胡　義, 李緒林, 陜　碩, 白咸勇

(1.長江巖土工程總公司(武漢),湖北 武漢　430010； 2.國務院 南水北調工程建設委員會辦公室 建管司，北京　100038)

1　概述

清水河水庫是一座以灌溉為主,兼顧工業(yè)和城鎮(zhèn)供水的中型水利工程;擬建大壩高69.5 m,正常蓄水位高程2 242.5 m,總庫容約1 324.66萬m3。

水庫區(qū)周圍存在2個低鄰谷,區(qū)域性斷層雄魯摩斷層(編號為F19)在庫區(qū)左岸橫向穿過支流八道河,庫區(qū)滲漏問題是該水庫的主要工程地質問題。

2　地質概況

2.1　地形地貌

水庫區(qū)地勢呈北西高南東低狀。水庫河流兩岸山頂高程多在2 660～2 770 m之間,河谷底高程2 170～2 263 m,兩岸地形坡度一般20°～40°,局部基巖岸坡因侵蝕切割較強烈,地形陡峻,坡度約50°～60°。

2.2　地層巖性

(1)三疊系上統(tǒng)羅家大山組(T3l3):巖性為頁巖、砂質頁巖、砂巖。厚度>2 000 m。

(2)三疊系上統(tǒng)白土田組(T3ba):巖性主要為灰、灰黃色細砂巖、黑灰色頁巖、粉砂質頁巖及淺黃色泥質粉砂巖,局部含煤層。厚約1 000 m。該層在清水河水庫區(qū)及其西北有大面積出露。

(3)第四系堆積物(Q):主要為沖洪積層、殘坡積層、崩積層及滑坡堆積層,分布于庫區(qū)及近壩庫段。

2.3　地質構造

庫區(qū)地質構造較復雜,裂隙、小斷層較發(fā)育,雄魯摩斷層(編號為F19)在庫區(qū)左岸橫向穿過支流八道河?；鶐r傾向250°～300°,傾角25°～55°,局部由于受構造影響產狀有所不同。

區(qū)域性斷層雄魯摩斷層(F19),橫穿庫區(qū)支流八道河,呈北東向延伸,為一平移特征明顯的正斷層,北盤相對西移,產狀115°～135°∠60°～80°,斷層帶內物質為灰綠色泥、黃褐色碎石夾泥,較密實,局部夾層狀巖體。碎塊石成分主要為頁巖、細砂巖和粉砂巖,大小一般1～10 cm,棱角狀—次棱角狀。斷層破碎帶及其影響帶厚約10～20 m。

2.4　水文地質

庫區(qū)地表水系包括清水河及其支流八道河和兩岸發(fā)育的沖溝,清水河為工程區(qū)地表水排泄的最低基準面。

地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系孔隙水。裂隙水主要由大氣降水補給,向河中排泄;孔隙水主要賦存于河流沖洪積層中,主要由大氣降水和上游河水補給,向河流下游排泄。

庫區(qū)第四系覆蓋層分布廣泛,物質結構較松散,密實性不均一,屬弱—強透水層;工程區(qū)基巖巖性以砂質頁巖、頁巖夾灰色中厚層細砂巖為主,頁巖、砂質頁巖為區(qū)域性相對隔水層,砂巖為裂隙型富水層。

3　水庫滲漏分析

水庫蓄水后壩前水位抬高約62 m左右,庫長約3 km。水庫兩側山體雄厚,山脊高程一般在2 600 m以上,兩岸未見有單薄的埡口。一般遠離低鄰谷,水庫與其下游右岸梨子園處老母豬箐低鄰谷最近,最近距離約0.5～1 km;與下游左岸下清水河溝低鄰谷距離約1 km;水庫與其他低鄰谷的距離均>4 km(如圖1所示);庫盆坐落在巨厚的三疊系上統(tǒng)頁巖、砂質頁巖、粉砂巖夾細砂巖地層上,該巖層為較好的隔水巖層,封閉條件總體較好。

圖1　庫區(qū)滲漏分析平面展示圖

3.1　水庫與老母豬箐溝之間山體的封閉條件及滲漏分析

水庫與老母豬箐溝距離約為0.5～1 km,中間為一山體,山體山脊高程2 242～2 450 m以上,右壩肩位于山脊低端上游側。山脊兩側坡度20°～40°,老母豬箐溝溝底最低高程約2 170 m。山體基巖為三疊系頁巖、砂質頁巖、細砂巖夾粉砂巖,強風化層厚1～14 m,弱風化層厚7～30余米。強—弱風化巖體一般具有中等透水性;微新風化巖體一般為微—弱透水性。

根據工程地質條件分析,水庫和老母豬箐溝之間主要由微新巖體擋水,微新巖體為較好的相對隔水巖層,未見有滲水通道。壩基及右側山坡進行封閉防滲處理后,水庫與老母豬箐溝之間山體封閉條件較好。

綜上所述,在水庫正常蓄水位后,不可能向老母豬箐溝滲漏。

3.2　水庫與下清水河溝之間山體的封閉條件及滲漏分析

水庫與下清水河溝距離約1 km,中間為一山脊,脊頂高程2 261～2 453 m,左壩肩位于山脊低端上游側。山脊兩側坡度20°～35°,下清水河溝溝底最低高程約2 170 m。分水嶺及兩側均為三疊系頁巖、砂質頁巖、細砂巖夾粉砂巖,強風化層厚1～14 m,弱風化層厚5～30余米。強—弱風化巖體一般具有中等透水性;微新風化巖體一般為微—弱透水性。因此,從地形、地層巖性上不可能發(fā)生滲漏。

3.3　沿F19斷層向下清水河滲漏分析

3.3.1F19斷層基本情況

F19斷層從下清水河進入工程區(qū),向北西延伸,經清水河橫穿山脊至八道河(支庫),繼續(xù)向北西方延伸,在工程區(qū)內長約1.4 km。

F19斷層過八道河溝右岸向南西延伸,地表斷層跡象不甚明顯,區(qū)域上為推測斷層;在八道河溝左岸至下清水河段,斷層上盤在八道河和下清水河溝被第四系覆蓋,沿斷層地形上為沖溝,地表為寬大凹槽,凹槽寬10～40 m,斷層帶地表覆蓋嚴重;斷層下盤基巖裸露,地層產狀正常。局部可見斷層帶,斷層產狀凌亂。

根據地表調查雄魯摩斷層(F19)為一平移特征明顯的正斷層,北盤相對西移,呈北東向分布,斷層面傾向南東,傾角60°～75°。

根據地表野外調查結果,分別在八道河溝底、分水嶺山脊布置三條物探高密度電法剖面,典型的高密度電法影像剖面圖如圖2所示。

圖2　F19斷層物探高密度電法剖面圖

根據布設于八道河溝與下清水河溝之間鉆孔ZK52及物探資料揭示,斷層帶內物質為灰綠色泥、黃褐色碎石夾泥,斷層帶一般寬約10～20 m,局部稍寬,可達50～70 m。

3.3.2水庫滲漏分析

F19斷層帶在八道河底出露高程約2 220 m,橫穿分水嶺至下清河,兩河溝之間分水嶺高程為2 261～2 453 m,下清河溝底F19斷層出露高程約2 230 m。

八道河—清水河之間及分水嶺分布三疊系地層,巖性為頁巖、砂質頁巖、細砂巖夾粉砂巖,除淺表層為強風化外,均為相對隔水層。

沿斷層帶發(fā)育W1泉水,位于分水嶺南西側(八道河側)F19斷層帶凹槽中,地面高程約2 315.2 0 m,滲水寬約5 m,流量約2 L/min,無色無味透明。斷層帶內ZK52鉆孔為水位長期觀測孔,地下水位埋深15.6 m(觀測日期2013-11-21),相應水位高程2 288.91 m。斷層帶物質多為灰綠色泥及碎塊石夾泥,呈擠壓鑲嵌密實狀,透水較弱。

根據斷層發(fā)育特征、斷層帶性質及沿線地質條件,沿斷層水庫滲漏分析如下:

(1)斷層及影響帶寬10～20 m ,斷層上下盤巖性主要為砂質頁巖、頁巖、砂巖相對透水性弱的巖組組成,斷層帶由灰綠色泥、黃褐色碎塊石夾泥組成,較密實,透水較弱,因此沿斷層及影響帶向下清水河發(fā)生滲漏的可能性小。

(2)斷層帶在下清河溝底出露高程約2 230 m,當水庫正常蓄水位2 242.5 m,庫水位高出下清水河F19斷層帶溝底出露點12.5 m,其水力坡降為2.3%。因此,沿F19斷層帶向下游下清河溝滲漏的滲漏量較小。

(3)W1泉水位于分水嶺南西側(八道河側)F19斷層帶凹槽中,該泉水地面高程約2 315 m,ZK52鉆孔水位長期觀測,地下水水位高程2 288.91 m,由此表明地下水位高出水庫正常蓄水位,因此沿F19斷層帶向下清河發(fā)生滲漏的可能性小[1]。

(4)根據物探資料揭示,該斷層寬度約10～20 m,根據鉆孔揭示,斷層帶厚約8～10 m,假定斷層帶物質為均質巖(土)體,根據均-巖(土)體分水嶺滲漏量的計算公式[2]:

Q=qB

式中：q為分水嶺單寬剖面的滲漏量；K為分水嶺巖土的滲透系數(shù)；H1為水庫水位；H2為嶺谷水位；L為分水嶺過水部分的平均距離；Q為分水嶺滲漏量；B為分水嶺漏水段斷面面積。

滲漏計算剖面如圖3所示。

圖3　均-巖(土)體分水嶺的滲漏計算剖面

水力坡度取2.3%,斷層帶斷面面積取200 m2,按滲透系數(shù)1×10-3cm/s估算,估算F19斷層帶其漏水量為4.6×10-5m3/s,由此說明漏水量較小,對水庫蓄水影響不大。

4　結語

水庫滲漏是水庫工程地質中經常遇到的問題,水庫滲漏的分析對水庫的建設和運行意義重大,本文通過現(xiàn)場地質調查及綜合分析的方法對水庫向低鄰谷及區(qū)域斷層滲漏的可能性進行分析評價,并通過估算F19斷層處滲漏量的大小,得出以下結論:

(1)水庫不可能向老母豬箐溝滲漏;

(2)水庫不可能向下清水河溝滲漏;

(3)水庫沿F19斷層滲漏的可能性小。

參考文獻:

[1]趙永川.廣南那追水庫滲漏分析[J].水利水電技術,2007(12):51-53.

[2]彭毅堅,葉合欣.某抽水蓄能電站上水庫滲漏分析[J].勘察科學技術,2009(6):39-42.