王 博

（四川省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都611731）

水利水電工程是中國重要的基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，工程的建設(shè)可有效緩解我國能源緊張的局面。水庫作為水利水電工程的重要形式，水庫的安全運行直接關(guān)系到能源供應(yīng)以及經(jīng)濟發(fā)展。大中型水庫工程一般都建設(shè)在深山峽谷中，不僅在工程建設(shè)初期存在很大的難度，在工程建成投入運營后也面臨安全性問題。受到地質(zhì)條件的影響，水庫在投入運營后可能出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。如果滲漏沒有被及時發(fā)現(xiàn)以及采取有效的處理措施，將會對水庫以及下游地區(qū)的安全性產(chǎn)生較大的威脅。尤其是對于巖溶地區(qū)的水庫而言，出現(xiàn)滲漏的幾率更大，滲漏的擴散范圍以及速度也會更快，產(chǎn)生的直接損失和間接損失也會更大。所以為了確保水庫運行的安全性，應(yīng)該加強對建成后水庫的勘察。通過勘察，不僅能夠分析水庫滲漏的原因和范圍，還能夠有針對性的制定維護方案。通過對水庫滲漏的勘察分析，不僅能夠為巖溶地區(qū)水庫滲漏勘察提供參考依據(jù)，同時還能夠為工程建設(shè)前的勘察以及設(shè)計方案提供具有建設(shè)性的建議，做好水庫滲漏的防范措施，切實提升水庫建設(shè)質(zhì)量，為促進我國經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

1 水庫滲漏水文地質(zhì)勘察內(nèi)容

修建于巖溶地區(qū)的水庫，由于受到特殊地質(zhì)條件的影響，容易產(chǎn)生水庫滲漏危害。通過對水庫巖溶進行滲漏勘察，能夠詳細了解巖溶基礎(chǔ)的地質(zhì)情況、巖溶的發(fā)育規(guī)律以及程度，然后判斷水庫是否存在巖溶滲漏問題。如果發(fā)現(xiàn)滲漏，要進一步分析滲漏的方式、范圍以及影響程度，然后提出維護措施，避免滲漏問題的進一步發(fā)展。對于目前沒有發(fā)生滲漏，但是存在滲漏潛在威脅的狀況，需要有針對性地進行長期的監(jiān)控和勘察，在后續(xù)監(jiān)控和勘察中如果發(fā)現(xiàn)問題，要及時采取處理措施，避免問題的嚴重化。在開展水庫巖溶勘察工作之前，需要明確勘察的內(nèi)容，通過對勘察內(nèi)容的分析，可詳細了解水庫巖溶是否存在滲漏問題。

1.1 地形地貌

地形地貌是水庫巖溶基礎(chǔ)地質(zhì)勘察工作的基礎(chǔ)內(nèi)容，通過對地形地貌的勘察分析，能夠了解河谷和巖溶的發(fā)育歷史，分析地形地貌對庫區(qū)地下水運動的干擾，從而判斷水庫是否存在巖溶滲漏問題。地形地貌是水庫地質(zhì)勘察中相對較為簡單的工作，通過資料查閱即能夠?qū)Φ匦蔚孛灿写笾铝私?，然后再通過一定的技術(shù)手段對地形地貌加以確認。在勘察過程中，要了解庫區(qū)是否存在低鄰谷、低矮埡口及河灣等地形；調(diào)查研究河谷階地以及剝夷面的發(fā)育狀態(tài)，理清河谷的發(fā)育歷史，分析水文網(wǎng)的演變進程。通過對以上內(nèi)容的研究，能夠判斷水庫與鄰谷河之間是否存在滲漏的可能性。如果水庫的正常蓄水位低于鄰谷河水位，一般不會發(fā)生巖溶滲漏。如果水庫正常蓄水位高于鄰谷河水位，則存在巖溶滲漏的危險，需要通過進一步的勘察進行詳細了解。地形地貌最為直觀，也是對水庫巖溶是否存在滲漏的初步判斷依據(jù)，要想得到更加詳細的結(jié)論，還需要通過技術(shù)手段進行勘察。

1.2 地層巖性及地層結(jié)構(gòu)

地層巖性和地層結(jié)構(gòu)是引起水庫巖溶滲漏的因素之一，如果庫區(qū)內(nèi)有強滲透性巖體時，其所在區(qū)域內(nèi)就可能成為滲漏的通道。通過對地層結(jié)構(gòu)以及地層巖性進行分析，有利于對庫區(qū)滲漏邊界條件進行研究。如果河流松散堆積物主要是由卵礫石組成，但是厚度不大，透水性強且較為均勻。在河流上游谷坡高陡的條件下，松散堆積物大多分布于谷底，所以在壩基位置容易產(chǎn)生滲漏，處理也相對容易；如果河流松散堆積物是由多層厚度較大的粗、細粒物質(zhì)組成，一種情況是顆粒自上而下逐層變粗，透水性也會自上而下逐漸變強，此時上部弱水層的透水性和完整程度會影響到壩區(qū)的滲漏。另一種情況是粗細?；咏Y(jié)構(gòu)，滲漏條件主要取決于細粒是否能夠有效阻隔上下粗粒透水層之間的水力聯(lián)系，這直接關(guān)系到對壩基滲漏的控制。以上兩種情況都是以基巖作為相對隔水底板，如果是在巖溶地區(qū)，下部邊界需要移到巖溶漏水帶以下。在巖溶地區(qū)的水庫，因為庫區(qū)底部沒有隔水層或者隔水層埋藏深度較大，則滲漏威脅較大。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

河谷大多發(fā)育在褶皺和斷層地質(zhì)構(gòu)造中，如果庫區(qū)所在地位于褶皺發(fā)育地帶，則可能伴隨著斷層和裂隙發(fā)育。一旦出現(xiàn)斷層，則常會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。所以在對水庫巖溶進行地質(zhì)勘察時，應(yīng)該勘察是否存在斷層，如果有斷層，要對斷層的規(guī)模、空間形態(tài)和分布情況進行勘察。如果斷層穿過隔水層，要對隔水層出現(xiàn)缺口的位置進行分析，判斷其是否可能出現(xiàn)滲漏。如果在庫區(qū)中分布較多不規(guī)則的斷層，斷層之間相互交錯，再伴有裂隙分布，則會大大增加水庫滲漏的風險。在勘察時，如果隔水層相對穩(wěn)定可靠，且連續(xù)分布，則水庫巖溶滲漏的可能性較小。如果在隔水層存在斷裂和缺口現(xiàn)象，在庫區(qū)內(nèi)部和外部的可溶巖會因為聯(lián)通而導(dǎo)致滲漏。

1.4 水文地質(zhì)條件

水文地質(zhì)條件勘察是水庫巖溶滲漏勘察的重要部分，因為上述部分提到的地形地貌、巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)是加劇巖溶滲漏的直接原因，但并不是形成滲漏的充分條件。在勘察水庫的水文地質(zhì)條件時，要重點勘察含水層與隔水層、含水構(gòu)造、補給類型、徑流情況、地下水類型以及地下水水位等內(nèi)容，從而判斷水庫出現(xiàn)巖溶滲漏的概率。地下水分水嶺是水文地質(zhì)勘察中的重要內(nèi)容之一，地下水分水嶺的位置和高程是判斷水庫是否會產(chǎn)生巖溶滲漏的重要依據(jù)。如果地下水分水嶺高于水庫正常蓄水位，庫水一般不會向鄰谷滲漏，如果地下水分水嶺低于水庫正常蓄水位，庫水可能向鄰谷滲漏。如果水庫兩側(cè)巖層的滲透性存在一定的差別，或者地下水排泄的基準高程不同，則地下水分水嶺的位置可能偏向滲透性較弱或者排泄基準較高的一側(cè)，從而導(dǎo)致地下水分水嶺與地表分水嶺出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。在巖溶地區(qū)，如果有兩個初始排泄基準不同的水系統(tǒng)，在排泄基準較低的水系統(tǒng)一側(cè)就會形成較強的勢匯，在吸引較多水流的情況下就會增強溶蝕作用，從而導(dǎo)致地下水分水嶺的位置偏向于排水基準較高的一側(cè)。隨著溶蝕作用的加劇，排泄基準較低的一側(cè)最終會襲奪排泄基準較高一側(cè)的水系統(tǒng)，從而導(dǎo)致巖溶滲漏的發(fā)生。地下水分水嶺的位置和高程主要受到巖體滲透性、地下水的補給形式、排泄條件、人類開發(fā)地下水以及水利工程建設(shè)等因素的影響。對地下水分水嶺高程和平面位置的確定，一般會通過測量不同地點的泉、水井、鉆孔等方式，然后繪制地下水等水位線圖。在明確可能發(fā)生滲漏的地點后，可通過技術(shù)手段加以確定。

2 水庫滲漏的水文地質(zhì)勘察方法

2.1 地質(zhì)調(diào)查及水文地質(zhì)測繪法

地質(zhì)調(diào)查主要是以不同比例尺的填圖為主要手段，比例尺的填圖精度直接關(guān)系到地質(zhì)調(diào)查的詳細程度。水文地質(zhì)測繪是在已有地形底圖和地質(zhì)圖的基礎(chǔ)上進行的，其觀察內(nèi)容主要包括含水層和隔水層的性質(zhì)、厚度、分布和變化規(guī)律及斷層的水文地質(zhì)特征，地下水與地質(zhì)構(gòu)造、地貌、地下水的補給、運動和排泄情況等等。這兩種方式都與繪圖有關(guān)，并且能夠從不同的角度反映出庫區(qū)的地質(zhì)條件，所以在勘察時可將二者結(jié)合使用。對于這兩種勘察方法而言，比例尺的選擇都是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以要根據(jù)實際工作需要，選擇適宜的比例尺，以確保地質(zhì)調(diào)查結(jié)果的準確性和詳細性。對于巖溶地區(qū)而言，還要根據(jù)實際情況適當增加勘察內(nèi)容，從更加全面的角度對水庫的滲漏問題進行判斷和分析。

2.2 地球化學調(diào)查法

地球化學調(diào)查主要是對巖石、水系沉積物、水等自然介質(zhì)中的化學元素及其同位素的含量進行測量，來研究其空間分布特征、演化規(guī)律以及地質(zhì)過程等。將地球化學調(diào)查法應(yīng)用于水庫巖溶滲漏勘察中，可以通過放射性同位素對地下水的年齡進行估算，通過飽和指數(shù)獲取地下水的循環(huán)速率，進而對庫區(qū)水文條件進行分析。如果地下水的飽和程度相對較小，則說明循環(huán)速度偏快，補給量可能相對偏大，出現(xiàn)滲漏的可能性也較大。還可以對庫底地下水的化學類型、礦化度、電導(dǎo)率等水化學特征進行分析，對庫底隔水層進行判定，為抑制庫水向底部滲漏制定有效措施提供依據(jù)。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)庫區(qū)實際狀況，選擇適宜的化學探測方法，為水庫滲漏勘察提供準確的參考依據(jù)。

2.3 地球物理勘探和鉆探法

地球物理勘探是水庫滲漏探測中應(yīng)用較多的方法，比較常用的物探技術(shù)主要包括地震法類、電法類、電磁法類及其他，在實際使用時要根據(jù)水庫現(xiàn)場環(huán)境以及滲漏程度而確定。每種物探技術(shù)都有自身的局限性和多解性，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對水庫滲漏進行精準而快速的探測，還需要對物探技術(shù)不斷的總結(jié)和完善，形成一套有效的物探技術(shù)體系。在探測工作中，應(yīng)該遵循先整體后局部、先粗略后精細，各種物探技術(shù)相結(jié)合、互相驗證、相互補充、相互約束的原則，探測的物理性質(zhì)越多，所得到的探測結(jié)果也更精確，通過各種技術(shù)的互補，能夠增強探測結(jié)果的科學性和合理性。在采用鉆探方法時，對于水庫巖溶地區(qū)，要合理規(guī)劃鉆孔數(shù)量，控制好鉆探的深度，以確保能夠達到鉆探的標準，獲取精準的數(shù)據(jù)。

3 水庫滲漏的處理方式

水庫滲漏的危害性較大，如果在前期沒有及時采取有效的防滲措施，在后期可能產(chǎn)生較大的安全事故。所以在對水庫滲漏進行勘察后，可根據(jù)實際狀況采取有效的防滲處理措施，下面對比較常見的防滲方式進行分析。

3.1 巖溶區(qū)滲漏處理方法

對于巖溶地區(qū)的水庫滲漏，通常會采用以下手段進行防范和處理。對于選址階段的水庫工程而言，要盡量規(guī)避正在發(fā)育的巖溶區(qū)域，防止壩基和壩端受到發(fā)育巖溶的侵蝕。如果無法避開，可找到促使巖溶發(fā)育的雨水來源，然后堵住正在發(fā)育的孔洞和雨水來源，阻止巖溶繼續(xù)發(fā)育。對于無法阻止的溶洞，可以采用圍欄或者豎井包圍的方式，最大程度地降低溶洞對壩體的影響。在壩體和岸體滲漏較為嚴重的位置，可以采用灌漿的方式形成阻水帷幕，以此來降低滲水的效率。如果滲漏的通道或裂隙的口徑較大，可以截斷滲水通道。在平時要加強對水庫的維護管理，重點巡查容易出現(xiàn)漏水和滲水的部位，防止?jié)B漏對水庫造成更大的危害。

3.2 壩基泉水處理措施

壩基泉水是壩體基礎(chǔ)不牢的水庫較為常見的現(xiàn)象，其滲漏類型主要有孔隙型滲漏、裂隙型滲漏和管道式滲漏。庫區(qū)的地質(zhì)條件、巖土分布以及壩基筑造工藝都會對壩基滲漏產(chǎn)生不同的影響，為了減少壩基涌泉滲漏量，可以采取多種方法進行處理。目前較為常見的處理措施有上游水平鋪蓋、帷幕灌漿、堵塞溶洞、垂直混凝土防滲墻等。采用修筑排水孔、排水渠和減壓井等方式，還能夠減少滲漏產(chǎn)生的壓力和滲流梯度。在實際應(yīng)用中，還應(yīng)該根據(jù)工程的地質(zhì)水文條件和滲漏情況，有針對性地選擇防滲方式，也可以多種方式相結(jié)合，防滲效果會更為理想。

3.3 壩基溶洞、豎井和溶蝕裂隙的處理方法

對于豎井的處理，應(yīng)先將豎井基巖以上的覆蓋層清除掉，然后將毛塊石和漿液混合后塞進洞中填緊，最后根據(jù)井口的直徑選擇適宜的材料進行封口。用于封口的材料要符合一定的強度要求，能夠承受住壩基的壓力。對于傾斜程度不大的溶洞，也可以采用此種方式進行處理。如果溶洞與外界聯(lián)通的洞口較大，水流通過性也較好，可以設(shè)置倒濾棱體，降低水流攜帶泥沙量，防止后壩坡滑坡。對于小溶洞和溶蝕裂隙的處理，可根據(jù)地下水層和壩基之間的距離選擇合適的處理方式。如果二者之間距離較近，可挖開隔水層，開辟截流槽。如果二者之間距離較遠且隔水層較厚時，可以采用灌漿的方式形成一道屏障來防止?jié)B漏。

3.4 其他處理方式

對于水庫滲漏的處理方式，還應(yīng)該根據(jù)水庫滲漏的原因有針對性地制定解決方案。在水庫選址階段、設(shè)計階段、施工階段以及后期的運營管理階段，都應(yīng)該將滲漏作為重點防范內(nèi)容，從各個層面做好防范處理措施，最大程度地避免水庫滲漏造成的危害。

4 結(jié)束語

隨著我國水利水電工程建設(shè)水平的提升，工程的建設(shè)范圍不斷擴大。西南地區(qū)是我國水資源最為豐富的地區(qū)，所以在西南地區(qū)建設(shè)水利水電工程會取得巨大的經(jīng)濟效益，同時還可緩解我國能源緊張的局面。西南地區(qū)巖溶地貌較多，河谷斷面較為狹窄，巖石硬度處于中等水平，這為水庫建設(shè)提供了有利的條件，又可減少投資。但是巖溶地區(qū)滲漏現(xiàn)象較為明顯，對水庫后期運行的安全性有很大影響，所以要加強對巖溶滲漏的勘察工作，為后期的安全運行創(chuàng)造有利條件。但是水庫巖溶發(fā)育情況較為復(fù)雜，周圍的水文地質(zhì)情況也較為復(fù)雜，一般的勘察技術(shù)很難得到精確的結(jié)果，所以要采用先進的勘察技術(shù)，明確勘察內(nèi)容，提高勘察質(zhì)量。隨著我國在巖溶地區(qū)修建水庫項目的增多，勘察技術(shù)更加成熟，經(jīng)驗也更加豐富，為我國水利水電工程的進一步發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。