fā)育的主要特征之一，其兩岸分布有溶洞、巖溶泉及暗河出口，為兩岸巖溶地下水的排泄區(qū)。

2 巖溶水利工程壩址選址條件

根據(jù)筆者在湘西巖溶地區(qū)從事水利工程勘察之經(jīng)驗，壩址選擇應(yīng)從宏觀上考慮以下因素。

2.1 地形、地貌條件

從水工建筑結(jié)構(gòu)的角度考慮，巖溶地區(qū)的巖石雖然有些差異，但總的來說，基巖承載力和巖石的摩察系數(shù)比較高，適應(yīng)于各種壩型。關(guān)鍵是壩址選在什么地段會更理想，更經(jīng)濟。一般來說受構(gòu)造影響小的地方，河流走向比較直、比較流暢，兩岸地形比較對稱，河床寬窄比較一致，河流落差比較均勻，不會產(chǎn)生一陡一平的現(xiàn)象。

如桑植的金灘水電站麻池河壩址開始選擇在河流坡降急變的地方，經(jīng)勘探河床的基巖埋深達70m，不得不放棄該壩址，將壩址上移到上游1km處，現(xiàn)已建成35m高的拱壩，蓄水較好。再如龍山縣的飛瀑潭水庫壩址，開始將壩址選在河流成“Z”拐的地方，經(jīng)勘探壩址剛好斷層通的地方，不得不往上移。

2.2 巖溶發(fā)育條件

根據(jù)巖溶特征及發(fā)育規(guī)律，從區(qū)域地質(zhì)圖上大致了解選址區(qū)的構(gòu)造發(fā)育情況及巖層產(chǎn)狀情況，初步確立壩址的可行性。如龍山縣的小河電站壩址的選擇：河流走向135°（橫切紅巖溪背斜），其地層為紅巖溪背斜的西翼寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群白云巖，巖層產(chǎn)狀：44°NW＜45°（巖層傾向上游），壩址上游有王家洞、向家洞，壩址下游有犀牛洞（紅巖溪背斜軸部），巖溶管道的發(fā)育相當(dāng)復(fù)雜。唯有壩址處巖溶發(fā)育相對弱一些，而且?guī)r層傾向上游對防滲有利，最后選定此處為壩址，現(xiàn)已建成58m高的拱壩，蓄水很好。

2.3 地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件

地殼經(jīng)歷的各次地質(zhì)運動留下各種構(gòu)造形跡，都或多或少對選址有一定的影響。所以在選址時要離區(qū)域斷裂遠一些，盡可能選在構(gòu)造和巖溶發(fā)育相對比較簿弱的完整地段，同時考慮區(qū)或斷層或褶皺的方向。

比如龍山縣灣塘水電站壩址開始選擇在漩潭灣的河流轉(zhuǎn)彎處，雖然該處的河床狹窄，但是經(jīng)過勘察，壩址正處在洗洛-百福司 （50km長）區(qū)域大斷裂的次級構(gòu)造邊緣，而且壩址右岸的漩潭灣是一個古滑坡體（圖2）。為此不得不另選壩址，最后選擇在下游大雁坪處（灣塘水電站區(qū)域地質(zhì)圖），離區(qū)域斷裂較遠、里河流走向比較直、巖體相對比較完整?，F(xiàn)已建成45m高的重力壩，蓄水條件很好。

圖2 灣塘水電站區(qū)域地質(zhì)圖（1∶5000）

2.4 巖層產(chǎn)狀條件

巖溶地區(qū)的巖溶有沿層面發(fā)育的特點，所選壩址盡可能避開順河河谷的地段，以及巖層傾向下游的地段，最好是選擇在巖層以傾向上游的地段。龍山縣的光明水庫壩址選擇在順向河谷上，且?guī)r層傾向水庫左岸，建壩后造成壩基和左岸的臨谷滲漏（圖3）。

圖3 光明水庫鄰谷滲漏Ⅰ－Ⅰ′地質(zhì)剖面圖

再如花垣縣的蓮花山水庫，巖層傾向下游，建壩后，庫水沿著層面向壩下游滲漏，而成為干庫。

2.5 巖性條件

盡管都是在巖溶地區(qū)，但是不同時代的地層的巖性是有較大區(qū)別的。一般來說，新地層比老地層要好，新地層經(jīng)歷的構(gòu)造運動少，巖體相對比較完整。而老地層經(jīng)歷的構(gòu)造運動多，褶皺強烈、斷裂發(fā)育，巖溶發(fā)育。二是壩址選擇在泥灰?guī)r上比選擇在白云巖、結(jié)晶灰?guī)r上要好，泥灰?guī)r比較軟弱，受構(gòu)造運動影響相對弱一些，巖溶發(fā)育的程度要弱一些。而白云巖、結(jié)晶灰?guī)r屬于脆性巖體，褶皺節(jié)理發(fā)育、斷裂強烈、巖石破碎，巖溶發(fā)育。

如酉水石堤打落寨水電站的壩址是利用寒武系下統(tǒng)大灣組的泥灰?guī)r夾頁巖作為隔水層。

3 結(jié)論

在巖溶地區(qū)進行水利工程壩址選擇時，應(yīng)從地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)、新構(gòu)造運動及巖溶發(fā)育基本規(guī)律與特征等方面入手，通過綜合分析，宏觀比較，并輔助必要的勘探，方能作出合適的決策，這也是小型水利工程選擇壩址的基本思路和方法。

1 梁彬，等.湘西大龍洞巖溶流域生態(tài)環(huán)境分析與治理對策[J].長江流域資源與環(huán)境，2005 ,14 (6 ):764 -769 .

2 洛塔巖溶地質(zhì)研究組.洛塔巖溶及其水資源評價與利用的研究[M].北京：地質(zhì)出版社，1984 .

3 李兆林.洛塔大瓜拉洞地下河系水資源開發(fā)利用與保護[J].中國巖溶，2001 ，20 (2 ):149 -154 .